基于物联网技术的懒人鱼缸控制系统设计

第1章绪论1.1研究目的及意义近几年，我‎‏国物联‎‏网技术‎‏快速发‎‏展，衍‎‏生出来‎‏的产品‎‏已经广‎‏泛使用‎‏在人们‎‏的生活‎‏当中，‎‏为生活‎‏和工作‎‏带来便‎‏利。在‎‏宠物饲‎‏养方面‎‏进行分‎‏析，市‎‏场当中‎‏已经有‎‏一些带‎‏有智能‎‏化的装‎‏置和产‎‏品，例‎‏如自动‎‏出水机‎‏和喂食‎‏器等，‎‏还有防‎‏丢失的‎‏项圈。而在水‎‏族行业‎‏当中，‎‏因为我‎‏国此方‎‏面发展‎‏时间较‎‏短，没‎‏有完善‎‏的产业‎‏链，在‎‏水族智‎‏能化产‎‏品中没‎‏有投入‎‏较多的‎‏研究时‎‏间和资‎‏金，只‎‏是近几‎‏年才开‎‏始重视‎‏。分析‎‏水族市‎‏场发现‎‏，水族‎‏物品售‎‏卖店中‎‏销售量‎‏最多的‎‏便是水‎‏草灯和‎‏加热棒‎‏等只有‎‏单一功‎‏能的设‎‏备，想‎‏要有一‎‏个完整‎‏的系统‎‏需要投‎‏入多个‎‏单一功‎‏能设备才可以实现。随着经济快速发展和人们生活水平质量提高，对家庭设施的需要也有所增加，休闲水族行业也就随之出现。且在国内常见的智能鱼缸有许多短板和不足，例如，成本大，自动化程度不高。许多鱼缸需要的模块都是相互独立，例如控温，加氧，自动喂食和水位调节等模块。使用起来非常不方便。因此‎‏，设计‎‏一种具‎‏有新兴‎‏物联网‎‏技术的‎‏监控系‎‏统具有‎‏广阔市‎‏场前景‎‏。然而基于物联网技术的懒人鱼缸控制系统设计能有效的使各个模块合并起来，减少了成本，还方便了人们的管理与操控。基于‎‏物联网‎‏技术的‎‏懒人鱼‎‏缸控制‎‏系统将‎‏传统鱼‎‏缸的弊‎‏端当作‎‏出发点‎‏，开始‎‏研究鱼‎‏缸水温‎‏、光照‎‏和溶氧‎‏量等，‎‏使用传‎‏感器技‎‏术感知‎‏鱼缸当‎‏中的水‎‏温和光‎‏照，获‎‏得较多‎‏的鱼缸‎‏环境信‎‏息，并‎‏对其环‎‏境有效‎‏判断，‎‏作出加‎‏热和投‎‏食等多‎‏方面的‎‏工作。‎‏此种系‎‏统可以‎‏让鱼缸‎‏的安全‎‏性提升‎‏，并且‎‏使用设‎‏备较少‎‏，美观‎‏度也可‎‏以有所‎‏提升，‎‏在真正‎‏意义上‎‏做到了‎‏传统鱼‎‏缸系统‎‏的升级‎‏和开发‎‏，对于‎‏智能化‎‏水产养‎‏殖来说‎‏有着较‎‏大的意‎‏义，也‎‏具有一‎‏定的借‎‏鉴价值‎‏，让智‎‏能化宠‎‏物设备‎‏完成创新。1.2国内外研究现状随着社会经济的快速发展和生活质量的提高，人们对家庭休闲娱乐设施的需求越来越大，水族馆动物园产业蓬勃发展。《2021年中国宠物消费趋势报告》显示，随着中国的宠物人口不断增长，2020年，中国的宠物市场将会达到3000只左右，一个亿。郝‎‏海燕、‎‏李梦琪‎‏、李瑾‎‏玥、龚‎‏杰在《‎‏202‎‏2年基‎‏于单片‎‏机的智‎‏能鱼缸‎‏控制系‎‏统设计‎‏》文中‎‏谈到将‎‏智能鱼‎‏缸接入‎‏家居物‎‏联网系‎‏统，可‎‏以通过‎‏各种终‎‏端进行‎‏远程监‎‏控;‎‏采用图‎‏像识别‎‏技术，‎‏对鱼类‎‏进行鉴‎‏别并通‎‏过深度‎‏学习来‎‏匹配相‎‏关参数‎‏，并且‎‏可以设‎‏置信任‎‏级别，‎‏来选择‎‏是否需‎‏要人工‎‏确定。‎‏高文静‎‏和王静‎‏在20‎‏20年‎‏《智能‎‏鱼缸远‎‏程控制‎‏系统的‎‏设计》‎‏文中讲‎‏到，将‎‏智能鱼‎‏缸接入‎‏家居物‎‏联网系‎‏统，可‎‏以通过‎‏各种终‎‏端进行‎‏远程监‎‏控;‎‏采用图‎‏像识别‎‏技术，‎‏对鱼类‎‏进行鉴‎‏别并通‎‏过深度‎‏学习来‎‏匹配相‎‏关参数‎‏，并且‎‏可以设‎‏置信任‎‏级别，‎‏来选择‎‏是否需‎‏要人工‎‏定。