单片机的鱼缸智能控制系统的设计
目 录
一、引言 1
二、智能鱼缸控制系统的设计方案 1
（一）设计目的 1
（二）设计方案 1
三、硬件系统设计 2
（一）主要元器件简介 2
1．单片机AT89C51 2
2．液晶显示屏LCD1602 4
3．温度传感器DS18B20 5
（二）模块电路设计 6
1．晶振电路 6
2．复位电路 7
3．液晶显示电路 7
4．传感器电路 8
5．加热控制电路 8
6．进水水阀控制电路 9
四、软件设计 10
（一）主函数设计 10
（二）子函数设计 10
1.液晶显示函数 10
2.温度传感函数 11
3.液位传感函数 11
4.TDS检测函数 12
5.低功耗小液晶显示函数 12
五、系统调试 13
致 谢 19
参考文献 20
附录 21
附录1 原理图 21
附录2 PCB图 22
附录3 元器件清单 23
附录4 源程序 24
附录5 实物图 33
一、引言 随着经济的发展，人们在生活水平越来越高的同时，对居家装饰也提出了更高的要求。高档的居家装饰成为发展的潮流，装潢更趋于智能化，环保化。物联网时代的发展，让人们的生活更加简约便捷，也许你动动手指拨动一下手机就能控制家里所有的家电；环境质量的日趋严重也迫使人们对环境保护更加重视。加之而来的现代城市生活的种种压力，人们渴望一种自然和谐的宁静 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
，人们向往大自然的那种宽松舒适的美感。可是城市没有山没有水，人们只好把那种最简单最和谐的生态系统搬入家中，水族箱就在这样的时代背景下应运而生。一个生机盎然，五彩斑斓的水族箱不但可以缓解人们的生活压力和工作压力，而且美观了居家装饰，改善了环境质量。欣赏到那久违的绿色，就会觉得大自然就在你我身边常存。
可是智能化的水族箱只应用于大型的水族馆、海洋馆和一些高档的酒店、娱乐场所，气势庞大，非常壮观，但是成本非常昂贵，不适用于一般的居家装饰。我们在市场上看见的一些小型的水族箱，还需要人工进行换水，喂食等各项管理工作。虽然现在已经出现一些自动投食机，自动照明系统，过滤器，增氧泵等设备，但是都没有形成一个统一的系统，而且并非智能化。一个个的运用到鱼缸中，不但需要改动设备，还增加了成本。
因此本文设计了一个以单片机为核心的智能鱼缸控制系统，单片机功能庞大，价格便宜且使用简单，是智能鱼缸控制模块的不二之选。在之前所学的单片机基础上，加之对传感器技术以及水质检测方面的资料的搜集和学习，在系统中组成了中心控制模块、温度控制模块、水位控制模块和自动换水模块来实现了鱼缸控制的智能化。弥补了市场上那些养鱼设备单一，非智能化的不足。希望此系统能够普遍运用于居家装饰中，为人们的居家装饰带来亮点。 二、智能鱼缸控制系统的设计方案
（一）设计目的
以51单片机为核心控制模块，将一系列的数据采集显示在液晶显示屏上，包括水温信息，水位信息和水质的TDS值等，通过数据的处理进行水温监控，水位监控和自动换水。这样就通过单片机构成了统一的，智能化的系统，万能的单片机不但操作起来简单方便，还大大降低了生产成本，能够将此系统广泛应用于室内鱼缸。智能鱼缸不仅为居家装饰增添了一条亮丽的风景线，紧跟智能家居发展的潮流，同时也为养鱼爱好者带来了极大的便利。
（二）设计方案
基于单片机的智能鱼缸控制系统，主要分为四个模块，分别实现以下功能：
（1）中心控制模块：以C51单片机为核心，处理各分模块数据，数据显示在液晶显示屏上。
（2）温度控制模块：利用温度传感器对水温进行监控，数据传输到中心模块。
（3）水位控制模块：利用液位传感器对水位进行监控，与温度控制模块相互作用。
（4）自动换水模块：利用水质检测仪对水质经行监控，水质TDS值超标实现自动换水功能。
系统总体设计方案如图1所示。本智能鱼缸系统主要实现水温控制、TDS检测、水循环和自动换水等功能，选用C51单片机为核心控制。除了最基本的控制电路，还附加了温度检测电路和液位检测电路组成输入控制电路。通过C51单片机的处理，控制输出电路：液晶显示电路、TDS检测显示电路、出进水控制电路、水温加热控制电路和水循环控制电路，从而实现本系统的功能。
图1 系统总框图
三、硬件系统设计
（一）主要元器件简介
1．单片机AT89C51
单片机具有强大的读取和存储功能，不仅价格低廉，而且应用广泛，被广泛应用于工业机械、医疗机械和航空航天等科技领域，生活中的电子产品和家用电器更是处处用到单片机。
