多功能生态鱼缸控制系统设计
随着经济发展，人民的物质精神生活日益丰富，广大消费者对于鱼缸的要求也越来越精细化，市场厂上开始出现实现某些人性化功能的观赏鱼缸。如水温检测、水循环、自动投料、智能增氧等。但是市场上出现的智能鱼缸功能单一，或者仅仅是单一功能的组合，浪费空间、能源，也不利于控制。
本文通过对目前大多数智能鱼缸的分析和研究，提出了一种多功能生态鱼缸控制系统的设计方案。该控制系统采用LabVIEW虚拟仪器，通过声光电展示，检测及控制各项环境参数，是集鱼缸环境监测及控制、自动投料控制、语音报警于一体的集成控制系统。本文将从功能设计、元器件选择、硬件电路设计和程序设计等几个方面对该控制系统进行全面阐述。
该系统设计灵活，结构简单、成本低廉，通过较长时间的运行测试，运行稳定可靠、操作方便。 F000160
关键词：生态鱼缸 LabVIEW 自动控制 检测及控制系
The Control System Design of Multifunction Ecological Aquarium
With the development of economy, people's material and spiritual life of increasingly rich consumers demand more and more for aquarium fine, there’s some features of human nature ornamental aquarium plant on the market. Such as water testing, water cycle, automatic feeding, oxygen and other intelligence. However, intelligent aquarium on the market features a single, or just a combination of a single function, a waste of space, energy, and is difficult to control.
Based on the current analysis and study of the most intelligent fish tank, we propose a control system design of multifunction ecological aquarium The control system uses LabVIEW virtual instrument, through sound and light show, detection and control of environmental parameters, is a tank of environmental monitoring and control, automatic feeding control, voice alarm at one of the integrated control system. This article will describe the functional design, the selections of components, the program and hardware design of the control system.
The system is designed to be flexible, simple structure, low cost, long time by running the test , stable and reliable, easy to operate.
Key Words： ecology fish tank; LabVIEW; automatic control; detection and control system
目录 查看完整请+Q:351916072获取
摘要 I
Abstract II
目录 III
第一章 绪论 1
1.1课题的目的及意义 1
1.2国内外现状及发展趋势 1
第二章 多功能生态鱼缸控制系统的总体设计 3
2.1多功能生态鱼缸控制系统的设计要求 3
2.2实现方案的选取 3
2.3多功能生态鱼缸总体方案与功能 4
2.3.1系统功能组成 4
2.3.2多功能生态鱼缸控制参数 4
2.3.3系统设定的水中溶氧量范围选取 5
2.4主要元器件的选取 5
2.4.1 PCI2366数据采集卡的选取 5
2.4.2 Pt100温度传感器 8
2.4.3 溶氧传感器 8
第三章 多功能生态鱼缸控制系统的硬件设计 9
3.1系统硬件的总体结构 9
3.2温度采集及控制模块设计 9
3.3增氧泵与加热棒控制模块设计 11
3.4.语音模块设计 12
3.5自动投料模块系统设计 14
3.6溶氧量采集模块设计 18
第四章 多功能生态鱼缸程序设计 19
4.1控制界面设计 19
4.2多功能生态鱼缸控制系统主程序 20
4.3 温度控制程序 23
4.4 智能供氧、水循环程序 25
4.5自动投料程序 26
第五章 系统调试与总结 27
5.1系统的调试 27
5.2多功能生态鱼缸控制系统设计总结 28
致谢 29
参考文献 30
附录 31
第二章 多功能生态鱼缸控制系统的总体设计
2.1多功能生态鱼缸控制系统的设计要求
多功能生态系统的总体设计要求如下：
由于鱼类和水草生长要求水体拥有相对恒定的环境参数，多功能生态鱼缸控制系统的各项环境参数应尽可能地稳定在相对恒定的范围内，同时鱼缸内的各项参数也应该能够根据需要做出相应的调整。通过数据采集卡采集卡实现对多功能生态生态鱼缸的水温、水中溶氧量等参数进行在线实时检测与控制，使水温与溶氧量分别保持在（20-25）℃和（5-8）mg/L的范围内；同时还能通过对投食机构的控制，来实现对鱼的定期投料喂食。
