单片机的智能鱼缸的设计
【摘要】智能鱼缸控制系统是现代家居环境或娱乐场所的重要部分。随着人们生活的不断提高，家居环境或娱乐场所出现各色各样的观赏型鱼缸，而保持一个水族生活适宜的环境变成一件十分麻烦且耗费时间的事情。因此我们研究出高效的智能鱼缸控制系统。此智能鱼缸控制系统采用AT89c52单片机作为该设计的核心元件，该控制系统主要有5个模块组成：温度时间显示模块、水温自动控制模块、定时自动供养模块、定时喂食和音乐播放模块、LED闪烁灯光照射模块。各功能模块通过单片机最小系统结合外围电路完成信号检测输入和输出控制功能。可以实现智能鱼缸的自动换水、自动投食、自动调温等，大大的提高智能化控制能力，降低人力、物力的付出，操作简单、方便，极具人性化。该系统具有体积小、功耗低、功能性强、性价比高、易于推广应用等优点。
目录
引言 1
（一）研究背景 1
（二）研究的意义 1
一、控制系统的总体设计 1
二、单片机介绍 2
三、系统的硬件设计 4
（一）时钟电路设计 4
（二）温度采集电路设计 5
（三）蜂鸣器电路设计 5
（四）控制电路设计 6
（五）按键电路设计 7
（六）显示电路设计 8
四、系统的软件设计 9
（一）主程序设计 9
（二）温度检测子程序设计 10
（三）按键输入子程序设计 11
（四）显示子程序设计 12
结束语 13
参考文献 15
致谢 16
附录一 原理图 17
附录二 PCB图 18
附录三 源程序 19
引言
（一）研究背景
随着人们生活水平的提高，生活中出现了各种各样的观赏型电器，其中最为突出的就是水族箱。在许多地方都能看见它的身影，例如办公室、家庭等地方，美轮美奂、色彩斑斓、五颜六色的观赏鱼让人赏心悦目、流连忘返、醉心不已。它可以让久居在城市中的人们找回那久违的绿色，让大自然的美丽景色永留在自己身边，它还可以给工作的人们回家后带来无比宽松舒适的视觉效果和生活环境，更加能够调节家具中的环境问题。
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
但是人们总是有很多的事情要做不能每时每刻的关注调控水族箱中合适的温度和含氧量，因此也就孕育出了水族箱的控制系统。通过研究这个控制系统，可以使它自动的调节水族箱中鱼类生活的合适的温度和含氧量，营造出观赏鱼健康的生活环境。
按照智能鱼缸的控制系统问题，商场中泛起了许多控制智能鱼缸水温、水位、排水和含氧量的设施。但是由于产品众多、功能不能够一体化，且大多数都是非智能型的，只有单一的调温、排水、增氧等系统。如果要有一整套的水族箱控制系统，往往都需要购置许多的设备，投入的资金比较大且有一定的资源浪费。即使有这样一套设备也不算完美，同时影响了智能鱼缸的美观，功能也不够灵活、方便，整体的功能同样没有得到有效地提升。
因此，根据目前市场对于水族箱的问题和当前的需求，以水族箱的水温、排水、含氧量等为研究对象，研发一套集多种功能为一体的智能控制系统。该设计的控制系统不仅解决了人们不能无时无刻的对鱼缸的护理问题，还对普通家庭的发展有一定的研究价值和实际意义。
（二）研究的意义
智能鱼缸控制系统研发出来可以减少不必要的资金浪费，同时降低资源浪费。研究智能鱼缸控制系统设计，可以实现智能鱼缸的自动换水、自动投食、自动调温等，大大的提高智能化控制能力，降低人力、物力的付出，操作简单、方便，极具人性化。因此，在未来生活越来越忙碌中，为了减轻我们的负担且能够让自己能够缓解一天工作之后的疲劳，智能鱼缸控制系统的推广及普及是非常必要的。
一、控制系统的总体设计
智能鱼缸控制系统硬件方面由输入输出和控制两方面构成，其中输入输出主要完成对外环境数据的收集工作、输入与输出的控制和串口的通信等；控制部分要完成并控制系统的参数、对数据的存储和复位、时钟电路、LCD显示等。