电源电路，晶振电路和复位电路组成单片机的最小系统，也是单片机系统的核心。单片机芯片有两类存储器随机（RAM）和只读（ROM）储存器。有的单片机内部是不带ROM的，那么选用这种单片机时就要建立外部的ROM扩展电路。
本系统所选用的AT89C51单片机拥有4K字节可编程FLASH存储器和128*8字节内部RAM，可进行1000次循环擦写，并且数据可以保留10年之久，存储功能非常强大。它的数据只有内部中心CPU才能读取，具有三级程序存储器锁定功能，数据不易丢失，并且与MCS-51可以兼容。其主要特性参数如表1所示。
表1 C51单片机功能特性参数
AT89C51单片机有40个引脚，4个8位I/O口、2个电源引脚、2个振荡器端口、2个外部储存器通信口、1个复位输入口和1个编程脉冲输入口，其引脚图如图2所示。
图2 单片机的引脚图
P0口是一个8位漏极开路双向I/O口， P1口、P2口、P3口是内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，当管脚写入1，可作输入，写入0，可作输出。P3口具有第二功能，其中P3.2，P3.3口可作外部中断使用。
小时自加按键
P1.5
ISP下载口
P1.6
ISP下载口
P2.6
过滤/增氧/水循环按键
P2.7
水质检测按键
P3.0
致 谢
经过半年的努力,我的毕业论文终于完成了。在整个完成论文的过程中，我都遇到了好多问题。面对着各种压力，身边的亲朋好友给予我很大的帮助。在这里我首先要感谢我的毕业论文指导老师程雪敏老师。程老师在之前教过我们虚拟仪器这门课，她给人的感觉就是和蔼可亲，术业精通，而且很负责任。记得有一回修改开题报告和任务书的时候，她凌晨一两点还在毕业论文通知群里传她帮我们修改好的开题报告和任务书，有这样一位老师作为我们的毕业论文指导老师，我感到很欣慰。每个月，程老师还给我们做不定期的谈话，关心我们的实习情况和毕业论文完成情况。平日里，我们有什么问题问她，她都耐心地给我们讲解。我的毕业论文能够顺利完成，程老师给予我的帮助无疑是最多的。在这里还要感谢我的母校给了我们两年美好的学习时光；感谢所有的老师传授给我们专业知识，这些专业知识是我们完成毕业设计的基础；感谢我的辅导员田立苗老师对我们的关心与帮助。
一、引言 1
二、智能鱼缸控制系统的设计方案 1
（一）设计目的 1
（二）设计方案 1
三、硬件系统设计 2
（一）主要元器件简介 2
1．单片机AT89C51 2
2．液晶显示屏LCD1602 4
3．温度传感器DS18B20 5
（二）模块电路设计 6
1．晶振电路 6
2．复位电路 7
3．液晶显示电路 7
4．传感器电路 8
5．加热控制电路 8
6．进水水阀控制电路 9
四、软件设计 10
（一）主函数设计 10
（二）子函数设计 10
1.液晶显示函数 10
2.温度传感函数 11
3.液位传感函数 11
4.TDS检测函数 12
5.低功耗小液晶显示函数 12
五、系统调试 13
致 谢 19
参考文献 20
附录 21
附录1 原理图 21
附录2 PCB图 22
附录3 元器件清单 23
附录4 源程序 24
附录5 实物图 33
一、引言 随着经济的发展，人们在生活水平越来越高的同时，对居家装饰也提出了更高的要求。高档的居家装饰成为发展的潮流，装潢更趋于智能化，环保化。物联网时代的发展，让人们的生活更加简约便捷，也许你动动手指拨动一下手机就能控制家里所有的家电；环境质量的日趋严重也迫使人们对环境保护更加重视。加之而来的现代城市生活的种种压力，人们渴望一种自然和谐的宁静 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥3^5`1^9`1^6^0`7^2$
，人们向往大自然的那种宽松舒适的美感。可是城市没有山没有水，人们只好把那种最简单最和谐的生态系统搬入家中，水族箱就在这样的时代背景下应运而生。一个生机盎然，五彩斑斓的水族箱不但可以缓解人们的生活压力和工作压力，而且美观了居家装饰，改善了环境质量。欣赏到那久违的绿色，就会觉得大自然就在你我身边常存。
可是智能化的水族箱只应用于大型的水族馆、海洋馆和一些高档的酒店、娱乐场所，气势庞大，非常壮观，但是成本非常昂贵，不适用于一般的居家装饰。我们在市场上看见的一些小型的水族箱，还需要人工进行换水，喂食等各项管理工作。虽然现在已经出现一些自动投食机，自动照明系统，过滤器，增氧泵等设备，但是都没有形成一个统一的系统，而且并非智能化。一个个的运用到鱼缸中，不但需要改动设备，还增加了成本。