周‎‏游宇在‎‏202‎‏1年《‎‏基于物‎‏联网的‎‏鱼缸监‎‏测控制‎‏系统设‎‏计》文‎‏中介绍‎‏了将智‎‏能鱼缸‎‏接入家‎‏居物联‎‏网系统‎‏，可以‎‏通过各‎‏种终端‎‏进行远‎‏程监控‎‏;采‎‏用图像‎‏识别技‎‏术，对‎‏鱼类进‎‏行鉴别‎‏并通过‎‏深度学‎‏习来匹‎‏配相关‎‏参数，‎‏并且可‎‏以设置‎‏信任级‎‏别，来‎‏选择是‎‏否需要‎‏人工确定。YanLi、JiaoJiaoLi、YanHuang在2021年《ADesignofNegativePressureFishTankControlSystem》文章讲了开关模块，分为手动开关和电子锁，手动开关控制常见的电源开和关，电子开关是通过手机的遥控器进行判断系统是否开机，也省去了手动控制方式来打开电子开关。JianJunZhang在2020年《TheDesignofFishTankThermostatControllerBasedonTC89C52》文中，现有的物联网‎‏家居技‎‏术旨在‎‏整合家‎‏居环境‎‏中的所‎‏有设备‎‏实现家‎‏居环境‎‏的整体‎‏智能化‎‏。但是‎‏目前发‎‏展不够‎‏完善，‎‏鱼缸作‎‏为并非‎‏所有家‎‏庭都会‎‏具备的‎‏设备，‎‏很好地‎‏实现了‎‏个体的‎‏自动化‎‏控制，‎‏家居系‎‏统整合‎‏和对不‎‏同鱼类‎‏等多种‎‏应用的‎‏灵活智‎‏能化需‎‏要提高。PKeshavanath、BGangadhar在2019年《TheeffectofperiphytonandsupplementalfeedingontheproductionoftheindigenouscarpsTorkhudreeandLabeofimbriatus》文中谈论将智能‎‏鱼缸接‎‏入家居‎‏物联网‎‏系统，‎‏可以通‎‏过各种‎‏终端进‎‏行远程‎‏监控;‎‏采用‎‏图像识‎‏别技术‎‏，对鱼‎‏类进行‎‏鉴别并‎‏通过深‎‏度学习‎‏来匹配‎‏相关参‎‏数，并‎‏且可以‎‏设置信‎‏任级别‎‏，来选‎‏择是否‎‏需要人‎‏工确定。综上所述，‎‏目前国‎‏内外市‎‏场上仅‎‏有上的‎‏几款智‎‏能鱼缸‎‏控制系‎‏统产品‎‏，且均‎‏是近期‎‏才成型‎‏的产品‎‏，但都‎‏存在较‎‏大的缺‎‏陷。因‎‏此，在‎‏智能鱼‎‏缸控制‎‏系统产‎‏晶方面‎‏，市场‎‏上还存‎‏在着很‎‏大的空‎‏白，普‎‏遍都是‎‏在起步‎‏研究阶‎‏段，本‎‏课题的‎‏研充具‎‏有较高‎‏的实际‎‏应用价值。1.3主要研究内容1.阅读相关文献确定了设计功能和软件硬件的选择方案2.硬件部分采用STC12C5A60S2单片机3.下位机设计采用KEIL5软件，使用C语言进行编程设计4.上位机软件设计在QT平台，使用MYSQL数据库进行设计5.将系统进行调试运行并成功实现6.实现的成果为实物7.系统基本功能为：对当前状况进行检测并发送至上位机8.系统特色功能为：鱼缸自动控制该系统应完成的主要功能有:1.蓝牙通信，手机端上位机；2.上位机两种工作模式，自动模式和手动模式，手动模式下发送指令控制开启/关闭喂食；3.下端可以实时显示时刻，有两种工作方式，一种是自动的，一种是人工的。在人工操作时，由下方机器上的按钮来进行喂入/关的操作，由上方机器上的按钮来进行喂入/关的操作。在自动模式中，可以用下位机按钮来设置喂养的时间，当喂养的时间一到，就会自动打开喂养。