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基于单片机的鱼缸控制器设计 毕业设计.doc
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基于单片机的鱼缸控制器设计 毕业设计.doc
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I
基于单片机的鱼缸控制器设计
摘 要
本文是基于单片机的鱼缸控制器的设计,目前市场上有各种各样的观赏类的
鱼缸,进入了不同的应用场合,如家庭、宾馆和商场等等,但现有的鱼缸一般需
要人为的操作,比如水温的检测、水循环、鱼儿喂食和液位控制等,给人们带来
了很大的不便。本论文就是基于这一现状,分析和研究目前大多数的鱼缸的控制
设备和现状,提出了一种新型的基于单片机控制的自动化鱼缸控制器,该控制器
是以单片机为核心,再结合传感器技术,可以实现多种功能,包括温度控制、水
位检测、氧含量控制、灯光照明等,真正做到了自动化控制。整个控制系统分为
两部分,一是以单片机 AT89C52 为核心,主要是实现对各种控制参数的设置、显
示、处理和存储等。二是输入输出部分,主要是采集系统所要求的各种参数和检
测信号,并将核心芯片传输的信号进行执行,设计出硬件电路和软件电路,综合
实现鱼缸控制的集中管理。
通过对所设计的系统进行较长时间的运行和测试,结果表明所设计的系统可
以实现要求,并且其具有系统运行稳定可靠、操作简单、设计灵活、成本低廉和
结构简单等特点,可以广泛的应用于家庭类的观赏性鱼缸。
关键字:单片机,自动化,鱼缸,控制系统
II
The Designer of MCU-based tank
ABSTRACT
This article is based design automation aquarium, there are a variety of ornamental
fish tank on the market today, into the different applications, such as home, hotel and
shopping and so on, but the existing tanks generally require human operation , such as
water temperature detection, water cycle, fish feeding and level control, to bring a lot of
inconvenience. This paper is based on this situation, analysis and research equipment
and the current status of control of most of the fish tank, we propose a new tank based
automation microprocessor controlled, the system is core, combined with sensor
technology, set multiple technologies and control functions in one, including thermostat,
automatic feeding, automatic water change, automatic lighting, the perfect automated
control. The whole control system is divided into two parts, one is the AT89C52 as
the core, it is to achieve a variety of control parameters setting, display, processing, and
storage. Second, the input and output section, mainly a variety of parameters and detect
signal acquisition system requires, and will be executed, hardware design schematics
signal transmission core chip and software design, integrated centralized management
control tank.
Based on the design of the system for a long time to run and test results show that
the proposed system can achieve requirements and having the system is stable and
reliable, simple operation, design flexibility, low cost and simple structure, etc., can be
widely used in the family class of ornamental fish tank.
KEY WORDS: MCU,automation,fish tank,control system
III
目 录
前 言 ..............................................................................................1
第 1 章 概述.....................................................................................2
1.1 研究的意义 .........................................................................2
1.1.1 自动化鱼缸 ................................................................2
1.1.2 自动化鱼缸应用情况及意义 .....................................2
1.2 现状.....................................................................................3
1.2.1 功能分类....................................................................3
1.2.2 单片机的应用 ............................................................3
1.2.3 控制系统及特点 ........................................................4
1.3 论文的主要工作..................................................................4
1.3.1 设计任务....................................................................5
1.3.2 设计方案....................................................................5
第 2 章 控制方案 .............................................................................6
2.1 自动化鱼缸的控制原理分析 ...............................................6
2.1.1 应用方向....................................................................6
2.1.2 控制原理....................................................................6
2.1.3 控制要求....................................................................7
2.2 控制参数与性能指标 ..........................................................7