因此本文设计了一个以单片机为核心的智能鱼缸控制系统，单片机功能庞大，价格便宜且使用简单，是智能鱼缸控制模块的不二之选。在之前所学的单片机基础上，加之对传感器技术以及水质检测方面的资料的搜集和学习，在系统中组成了中心控制模块、温度控制模块、水位控制模块和自动换水模块来实现了鱼缸控制的智能化。弥补了市场上那些养鱼设备单一，非智能化的不足。希望此系统能够普遍运用于居家装饰中，为人们的居家装饰带来亮点。 二、智能鱼缸控制系统的设计方案
（一）设计目的
以51单片机为核心控制模块，将一系列的数据采集显示在液晶显示屏上，包括水温信息，水位信息和水质的TDS值等，通过数据的处理进行水温监控，水位监控和自动换水。这样就通过单片机构成了统一的，智能化的系统，万能的单片机不但操作起来简单方便，还大大降低了生产成本，能够将此系统广泛应用于室内鱼缸。智能鱼缸不仅为居家装饰增添了一条亮丽的风景线，紧跟智能家居发展的潮流，同时也为养鱼爱好者带来了极大的便利。
（二）设计方案
基于单片机的智能鱼缸控制系统，主要分为四个模块，分别实现以下功能：
（1）中心控制模块：以C51单片机为核心，处理各分模块数据，数据显示在液晶显示屏上。
（2）温度控制模块：利用温度传感器对水温进行监控，数据传输到中心模块。
（3）水位控制模块：利用液位传感器对水位进行监控，与温度控制模块相互作用。
（4）自动换水模块：利用水质检测仪对水质经行监控，水质TDS值超标实现自动换水功能。
系统总体设计方案如图1所示。本智能鱼缸系统主要实现水温控制、TDS检测、水循环和自动换水等功能，选用C51单片机为核心控制。除了最基本的控制电路，还附加了温度检测电路和液位检测电路组成输入控制电路。通过C51单片机的处理，控制输出电路：液晶显示电路、TDS检测显示电路、出进水控制电路、水温加热控制电路和水循环控制电路，从而实现本系统的功能。
图1 系统总框图
三、硬件系统设计
（一）主要元器件简介
1．单片机AT89C51
单片机具有强大的读取和存储功能，不仅价格低廉，而且应用广泛，被广泛应用于工业机械、医疗机械和航空航天等科技领域，生活中的电子产品和家用电器更是处处用到单片机。
电源电路，晶振电路和复位电路组成单片机的最小系统，也是单片机系统的核心。单片机芯片有两类存储器随机（RAM）和只读（ROM）储存器。有的单片机内部是不带ROM的，那么选用这种单片机时就要建立外部的ROM扩展电路。
本系统所选用的AT89C51单片机拥有4K字节可编程FLASH存储器和128*8字节内部RAM，可进行1000次循环擦写，并且数据可以保留10年之久，存储功能非常强大。它的数据只有内部中心CPU才能读取，具有三级程序存储器锁定功能，数据不易丢失，并且与MCS-51可以兼容。其主要特性参数如表1所示。
表1 C51单片机功能特性参数
AT89C51单片机有40个引脚，4个8位I/O口、2个电源引脚、2个振荡器端口、2个外部储存器通信口、1个复位输入口和1个编程脉冲输入口，其引脚图如图2所示。
图2 单片机的引脚图
P0口是一个8位漏极开路双向I/O口， P1口、P2口、P3口是内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，当管脚写入1，可作输入，写入0，可作输出。P3口具有第二功能，其中P3.2，P3.3口可作外部中断使用。
小时自加按键
P1.5
ISP下载口
P1.6
ISP下载口
P2.6
过滤/增氧/水循环按键
P2.7
水质检测按键
P3.0
致 谢
经过半年的努力,我的毕业论文终于完成了。在整个完成论文的过程中，我都遇到了好多问题。面对着各种压力，身边的亲朋好友给予我很大的帮助。在这里我首先要感谢我的毕业论文指导老师程雪敏老师。程老师在之前教过我们虚拟仪器这门课，她给人的感觉就是和蔼可亲，术业精通，而且很负责任。记得有一回修改开题报告和任务书的时候，她凌晨一两点还在毕业论文通知群里传她帮我们修改好的开题报告和任务书，有这样一位老师作为我们的毕业论文指导老师，我感到很欣慰。每个月，程老师还给我们做不定期的谈话，关心我们的实习情况和毕业论文完成情况。平日里，我们有什么问题问她，她都耐心地给我们讲解。我的毕业论文能够顺利完成，程老师给予我的帮助无疑是最多的。在这里还要感谢我的母校给了我们两年美好的学习时光；感谢所有的老师传授给我们专业知识，这些专业知识是我们完成毕业设计的基础；感谢我的辅导员田立苗老师对我们的关心与帮助。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/dzxx/dzkxyjs/2141.html