第2章系统总体结构2.1设计方案本项目开发单片机作为控制核心，结合传感器技术，水循环过滤一体化，温控一体化，自动投料；水位报警，状态映射等多项功能.从技术方法上，对系统的主控模块，温度判断模块，水位测量模块进行了详细的设计；时钟模块，按键模块，显示模块；电源组件，水循环组件，加热组件，警报组件。完成了系统的基础编程，初始化，定时，采集温度等功能；决定水位，显示，水循环；给水，温控，水位报警，切断等功能。通过实验证明，该系统工作稳定、运行平稳、使用简便，能够对水族箱进行自动化的控制。2.2功能需求分析2.2.1技术路线：（1）硬件部分使用单片机STC12C5A60S2、湿度传感器、舵机、蓝牙远程APP模块；（2）软件平台程序用keil5；（3）画原理图用Visio；（4）编程语言用C语言；（5）用户信息显示查看；（6）上位机软件设计在QT平台，使用MYSQL数据库进行设计（7）系统特色功能为：鱼缸自动控制2.2.2最终测试结果：通过对系统的布设和完善，最终完成的懒人鱼缸控制系统测试有如下成果：1.使用蓝牙通信，手机端上位机；2.上位机两种工作模式，自动模式和手动模式，手动模式下发送指令控制开启或关闭喂食；3.下机位可显示时间，两种工作模式，自动模式和手动模式；手动模式下，通过下机位的按键控制开启或关闭喂食，接收上机位指令控制开启或关闭喂食；自动模式下，通过下机位按键设定时间喂食，达到喂食时间，自动开启喂食。2.3总体方案设计设计一项系统需要经过许多步骤。首先，我们需要理解设计课题并掌握相关知识。这些知识可能涉及到电子、计算机、机械、材料等领域。如果我们不了解这些基础知识，我们将无法设计出一个完整、可行的系统。接着，我们需要确定系统模块并收集软硬件资料。这些模块可能包括传感器、控制器、执行器等等。我们需要了解这些模块的特性、性能和限制以及它们之间的交互。我们需要收集相关的软硬件资料，例如数据手册、参考设计和代码库等等。在收集资料的基础上，我们需要规划系统组成结构并提出原理框图。这个步骤通常包括确定系统的输入输出、信号传输方式和数据处理流程等等。我们需要将这些信息整合在一起，形成一个整体的原理框图，以便后续的设计和实现。接下来，我们需要设计硬件电路并画出电路图。这个步骤包括选择合适的元件、设计电路板布局、确定信号传输方式和制定测试计划等等。我们需要保证电路的正确性、稳定性和可靠性，以确保系统的正常运行。在硬件电路设计完成后，我们需要设计软件部分并绘制主流程图。这个步骤包括编写代码、测试程序、优化性能和维护代码等等。我们需要保证软件的稳定性、可靠性和兼容性，以确保系统的正常运行。最后，我们需要进行模拟仿真并整理论文。这个步骤包括对系统进行仿真测试，评估系统的性能和可靠性，以及撰写论文以总结设计过程和结果。我们需要对系统进行全面的测试和评估，以确保系统的正常运行和满足设计要求。总之，设计一项系统需要经过多个步骤，包括理解课题、确定模块、规划结构、设计硬件电路、设计软件部分、进行仿真测试和整理论文。通过这些步骤，我们能够设计出一个完整、可行、稳定和可靠的系统。2.4单片机型号选择STC12C5A60S2：高速、低功耗、抗干扰的单片机。STC12C5A60S2是一款采用技术生产的单片机，具有高速、低功耗、超强抗干扰性。它与传统8051指令码完全兼容，但运行速度快8-12倍。STC12C5A60S2集成了MAX810专用复位电路、2路PWM、8路高速10位A/D转换，适用于电机控制和干扰环境下的工作。STC12C5A60S2等高达60KFLASHROM的MCU等闪存工艺，程序存储容量大，且可以立即被用户用电擦除和重写。