2.2.1 温度 ...........................................................................7
2.2.2 水位 ...........................................................................8
2.2.3 光和氧气....................................................................8
2.3 设备造型 .............................................................................8
2.3.1 I/O 点分析 .................................................................8
2.3.2 单片机的选型 ............................................................9
2.3.3 电源的选择 ................................................................9
2.3.4 继电器的选择 ..........................................................10
2.4 总体方案 ...........................................................................10
第 3 章 系统硬件设计 ....................................................................13
3.1 硬件的总体结构 ................................................................13
IV
3.2 主从机的电路设计 ............................................................14
3.3 各个模块的硬件设计 ........................................................15
3.3.1 时钟电路模块的设计 ...............................................16
3.3.2 键盘与显示模块的设计 ...........................................16
3.3.3 温度控制模块的设计 ...............................................16
3.3.4 数据存储电路的设计 ...............................................18
第 4 章 系统软件设计 ....................................................................19
4.1 设计内容及方法 ................................................................19
4.1.1 设计内容..................................................................19
4.1.2 设计方法..................................................................19
4.2 主程序的设计....................................................................21
4.3 中断服务子程序的设计 ....................................................22
4.4 时间显示和温度读取程序的设计 .....................................23
4.4.1 显示时间的设计 ......................................................23
4.4.2 温度读取的设计 ......................................................23
第 5 章 系统的抗干扰设计 ............................................................24
5.1 硬件电路的抗干扰 ............................................................24
5.1.1 单片机控制系统出错的原因....................................24
5.1.2 电路的抗干扰设计...................................................24
5.2 软件电路的抗干扰 ............................................................25
5.2.1 数据采集软件的抗干扰 ...........................................25
5.2.2 输出通道的抗干扰...................................................25
5.2.3 程序执行过程的抗干扰 ...........................................26
结 论 ............................................................................................28
谢 辞 ..............................................................................................29
参考文献 ........................................................................................30
附 录 ............................................................................................31
外文资料翻译 .................................................................................41
0
前 言
本次课题主要是完成基于单片机的鱼缸控制器的设计,针对于目前市场
上的鱼缸情况,其在很大程度上都需要人为的操作,而本次论文的主要工作
及目的,便是通过将单片机与传感器技术相结合,将人们从操作上解放出来,
实现鱼缸的自动化控制,使得其控制更加稳定、灵活和方便。该设计要求控
制器能实现鱼缸的自动调温、自动换水以及自动除垢等功能。
随着国民经济的发展,人们的生活水平有了很大的提高,相应的对生活
质量有了明显的要求,而休闲水族产业的出现在很大程度上提高了人们对自
然和享受的追求,目前水族业的蓬勃发展也恰恰说明了这一点,但目前市场
上的鱼缸还有所欠缺,其正处在初步发展的阶段,不能达到大众的需求。本
次论文针对于这一现状,提出了将单片机与鱼缸相结合的想法,并应用传感
器技术,实现硬件和软件的统一,使其共同协调工作,实现传统鱼缸所不能
实现的自动控制。解决人们因为时间原因不能及时养护鱼缸的困难,使得系
统可以在设定参数后能够自行的运作,减少人为的操作。
本次设计是先针对于目前鱼缸市场的现状,提出新型的控制方案,确定
设计的主要目的和要实现的要求,明确设计对象中的各个控制参数,并阐述
所应用的技术的原理。在设计过程中,主要将工作分为两部分,一是硬件的
选用和设计,主要是针对于设计所需要的各种设备和性能的要求,选择并设
计出可靠和稳定的硬件电路;二是软件的设计,此过程主要是程序的设计和
编写,在设计好硬件电路的前提下,将编写好的程序写入芯片中,有主控制
系统下达命令并使得硬件部分快速准确的执行。此外,由于在硬件和软件设
计的过程中会出现各种问题,并且最终的执行结果可能会出现偏差,这些主
要是由于在系统工作过程中会出现信号的干扰,导致系统误动作,所以要有
一定的抗干扰设计,保证系统在发出信号、接收信号以及执行动作的时候不
会出错,能够准确的实现系统所要求的功能。
第 1 章 概述
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