当温度、溶氧量不在设定范围（或投料时间到达）发出语音报警。此外，温度、溶氧量范围和喂食间隔均可进行外部键盘输入，控制系统要求操作简单、灵便。
2.2实现方案的选取
本次控制设计采用LabVIEW程序设计。虚拟仪器不使用常规的控制面板，而是利用利用高性能的模块化硬件，结合可视化的框图程序语言，实现创建完全自定义的用户界面。前面板上可以设置各种与实际仪器相似的控制元件。相对于传统的编程语言，虚拟仪器的优势非常明显，具有以下几个特点：
（1）虚拟仪器用的功能定义灵活，不必局限于产品的功能参赛，用户可以通过模块化组合，实现自定义的功能，构建多种仪器。正是基于这种优势，该控制系统的设计选择了虚拟仪器。
（2）软件模块中集中了虚拟仪器将所有的仪器控制信息，数据采集、分析和控制过程方式多样化。
（3）软件，硬件的局限性较小，更容易与其他仪器连接。可以与网络、外设及其他应用连接，还可利用网络进行多用户数据共享。
（4）利用计算机强大的图形用户界面（GUI），用计算机直接读数。可根据实际需要，对软件编程，进行实时、直接地测试、分析与处理各种数据。
（5）价格低廉，其基于软件的体系结构大大降低了开发和维护费用。
2.3多功能生态鱼缸总体方案与功能
2.3.1系统功能组成
多功能生态鱼缸控制系统分为以下控制模块：温度控制模块、智能供氧模块、定时/自动投料控制系统、照明控制模块。以上控制模块的信号检测输入以及控制输出功能如图3.2-1所示。本控制系统拟采用PCI2366数据采集卡，（1）温度控制模块：温控传感器采用Pt100，初步设定水体温度（20-25）°C，当温度低于下限时，采集卡检测到信号，并输出到温控系统，加热棒开始工作，当温度超过上限时，加热棒停止工作，由此实现了自动加热和温度环境相对恒定；（2）供氧部分：采用溶氧传感器，拟设定水中含氧量（5.0~8.0）mg/L ，当含氧量低于下限或高于上限时，继电器控制增氧泵工作与否，同时本系统采用增氧泵与扬水泵二合一的装置，这样就实现了智能供氧、自动水循环的功能；（3）灯光控制模块：本系统灯光控制部分分为两部分，一部分是正常的照片灯光，采用时间控制，另一部分是观赏性灯带，采用语音控制。查看完整请+Q:351916072获取
本文通过对目前大多数智能鱼缸的分析和研究，提出了一种多功能生态鱼缸控制系统的设计方案。该控制系统采用LabVIEW虚拟仪器，通过声光电展示，检测及控制各项环境参数，是集鱼缸环境监测及控制、自动投料控制、语音报警于一体的集成控制系统。本文将从功能设计、元器件选择、硬件电路设计和程序设计等几个方面对该控制系统进行全面阐述。
该系统设计灵活，结构简单、成本低廉，通过较长时间的运行测试，运行稳定可靠、操作方便。 F000160
关键词：生态鱼缸 LabVIEW 自动控制 检测及控制系
The Control System Design of Multifunction Ecological Aquarium
With the development of economy, people's material and spiritual life of increasingly rich consumers demand more and more for aquarium fine, there’s some features of human nature ornamental aquarium plant on the market. Such as water testing, water cycle, automatic feeding, oxygen and other intelligence. However, intelligent aquarium on the market features a single, or just a combination of a single function, a waste of space, energy, and is difficult to control.
Based on the current analysis and study of the most intelligent fish tank, we propose a control system design of multifunction ecological aquarium The control system uses LabVIEW virtual instrument, through sound and light show, detection and control of environmental parameters, is a tank of environmental monitoring and control, automatic feeding control, voice alarm at one of the integrated control system. This article will describe the functional design, the selections of components, the program and hardware design of the control system.
The system is designed to be flexible, simple structure, low cost, long time by running the test , stable and reliable, easy to operate.