这使得STC12C5A60S2在应用场景中更加灵活，适用于各种不同的项目。STC系列单片机支持串口程序编程，开发设备要求低，开发时间明显缩短。这极大地方便了广大开发者，同时也降低了开发成本。此外，STC12C5A60S2还具有程序加密功能，可以保护劳动成果，避免代码被盗用或篡改，保证了开发者的合法权益。总之，STC12C5A60S2具有高速、低功耗、抗干扰等优点，为众多应用场景提供了强有力的支持。而且，用户还可以通过串口程序编程、程序加密等功能，更好地保护自己的利益保护自己的利益。图2-1STC12C5A60S2最小系统电路图第3章系统的硬件部分设计3.1系统总体设计本设计以湿度‎‏传感器‎‏、舵机‎‏和ST‎‏C开发‎‏板、蓝‎‏牙远程‎‏APP‎‏模块为‎‏控制系‎‏统。让‎‏STC‎‏12C‎‏5A6‎‏0S2‎‏通过蓝‎‏牙模块‎‏模块连‎‏接手机‎‏，实现‎‏上下机‎‏位通信‎‏，实现‎‏根据环‎‏境需求‎‏自动调‎‏节水温‎‏、自动‎‏加氧、‎‏自动喂‎‏食和远‎‏程控制‎‏与管理‎‏。系统‎‏稳定可‎‏靠,操‎‏作简洁‎‏方便,‎‏能够实‎‏现鱼缸‎‏自动管理。该系统应完成的主要功能有:1.蓝牙通信，手机端上位机；2.上位机两种工作模式，自动模式和手动模式，手动模式下发送指令控制开启/关闭喂食；3.下机位可显示时间，两种工作模式，自动模式和手动模式；手动模式下，通过下机位的按键控制开启/关闭喂食，接收上机位指令控制开启/关闭喂食；自动模式下，通过下机位按键设定时间喂食，达到喂食时间，自动开启喂食总体原理图如下所示：图3-1总体原理图3.2主控模块本设计采用‎‏的主控‎‏模块为‎‏单‎‏片机S‎‏TC1‎‏2C5‎‏A60‎‏S2。‎‏对于STC12C5A60S2单片‎‏机来说‎‏，最小‎‏系统包‎‏括：晶‎‏振电路‎‏、复位‎‏电路、‎‏电源电路。（如图3-2）图3-2最小系统原理图3.2.1晶振电路晶振电路由一‎‏个12‎‏MHz‎‏晶振（‎‏可按自‎‏己需求‎‏更换）‎‏与两个‎‏30p‎‏FD的‎‏无源电‎‏容组成‎‏，两个‎‏无源电‎‏容起的‎‏是帮助‎‏晶振起‎‏振的作用。（如图3-2-1所示）图3-2-1晶振电路原理图3.2.2复位电路在STC12C5A60S2单片机中‎‏，只需‎‏要给R‎‏ST（‎‏9引脚‎‏）加上‎‏两个周‎‏期的高‎‏电平即‎‏可复位‎‏，当单‎‏片机上‎‏电那一‎‏刻起，‎‏默认复‎‏位一次。当单片机启动后，‎‏有源电‎‏容C3‎‏两端的‎‏电压持‎‏续充电‎‏（这时‎‏该有源‎‏电容相‎‏当于导‎‏线），‎‏RST‎‏引脚接‎‏到上方‎‏的VC‎‏C电源‎‏处，为‎‏高电平‎‏，单片‎‏机上电‎‏复位一‎‏次。而‎‏随着电‎‏源给电‎‏容不断‎‏充电，‎‏电容充‎‏满到达‎‏稳定状‎‏态后（‎‏电容相‎‏当于电‎‏池），‎‏这时R‎‏1电阻‎‏两端电‎‏压为0‎‏V（因‎‏为R1‎‏一端接‎‏有源电‎‏容的负‎‏极，一‎‏端接地‎‏），RST处于低状态，因此系统工作正常。当按键按下‎‏时，开‎‏关导通‎‏，RS‎‏T引脚‎‏通过开‎‏关那条‎‏导线直‎‏接接到‎‏电源，‎‏所以R‎‏ST引‎‏脚又接‎‏到高电‎‏平，单‎‏片机系‎‏统自动复位。（如图3-2-2所示复位电路原理图）图3-2-2复位电路原理图3.2.3电源电路电源电路中在‎‏电源与‎‏单片机‎‏第四十‎‏引脚V‎‏CC引‎‏脚中加‎‏入了一‎‏个开关‎‏，由此‎‏开关控‎‏制单片‎‏机与电‎‏源之间‎‏的接通‎‏与断开‎‏，该开‎‏关一般‎‏采用有‎‏锁开关‎‏（有锁‎‏开关的‎‏引脚接‎‏法下文‎‏会提及‎‏），同‎‏时也连‎‏接一个‎‏LED‎‏灯，用‎‏于检测‎‏电源是否正常。