本控制系统是以单片机为主要设计的电路，组成了一个可以在鱼缸外放置的控制系统。总体上来说，该控制系统的硬件方面主要由两部分组成:控制部分和输入输出部分。其中控制系统包括：中心控制模块、时钟控制电路模块、显示模块、复位模块；输入输出系统包括：检测信号的输入和各子系统的控制输出。系统的硬件结构框图如图1所示。
图1 系统的结构框图
二、单片机介绍
AT89C52单片机是一种低电压、高性能的单片机，其中含有制度程序存储器和随机存储存储器RAM。AT89C52单片机有4个8位的I/O端口（P0~P3），一共占用32个引脚，主要功能为:
兼容MCS51指令系统 8k可反复擦写fiash ROM
32个双向I/O口 256x8bit内部RAM
2个串行中断 3个16位可编程定时/计数器中断
2个外部中断源 共6个中断源
低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能
单片机引脚图如图2所示，主要引脚功能如下：
P0口是双向的8位三态I/O口，它即可以用作通用的I/O口，也可以用作地址/数据总线的复用口，P0口作为数据输出口时每一位都必须外接一个上拉电阻。
P1口是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，一般作为通用的I/O口。
P2口是一个带有上拉电阻的8 位双向的I/O 口。在访问外部程序存储器或者16 位地址的外部数据存储器的时候，P2 口送出的是高8 位的地址信息。
P3口是一个具有上拉电阻的8 位双向I/O口。P3除了可以作为一般的I/O口使用外，他还具有很重要的第二功能。P3口引脚的第二功能如下表所示。
图2 单片机引脚图
RST是复位输入端。RST引脚会显现两个机器周期以上的高电平使单片机复位，当振荡器工作的时候。
ALE/PROG引脚，ALE（允许地址锁存）输出的脉冲用在锁存地址的低8位字节。当访问外部程序储存器或数据储存器时，通常情况下ALE继续以时钟振荡频率的六分之一输出脉冲信号，所以它可以用于对外输出时钟或实现定时。单片机引脚图如图3所示。
表1 P3口的第二功能表
三、系统的硬件设计
（一）时钟电路设计
DS1302是一种涓流充电时钟芯片，其内部有实时时钟/日历、31字节静态RAM，实时时钟/日历提供秒、分、时、日、星期、月、年等信息。能够自动调节每月的天数和闰年的天数，时钟控制可采取24小时或12小时制。其管脚描述如下：
目录
引言 1
（一）研究背景 1
（二）研究的意义 1
一、控制系统的总体设计 1
二、单片机介绍 2
三、系统的硬件设计 4
（一）时钟电路设计 4
（二）温度采集电路设计 5
（三）蜂鸣器电路设计 5
（四）控制电路设计 6
（五）按键电路设计 7
（六）显示电路设计 8
四、系统的软件设计 9
（一）主程序设计 9
（二）温度检测子程序设计 10
（三）按键输入子程序设计 11
（四）显示子程序设计 12
结束语 13
参考文献 15
致谢 16
附录一 原理图 17
附录二 PCB图 18
附录三 源程序 19
引言
（一）研究背景
随着人们生活水平的提高，生活中出现了各种各样的观赏型电器，其中最为突出的就是水族箱。在许多地方都能看见它的身影，例如办公室、家庭等地方，美轮美奂、色彩斑斓、五颜六色的观赏鱼让人赏心悦目、流连忘返、醉心不已。它可以让久居在城市中的人们找回那久违的绿色，让大自然的美丽景色永留在自己身边，它还可以给工作的人们回家后带来无比宽松舒适的视觉效果和生活环境，更加能够调节家具中的环境问题。
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但是人们总是有很多的事情要做不能每时每刻的关注调控水族箱中合适的温度和含氧量，因此也就孕育出了水族箱的控制系统。通过研究这个控制系统，可以使它自动的调节水族箱中鱼类生活的合适的温度和含氧量，营造出观赏鱼健康的生活环境。