Key Words： ecology fish tank; LabVIEW; automatic control; detection and control system
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摘要 I
Abstract II
目录 III
第一章 绪论 1
1.1课题的目的及意义 1
1.2国内外现状及发展趋势 1
第二章 多功能生态鱼缸控制系统的总体设计 3
2.1多功能生态鱼缸控制系统的设计要求 3
2.2实现方案的选取 3
2.3多功能生态鱼缸总体方案与功能 4
2.3.1系统功能组成 4
2.3.2多功能生态鱼缸控制参数 4
2.3.3系统设定的水中溶氧量范围选取 5
2.4主要元器件的选取 5
2.4.1 PCI2366数据采集卡的选取 5
2.4.2 Pt100温度传感器 8
2.4.3 溶氧传感器 8
第三章 多功能生态鱼缸控制系统的硬件设计 9
3.1系统硬件的总体结构 9
3.2温度采集及控制模块设计 9
3.3增氧泵与加热棒控制模块设计 11
3.4.语音模块设计 12
3.5自动投料模块系统设计 14
3.6溶氧量采集模块设计 18
第四章 多功能生态鱼缸程序设计 19
4.1控制界面设计 19
4.2多功能生态鱼缸控制系统主程序 20
4.3 温度控制程序 23
4.4 智能供氧、水循环程序 25
4.5自动投料程序 26
第五章 系统调试与总结 27
5.1系统的调试 27
5.2多功能生态鱼缸控制系统设计总结 28
致谢 29
参考文献 30
附录 31
第二章 多功能生态鱼缸控制系统的总体设计
2.1多功能生态鱼缸控制系统的设计要求
多功能生态系统的总体设计要求如下：
由于鱼类和水草生长要求水体拥有相对恒定的环境参数，多功能生态鱼缸控制系统的各项环境参数应尽可能地稳定在相对恒定的范围内，同时鱼缸内的各项参数也应该能够根据需要做出相应的调整。通过数据采集卡采集卡实现对多功能生态生态鱼缸的水温、水中溶氧量等参数进行在线实时检测与控制，使水温与溶氧量分别保持在（20-25）℃和（5-8）mg/L的范围内；同时还能通过对投食机构的控制，来实现对鱼的定期投料喂食。
当温度、溶氧量不在设定范围（或投料时间到达）发出语音报警。此外，温度、溶氧量范围和喂食间隔均可进行外部键盘输入，控制系统要求操作简单、灵便。
2.2实现方案的选取
本次控制设计采用LabVIEW程序设计。虚拟仪器不使用常规的控制面板，而是利用利用高性能的模块化硬件，结合可视化的框图程序语言，实现创建完全自定义的用户界面。前面板上可以设置各种与实际仪器相似的控制元件。相对于传统的编程语言，虚拟仪器的优势非常明显，具有以下几个特点：
（1）虚拟仪器用的功能定义灵活，不必局限于产品的功能参赛，用户可以通过模块化组合，实现自定义的功能，构建多种仪器。正是基于这种优势，该控制系统的设计选择了虚拟仪器。
（2）软件模块中集中了虚拟仪器将所有的仪器控制信息，数据采集、分析和控制过程方式多样化。
（3）软件，硬件的局限性较小，更容易与其他仪器连接。可以与网络、外设及其他应用连接，还可利用网络进行多用户数据共享。
（4）利用计算机强大的图形用户界面（GUI），用计算机直接读数。可根据实际需要，对软件编程，进行实时、直接地测试、分析与处理各种数据。
（5）价格低廉，其基于软件的体系结构大大降低了开发和维护费用。
2.3多功能生态鱼缸总体方案与功能
2.3.1系统功能组成
多功能生态鱼缸控制系统分为以下控制模块：温度控制模块、智能供氧模块、定时/自动投料控制系统、照明控制模块。以上控制模块的信号检测输入以及控制输出功能如图3.2-1所示。本控制系统拟采用PCI2366数据采集卡，（1）温度控制模块：温控传感器采用Pt100，初步设定水体温度（20-25）°C，当温度低于下限时，采集卡检测到信号，并输出到温控系统，加热棒开始工作，当温度超过上限时，加热棒停止工作，由此实现了自动加热和温度环境相对恒定；（2）供氧部分：采用溶氧传感器，拟设定水中含氧量（5.0~8.0）mg/L ，当含氧量低于下限或高于上限时，继电器控制增氧泵工作与否，同时本系统采用增氧泵与扬水泵二合一的装置，这样就实现了智能供氧、自动水循环的功能；（3）灯光控制模块：本系统灯光控制部分分为两部分，一部分是正常的照片灯光，采用时间控制，另一部分是观赏性灯带，采用语音控制。查看完整请+Q:351916072获取
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