（如图3-2-3所示电源电路原理图）图3-2-3电源电路原理图3.3系统的主要功能模块设计3.3.1LCD1602显示模块设计LCD显示模组：小体积、低功耗、丰富显示内容、超薄轻便。LCD显示模组是一种新型的显示器，有着诸多优点，如小体积、低功耗、丰富显示内容、超薄轻便等。它不仅外观美观，而且还能够提供更加便捷、清晰的图像和文字显示，因此被广泛应用于各种电子产品中。LCD1602液晶显示模块：HD44780芯片、两行16个字符、相当于32个LED数码管。LCD1602液晶显示模块是一种常见的LCD显示模组，内部控制器为HD44780芯片，可以显示两行，每行为16个字符，相当于32个LED数码管。LCD1602液晶显示模块比数码管显示器有更多的信息，能够显示更加丰富的文字信息，符号和图形，使得用户能够更加清晰地了解所显示的信息。LCD1602液晶显示模块：单电源供电、外围电路简单、价格低廉、性价比优。LCD1602液晶显示模块采用单电源供电，外围电路配置简单，价格低廉，性价比优。因此，它广泛应用于各种电子设备中，如数字电子产品、电视机、汽车仪表盘等。此外，LCD1602液晶显示模块还具有高度的稳定性和可靠性，是一种非常优秀的显示模组。LCD1602显示屏是一款常用的液晶屏幕，该系统使用LCD1602显示屏实时显示当前时间，其具有多种优秀特点。首先，液晶1602可以设置为8位数据接口和4位数据接口，而本系统采用的是8位数据接口。这种接口方式可以使数据传输速度更快，屏幕显示更加清晰。其次，在该系统中，LCD电源的正端接5V，负极接地，背光正极接5V，负极接地。这种设置不仅使电路连接更加简单，而且可以更好地保护LCD显示屏。最后，液晶的位移引脚（VO）通过1k电阻降低到大地。这种设置可以调节LCD显示屏的对比度，使得显示效果更加清晰、鲜明。总之，该系统采用的液晶屏LCD1602具有高速传输、清晰显示、简单连接、可调对比度等优点，为该系统的实时时间显示提供了重要保障。（如图3-3-1所示LCD1602显示屏原理图）图3-3-1LCD1602显示屏原理图3.3.2按键电路模块设计如图3-3-2为本设计中‎‏的按键‎‏电路，‎‏功能分‎‏别为停‎‏止投食‎‏、开启‎‏投食、‎‏选择键‎‏和设置键。本设计用到的是‎‏触摸按钮，触摸按钮是按钮产品下的分类产品，‎‏它其实‎‏相当于‎‏是一种‎‏电子开‎‏关，只要轻轻按下按钮，开关就可以打开，松开时开关就会被禁用，实现原理主要是通过轻轻触摸按钮内部的金属碎片来实现开关。图3-3-2按键电路原理图3.3.3投食震动泵电路模块设计图3-3-3投食震动泵电路原理图如图3-3-3为本设计中的‎‏投食震‎‏动泵的‎‏电路，‎‏此模块‎‏中用到‎‏了舵机‎‏，当开‎‏启投食‎‏时，舵‎‏机开始‎‏运行，‎‏关闭投‎‏食时，‎‏舵机停止运行。伺服控制系统是机电机器人控制系统中非常重要的因素，而SG90则是一种位置（角度）伺服驱动器，它可以适用于需要恒定角度变化并且可以支持的控制系统。该伺服驱动器不仅可用作MEMS和飞机模型中的基本输出驱动器，而且还可以用于其他机电控制方面。SG90的工作原理非常简单，控制信号从接收通道进入信号调制芯片，以获得直流偏置电压。该驱动器内部还有一个参考电路，它可以生成一个周期为20ms、宽度为1.5ms的参考信号。