多功能水族箱控制系统的设计

目 录

摘 要 .............................................................. 3 引 言 .............................................................. 1 1 绪论 ................................................................ 1

1.1 课题背景与研究目的 ............................................................................................... 1 1.2 国内外研究现状 ....................................................................................................... 1 1.3 课题主要研究内容 ................................................................................................... 2 1.4 课题研究的步骤 ....................................................................................................... 3 2 控制系统总体设计方案 ................................................ 5

2.1 系统设计方案 ........................................................................................................... 5

2.1.1 系统的具体功能 ............................................................................................ 5 2.1.2 系统总体硬件结构 ........................................................................................ 5 2.2 主要元器件的选取 ................................................................................................... 7

2.2.1 系统控制器的选择 ........................................................................................ 7 2.2.2 输入输出模块元器件的选取........................................................................ 8 2.3 编程软件与语言工具的选取 .................................................................................. 9 2.4 本章小结.................................................................................................................. 10 3 系统硬件设计 ....................................................... 11

3.1 硬件设计概述 ......................................................................................................... 11 3.2 系统电源模块设计 ................................................................................................. 11 3.3 控制模块电路设计 ................................................................................................. 13

3.3.1 AT89C51单片机引脚功能简介 ................................................................. 13 3.3.2 AT89C51单片机外围电路组成 ................................................................. 15 3.3.3 AT89C51单片机最小系统.......................................................................... 17 3.4 电子时钟模块电路设计......................................................................................... 17

3.4.1 DS1302芯片简介 ......................................................................................... 17 3.4.2 DS1320外部引脚功能及结构电路 ............................................................ 18

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3.5 按键及显示模块电路设计 .................................................................................... 19

3.5.1 液晶显示模块电路设计 .............................................................................. 19 3.5.2 按键模块电路设计 ...................................................................................... 20 3.6 水温检测及恒温控制模块电路设计 .................................................................... 21

3.6.1 DS18B20芯片介绍 ...................................................................................... 21 3.6.2 DS18B20温度检测电路 .............................................................................. 22 3.6.3 水温加热控制电路设计 .............................................................................. 22 3.7 水位检测及水位高度控制模块电路设计 ........................................................... 23

3.7.1 HR-SR04超声波模块及工作原理简介 ..................................................... 23 3.7.2 水位高度控制模块电路设计...................................................................... 24 3.8 自动投食控制模块 ................................................................................................. 25 3.9 声光报警模块电路设计......................................................................................... 25 3.10 本章小结 ............................................................................................................... 26 4 系统的软件设计 ..................................................... 27

4.1 软件设计概述 ......................................................................................................... 27 4.2 主程序工作模块及流程图 .................................................................................... 27 4.3 读取系统电子时钟及显示 .................................................................................... 28 4.4 按键扫描及参数设置 ............................................................................................. 30 4.5 水位检测及水位高度控制 .................................................................................... 33

4.5.1 水位检测 ....................................................................................................... 33 4.5.2 水位高度控制............................................................................................... 34 4.6 水温检测及恒温控制模块 .................................................................................... 35

4.6.1 水温检测 ....................................................................................................... 35 4.6.2 恒温控制 ....................................................................................................... 36 4.7 自动投食控制程序模块......................................................................................... 37 4.8 声光报警的软件实现 ............................................................................................. 38 4.9 本章小结.................................................................................................................. 38 5 系统设调试与展望 ................................................... 39

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5.1 系统的调试 ............................................................................................................. 39

5.1.1 系统硬件调试............................................................................................... 39 5.1.2 系统软件调试............................................................................................... 40 5.2 创新点与应用范围 ................................................................................................. 40

5.2.1 设计总结 ....................................................................................................... 40 5.2.2 创新点 ........................................................................................................... 40 5.2.3 应用范围和实施效果 .................................................................................. 40 5.3 展望 .......................................................................................................................... 41 5.4 本章小结.................................................................................................................. 41 结论 ................................................................. 43 附录A ................................................................ 46

系统关键元器件清单、型号及单套用量................................................................... 46 附录B ................................................................ 47

系统仿真原理图 ............................................................................................................ 47 致 谢 .............................................................. 48

摘 要

伴随着人们物质生活的改善和对高生活质量的追求，水族箱等工艺产品逐渐进入了人们的家庭、酒店、商场等场所。但是，目前市场上的水族箱的水温控制、液位控制、换水、喂食等一系列操作都需要人工进行。这不仅使过程非常繁琐，而且还间接的增加了人工成本。

本文基于对目前市场上大多数水族箱功能的分析和研究，提出了一种多功能的智能水族箱控制系统的设计方案。该系统以STC89C51单片机为核心芯片，结合各类传感器技术，集多种控制功能于一体，包括水族箱的恒温控制、液位高度控制、自动定时换水、自动投料喂食等，并且可根据个人需求设置控制参数。本文从功能简述、元器件选择、硬件电路设计和软件设计等几个方面对该控制系统进行阐述。

本系统经过较长时间的上电运行测试，能够把各项控制参数维持在误差允许的范围内，这表明该系统具有很高的可靠性。另外，该系统还具有操作简洁方便、参数实时显示等特点。同时该系统设计灵活、结构简单、成本低廉、易于规模化生产，可广泛用于家庭和酒店等适合水族箱安装的场所。

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关键词：

AT89C51单片机；水族箱；传感器技术- 4 -

自动控制；