按照智能鱼缸的控制系统问题，商场中泛起了许多控制智能鱼缸水温、水位、排水和含氧量的设施。但是由于产品众多、功能不能够一体化，且大多数都是非智能型的，只有单一的调温、排水、增氧等系统。如果要有一整套的水族箱控制系统，往往都需要购置许多的设备，投入的资金比较大且有一定的资源浪费。即使有这样一套设备也不算完美，同时影响了智能鱼缸的美观，功能也不够灵活、方便，整体的功能同样没有得到有效地提升。
因此，根据目前市场对于水族箱的问题和当前的需求，以水族箱的水温、排水、含氧量等为研究对象，研发一套集多种功能为一体的智能控制系统。该设计的控制系统不仅解决了人们不能无时无刻的对鱼缸的护理问题，还对普通家庭的发展有一定的研究价值和实际意义。
（二）研究的意义
智能鱼缸控制系统研发出来可以减少不必要的资金浪费，同时降低资源浪费。研究智能鱼缸控制系统设计，可以实现智能鱼缸的自动换水、自动投食、自动调温等，大大的提高智能化控制能力，降低人力、物力的付出，操作简单、方便，极具人性化。因此，在未来生活越来越忙碌中，为了减轻我们的负担且能够让自己能够缓解一天工作之后的疲劳，智能鱼缸控制系统的推广及普及是非常必要的。
一、控制系统的总体设计
智能鱼缸控制系统硬件方面由输入输出和控制两方面构成，其中输入输出主要完成对外环境数据的收集工作、输入与输出的控制和串口的通信等；控制部分要完成并控制系统的参数、对数据的存储和复位、时钟电路、LCD显示等。
本控制系统是以单片机为主要设计的电路，组成了一个可以在鱼缸外放置的控制系统。总体上来说，该控制系统的硬件方面主要由两部分组成:控制部分和输入输出部分。其中控制系统包括：中心控制模块、时钟控制电路模块、显示模块、复位模块；输入输出系统包括：检测信号的输入和各子系统的控制输出。系统的硬件结构框图如图1所示。
图1 系统的结构框图
二、单片机介绍
AT89C52单片机是一种低电压、高性能的单片机，其中含有制度程序存储器和随机存储存储器RAM。AT89C52单片机有4个8位的I/O端口（P0~P3），一共占用32个引脚，主要功能为:
兼容MCS51指令系统 8k可反复擦写fiash ROM
32个双向I/O口 256x8bit内部RAM
2个串行中断 3个16位可编程定时/计数器中断
2个外部中断源 共6个中断源
低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能
单片机引脚图如图2所示，主要引脚功能如下：
P0口是双向的8位三态I/O口，它即可以用作通用的I/O口，也可以用作地址/数据总线的复用口，P0口作为数据输出口时每一位都必须外接一个上拉电阻。
P1口是一个带有内部上拉电阻的8 位双向I/O 口，一般作为通用的I/O口。
P2口是一个带有上拉电阻的8 位双向的I/O 口。在访问外部程序存储器或者16 位地址的外部数据存储器的时候，P2 口送出的是高8 位的地址信息。
P3口是一个具有上拉电阻的8 位双向I/O口。P3除了可以作为一般的I/O口使用外，他还具有很重要的第二功能。P3口引脚的第二功能如下表所示。
图2 单片机引脚图
RST是复位输入端。RST引脚会显现两个机器周期以上的高电平使单片机复位，当振荡器工作的时候。
ALE/PROG引脚，ALE（允许地址锁存）输出的脉冲用在锁存地址的低8位字节。当访问外部程序储存器或数据储存器时，通常情况下ALE继续以时钟振荡频率的六分之一输出脉冲信号，所以它可以用于对外输出时钟或实现定时。单片机引脚图如图3所示。
表1 P3口的第二功能表
三、系统的硬件设计
（一）时钟电路设计
DS1302是一种涓流充电时钟芯片，其内部有实时时钟/日历、31字节静态RAM，实时时钟/日历提供秒、分、时、日、星期、月、年等信息。能够自动调节每月的天数和闰年的天数，时钟控制可采取24小时或12小时制。其管脚描述如下：
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