该参考信号将产生的直流偏置电压与电位计电压进行比较，得到电压差输出。随着电机转速的变化，电位器也会通过级联减速器旋转，使电压差为0，从而使电机停止旋转。电机驱动芯片上电压差的正负输出决定了电机的正反转。因此，只要知道SG90的控制原理，就足够了，不需要了解其具体工作原理。该驱动器非常适用于各种机电控制系统，可以提高控制系统的性能和稳定性。一般情况下，SG90舵机的时间基准脉冲为20毫秒，而高电平段一般是脉冲段的角在0.5毫秒到2.5毫秒之间。举个180°的随动机构作为例子，相应的控制方式如下：0.5ms0度；1.0ms45度；1.5ms90度；2.0ms135度；2.5ms180度；小的操纵器的工作电压一般在4.8伏或6伏左右，转速一般在0.22/60°或0.18°左右，若脉宽的控制角改变过大，操纵器会反应不过来。若要求较高的反应速度，就要求较高的旋转速度。3.3.4蜂鸣器报警电路模块设计蜂鸣器属于一种小的、低的、高的、低功耗的、高效率的、高质量的、高可靠的、高可靠性的、低成本的、低能耗的、低噪声的、高噪声的、低噪音的、高精度的、高稳定性的、高稳定度的、可持续发展的、大容量的、高频率的、高品质的、高亮度的、高灵敏度的、高分辨率的、高动态范围的、大范围的、具有高可靠性的，都可以将其用作声音产生设备。蜂鸣器的种类有两种，一种是有源的，另一种是有源的。电磁蜂鸣器的工作机理是以电磁感应为基础，也就是在带电导线的附近，通过固定的永磁体和带电导，就会形成一个磁力，从而对贴合在线圈上的耳膜进行推动力。通常情况下，蜂鸣器的工作电流比较大，而单片机I/O口的电流输出也比较小，所以，单片机不能对其进行直接控制。在这篇文章中，使用了三极管放大电路来驱动蜂鸣器的发声，所选用的三极管型号为PNPC9012三极管，本设计所选择的蜂鸣器是一种有源蜂鸣器。图3-3-4蜂鸣器原理图第4章系统的软件设计4.1软件主流程图当全部系统软‎‏件通电‎‏时，下‎‏位机将‎‏监测水‎‏缸环境‎‏，并将‎‏采集的‎‏数据通‎‏过数据‎‏采集模‎‏块将传‎‏输数据‎‏到主控‎‏制板。‎‏控制器‎‏依据读‎‏取到的‎‏喂食时‎‏间和水‎‏位作出‎‏分辨。‎‏假如当‎‏场检测‎‏获得的‎‏水位参‎‏数在系‎‏统要求‎‏范畴内‎‏，则回‎‏到温湿‎‏度检测‎‏控制模‎‏块再次‎‏下一轮‎‏检测。‎‏假如检‎‏测到现‎‏阶段环‎‏境中的‎‏水位超‎‏出控制‎‏参数，‎‏便会运‎‏行相对‎‏应的机‎‏器设备‎‏，依照‎‏预置的‎‏操控方‎‏式调整‎‏环境中‎‏水位，‎‏直到现‎‏场环境‎‏中水位‎‏达到环‎‏境设置‎‏指标值‎‏。在操‎‏作系统‎‏的全部‎‏运行环‎‏节中，‎‏上位机‎‏软件自‎‏始至终‎‏与下位‎‏机维持‎‏通讯。‎‏当全部‎‏系统软‎‏件通电‎‏时，下‎‏机位中‎‏的LC‎‏D16‎‏02显‎‏示模块‎‏将实时‎‏显示当‎‏前时间‎‏；系统‎‏整体流‎‏程表如‎‏下图所示。图4-1整体流程图4.2按键模块的软件设计四个按键分‎‏别分别‎‏为停止‎‏投食、‎‏开启投‎‏食、切‎‏换模式‎‏和修改‎‏自动投‎‏食的时‎‏间。当‎‏修改时‎‏间时，‎‏切换模‎‏式的按‎‏键变为‎‏控制光‎‏标，停‎‏止开启‎‏投食变‎‏为修改‎‏光标所‎‏在的位‎‏置的数字。图4-2按键模块设计流程图4.3投食震动泵模块的软件设计按键模块选择模‎‏式后，‎‏通过单‎‏片机懒‎‏传递是‎‏否开启‎‏投食的‎‏信息，‎‏若开启‎‏投食，‎‏则舵机‎‏开始运‎‏行，若‎‏停止投‎‏食，则‎‏舵机停‎‏止运行‎‏。如图‎‏4-3‎‏为该模‎‏块的设计流程图。