智能鱼缸的设计

1、智能鱼缸的设计摘要：针对目前市面上鱼缸种类繁多，且多为手动控制的情况，本 系统以89C52单片机为核心，并通过相应的软硬件设计，实现了对鱼 缸的智能控制，完成了对鱼缸的自动控温，定时供氧，定时喂食等一 系列智能化过程。关键词：鱼缸；单片机；智能1系统总体方案和功能单片机有着体积小、功耗低、功能性强、性价比高、易于推广应 用等显著优点，智能鱼缸控制系统采用89C52单片机，主要由5大模 块组成：温度时间显示模块、水温自动控制模块、定时供氧模块、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 片机最小系统结合所需外围电路完成信号检测输入和输出控制功能， 系统框如图1所示。单片机

2、通过温度传感器DS18B20采集鱼缸内实时水温，并将采集 到的温度通过LCD显示出来，同时鱼缸内实时温度与单片机内设置好 的温度进行对比，当温度高于设定温度时，系统通过单片机控制自动 启动降温模块电路和供氧泵，当温度低于设定温度范围时，则自动启 动加热模块，使水的温度保持在恒定范围内。同时单片机控制系统每 隔一个小时启动供氧泵5分钟，为鱼缸供氧，以此来保证水的溶氧量。 每隔4个小时系统启动步进电机和音乐芯片模块，在优美的音乐中对 鱼儿喂食，促进其生长。LED闪烁灯更增加了鱼缸的观赏性。2硬件设计2.1温度检测和调节模块温度检测部分采用DS18B20温度检测芯片，体积小，具有很高的可靠性，接线方

3、便简单，只需将其输出脚与单片机的一个引脚相连， 就可以精确地测出实时温度，并将其反馈回单片机控制系统，单片机 将DS18B20芯片检测的温度信息与设定值进行比较，如果不相符，数 字调节程序根据给定值与测得值的差值按PID控制算法设计控制量， 触发程序根据控制量控制执行单元。如果测量值高于设定值，则启动 降温系统，降低水温；如果检测值低于设定值，则启动加热系统，提 高水温，达到控制温度的目的。2.2步进电机喂食模块小型步进电机驱动电路可以用ULN2003。ULN2003是高压大电 流达林顿晶体管阵列系列产品，具有电流增益高、工作电压高、温度 范围宽、带负载能力强等特点。本系统采用的步进电机是四相

4、八拍电 机，当对步进电机施加一系列连续不断的控制脉冲时，它可以连续不 断地转动。每一个脉冲信号对应步进电机的某一相或两相绕组的通电 状态改变一次，也就对应转子转过一定的角度（一个步距角）。当通 电状态的改变完成一个循环时，转子转过一个齿距。四相步进电机可 以在不同的通电方式下运行，在单片机的控制下，步进电机可以左右 旋转，使食槽打开或者关闭，选择好时间就可以精确地定时喂食，同 时步进电机在ULN2003的驱动下，能够产生较大的力矩，使食槽关 闭自如，不会出现卡死现象。原理图如图2所示。3软件设计控制模块的软件部分用C51编程，采用模块化设计方法，由主程 序、子程序和中断服务程序组成。系统时钟模

5、块:采用89C52的定时中断来提供系统的时钟信号。定时触发模块：通过查询当前时钟，如果到达设定的时间，会 将相应的I/O置为高电平，便能够实现定时的驱动步进电机转动完成 自动喂食功能、音乐芯片播放音乐、供氧电路自动供氧的功能。温度调节模块：通过温度传感器DS18B20采集温度信号，并对温度信号实时控制，当温度过高时触发降温电路；当 温度过低时触发加热电路，保证水温维持合适的范围内。人机交互模块：通过液晶1602显示当前的时刻和温度。并外接 了 3个按键，第1、2两个按键采用查询的工作方式来调节时间，第 3个按键采用中断的方式，调节增还是减时间。设置灵活，使用方便。 主程序流程如图3所示。4结束

6、语本设计已通过仿真器进行了仿真，载入程序到单片机后运行良好，达到了预期的效果，实现了对鱼缸的自动控制，并且本系统具有 很大的可扩展性，比如定时供氧部分设计比较粗糙，可以做进一步的 设计改进，譬如，通过检测鱼缸内溶氧量实现自动供氧，或者改进鱼 缸的进出水方式，进行杂质过滤等，都可以提高鱼缸的智能化效果。参考文献：陈光东，赵性初.单片微型计算机原理与接口技术M.武汉： 华中科技大学出版社，1994.张道德.单片机接口技术（C51版）M.北京：中国水利水电 出版社，2007.（责任编辑：周晓辉）The Design of Intelligent FishbowlAbstract: Aiming at the situation that there are a variety of fishbowls in the market,and most of them are manual control,this system realizes the intelligent control of a fishbowl,completes a series of intelligent process by taking the 89C52 as the core and designing from the aspects of hardware and software,such