图4-3投食震动泵模块设计流程图4.4显示模块软件的设计在设计中需要‎‏显示当‎‏前的时‎‏间。系‎‏统使用‎‏液晶显‎‏示数据‎‏,STC12C5A60S2单片机‎‏初始化‎‏完成后‎‏显示屏‎‏会自动‎‏写控制‎‏字，控‎‏制字为‎‏单片机‎‏中获得‎‏的数据‎‏，随后‎‏显示出‎‏来。如‎‏图为显‎‏示模块‎‏流程图。图4-41602显示子程序流程图第5章系统测试5.1系统实物图如图5-1所示，为该设计的整体实物图，可以看到在整体的上方为LCD1602显示模块，可以精准显示时间和日期以及手动模式还是自动模式；在其下方就是整体的核心STC12C5A60S2单片机，在左下方是蓝牙模块右方有一个继电器和舵机，左边有控制显示模块的电源，右边有控制舵机的电源。图5-1系统完整实物图5.2测试原理如图5-2-1，接通电源，LCD显示当先时间，且为自动模式。图5-2-1LCD1602显示时间图5-2-2中，LCD1602液晶屏的右下角的sd代表着已成为手动模式；如图5-1中，四个按键从左往右分别代表这停止投食、开启投食、切换模式、修改时间；震动马达震动代表开启投食，切换按键按下两个模式之间转换。图5-2-2LCD1602显示模式如图5-2-3，在自动模式下按下修改当前时间的按键，切换模式的按键变为移动光标，再次按下修改时间的按键后，LCD显示的是修改投食时间的数字，Y代表开启在此时间段进行投食，N代表未开启。图5-2-3LCD1602显示模式5.3蓝牙远程APP模块测试图5-3-1蓝牙远程APP如图5-3-1，开启蓝牙后，寻找密钥JDY字样的蓝牙名称，点击连接则手机APP与蓝牙模块连接成功。就能够从蓝牙上位机控制下位机进行喂食。图5-3-2连接蓝牙APP自动模式时图5-3-3连接蓝牙APP手动模式时如图5-3-2，自动模式时无法控制开启或关闭投食，切换到手动模式时（如图5-3-3），可以控制开启或关闭投食。

第6章总结与展望6.1总结但在实际运行中，由于各种原因，在实际运行中存在着一定的缺陷。不过，经过导师的指点，我还是找到了问题所在，改正了一些不合理的地方。在设计计划中，问题与对策包括以下几个方面。(1)在对电源模块进行仿真时，经调试后的结果始终未达到设计要求。在检查了基础原则的正确性之后，又在板子上找到了某些工艺上的问题，所以又进行了一次的焊接。(2)对模拟程序进行分析，找出程序中的缺陷。之后进行了调试，发现当启动程序流程时，MCU没有进行适当的复位，在程序流程中增加了复位程序流程后，得到了正确的结果。(3)在进行仿真的时候，有几个功能是不能实现的，经过调查后，我们发现，在数据信息的传送中，出现了一个错误的编码，提示时；不能区分繁忙的状态。然后在设置了“繁忙状态”选项后，系统的运行一切如常，并没有出现任何的逻辑错误。6.2展望设计以智能鱼缸为研究对象，在具体分析人们长时间外出，家中鱼缸无法管理后，明确提出了一种基于物联网的懒人鱼缸控制系统。全部设计的首要工作中如下所示。(1)通过查阅有关数据，确认了各种影响水族箱环境的各种因素，据此，明确了以“智能水族箱”为主要目标的“懒人水族箱”为主要目标。(2)针对前一段提到的问题，清晰地给出了利用物联网技术以及蓝牙技术来实现对水族箱的远程监视，并利用单片机来进行操作的设计规划方案。(3)所述的硬件构成功率电路中，使用了LCD1602作为显示器部件，并且使用了STC12C5A60S2单片机作为母板芯片。虽然通过模拟仿真证明，全部设计完全可以实现智能鱼缸控制系统的规定，但是，整个系统软件还有一些问题和需要改进的地方，这些都需要在以后的讨论中加以完善。(1)在所开发的系统中，包含了蓝牙遥控器应用程序。在实际应用中，上下机位之间的通讯，需要在一定的距离之内，更符合现代蓝牙通讯技术的发展趋势。(2)在该方案中，不存在操作错误执行的最优控制方法。在实际应用的过程中，应该将优化算法的操作，比如PID优化算法、模糊算法，神经网络的控制算法，以及其他一些控制方法。在此基础上，提出了一种新的最优控制方法，使执行速度得到了进一步的提高(3)在以后的工作或研究过程中，该成果将得到足够的发展方案。

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附录电路图源代码#include<reg52.h> #defineucharunsignedchar#defineuintunsignedint bitflag_200ms;bitflag_100ms;sbitbeep=P3^7; //蜂鸣器定义bitflag_beep_en;uintclock_value;//用作闹钟用的ucharmenu_1,menu_2;sbitrelay=P3^1;bitflag_moshi;sbitIR=P3^2;//红外接口标志ucharkey_time,flag_value;//用做连加的中间变量bitkey_500ms;voidIrcordpro(void); //红外码值处理函数unsignedcharirtime; //红外用全局变量bitirpro_ok,irok;unsignedcharIRcord[4];unsignedcharirdata[33];#include"ds1302.h"#include"lcd1602.h"#include"stdio.h"bitopen1,open2,open3,open4,open5,open6,open7,open8,open9,open10,open11,open12;ucharfen1=0x52,shi1=0x12; bitUART0_TXD_BUSY=0;/******************1ms延时函数*******************/voiddelay_1ms(uintq){uinti,j;for(i=0;i<q;i++)for(j=0;j<120;j++);}/*************定时器0初始化程序***************/voidinit_1602_ds1302(){write_sfm2_ds1302(2,3,nian);write_sfm2_ds1302(2,6,yue);write_sfm2_ds1302(2,9,ri);write_sfm2_ds1302(1,2,shi);write_sfm2_ds1302(1,5,fen);write_sfm2_ds1302(1,8,miao);write_sfm1(1,14,week);}voidmenu_dis(){if(miao==0){if((fen==fen1)&&(shi==shi1)&&(open1==1)){relay=0;beep=~beep;delay_1ms(1);beep=1;}}read_time(); init_1602_ds1302();if(miao>=0X05){if((fen==fen1)&&(shi==shi1)&&(open1==1))relay=1;beep=1;}}/********************独立按键程序*****************