哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
摘要
随着人们物质生活的改善和欣赏能力的提高，观赏鱼缸之类的工艺产品逐渐进入了家庭和宾馆、商场等公共场所。但是，目前市场上的观赏鱼缸的水温检测、液位控制、水循环、喂食等操作都需要人为的手工进行，这就给人们带来了很大的麻烦和不便。
本文通过对目前大多数水族箱控制设备应用现状的分析和研究，提出了一种多功能的观赏鱼缸智能控制系统的设计方案。该控制系统基于89系列单片机的家庭水族箱控制系统。整套系统以STC89C51单片机为核心芯片，结合传感器技术、继电器原理、C语言编程等技术，集多种控制功能于一体，包括恒温、自动照明、自动换水、自动喂食、自动水循环等，并可根据需要增加控制参数，通过选择不同元器件控制成本。本文从功能设计、元器件选择、硬件电路设计和软件设计等几个方面对该控制系统进行阐述。
通过较长时间的运行测试，表明该控制系统运行稳定可靠、操作简单方便、具有多种节电工作模式。同时该系统设计灵活、结构简单、成本低廉，易于规模化生产，可广泛用于家庭和宾馆等安装观赏鱼缸的场所。
关键词自动控制；单片机；水族箱；传感器技术
I
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
Abstract
With the improvement of people's material life and appreciating ability,such crafts as aquarium gradually enter houses and public places like hotels and department stores.But as for the aquariums found in the present markets,water temperature testing,water level control,water recycling and food feeding are all manually performed,bringing about a lot of troubles and inconveniences.
This dissertation analyzes and studies the current applications of most aquariums' control devices and makes out a design of multi-functional intelligent control system in aquarium.The control system based on the 89 Series MCU family aquarium control system.The entire system to the STC89C51 MCU as the core chip,combined with the sensor technology, the relay, C language programming technology, set a variety of control functions, including temperature, automatic lighting, automatic water changing, automatic feeding, automatic water circulation and so on, and may need to increase the control parameters, through the selection of different components of cost control. This article from the function design, components selection, hardware circuit design and software design aspects of the control system are described.
Through long time operation test, indicates that the control system is stable and reliable,the operation is simple and convenient, has a variety of energy-saving operation mode. At the same time, the system of flexible design, simple structure, low cost, easy to scale production, can be widely used in families and hotels and other places of installation of ornamental fish.
Keywords automatic control Series MCU aquarium sensor technology
II
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
目录
摘要 ..................................................................................................................... I Abstract .................................................................................................................. II 第1章绪论 .. (1)
1.1 选题背景 (1)
1.2 国内外研究现状及发展趋势 (2)
1.3 主要研究内容 (3)
1.4 课题研究的步骤 (4)
第2章鱼缸智能控制系统的总体设计 (5)
2.1 概述 (5)
2.2 系统的设计要求 (5)
2.3 系统总体方案与功能 (6)
2.3.1 鱼缸智能控制系统的功能组成与控制参数 (6)
2.3.2 系统的硬件结构框图 (7)
2.4 主要元器件的选取 (8)
2.4.1 单片机的选取 (8)
2.4.2 键盘控制和LCD数码显示驱动芯片的选取 (10)
2.5 语言工具的选取 (11)
2.6 本章小结 (12)
第3章系统的硬件设计 (13)
3.1 硬件总体结构 (13)
3.2 各模块硬件设计 (14)
3.2.1 时钟电路设计 (14)
3.2.2 键盘控制与显示模块设计 (15)
3.2.3 温度控制模块 (16)
3.2.4 其他模块设计 (17)
3.3 继电器控制模块 (18)
3.3.1 继电器的原理 (18)
3.3.2 继电器的选用 (19)
3.4 电路原理图及电路板设计 (19)
3.5 本章小结 (20)
第4章系统的软件设计 (21)
III
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
4.1 软件设计方法 (21)
4.2 主程序工作流程 (22)
4.2.1 主程序工作流程图 (22)
4.2.2 主程序流程详解 (22)
4.2.3 DS18B20工作流程图 (24)
4.3 时间和温度读取模块 (24)
4.3.1 读取DS1302的时钟 (24)
4.3.2 读取DS18B20的温度 (24)
4.4 键盘控制与显示处理模块 (26)
4.5 E2PROM模块 (28)
4.6 本章小结 (28)
第5章总体设计的调试与展望 (29)
5.1 系统的调试 (29)
5.1.1 系统硬件调试 (29)
5.1.2 系统软件调试 (30)
5.2 创新点与应用范围 (30)
5.2.1 设计总结 (30)
5.2.2 创新点 (31)
5.2.3 应用范围和实施效果 (31)
5.3 展望 (32)
5.4 本章小结 (32)
结论 (33)
致谢 (34)
参考文献 (35)
附录1 (36)
附录2 (40)
附录3 (44)
附录4 (45)
附录5 (46)
附录6 (47)
IV
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
第1章绪论
1.1选题背景
随着我国经济的发展和人民生活水平的大幅度提高，人们的消费观念变化很大，消费档次与水平都在提高，人们的生活品味越来越高，环境的个性化、环保化也越来越受到人们的重视，与之相关的休闲、居家装饰等行业相应的日显蓬勃发展趋势。人们开始渴望那大自然的宁静与和谐，而一个生机盎然、苍翠欲滴的鱼草水族箱不但可以给人带来无比宽松舒适的美感，更能调节居住环境，让人们感受那久违的大自然，让大自然的美景在自己的身边长存[1]。水族行业正是在这种需求下应运而生的。
“鱼缸”又称为“水族箱”，“水族箱”一词起源于英国，沿用至今已超过了150年。当时的定义仅仅是一个养动植物的水容器，而随着科技水平的不断进步，以及人们养殖观赏鱼和种植水草的水平的不断提高，水族箱不仅被认为是一个养动植物的容器，而且被认为是自然城的一个缩影，是一相对完备的生态系统。在早期，水族箱多用于展览馆、公园等大众化的场所供大家观赏，随着生活水平的提高，科技和水族养殖业的快速发展。水族箱已成为普通家庭的室内装饰。近年来，这种以水草、金鱼为主的水族箱被称作“水中微缩的鱼草园林”，深受人们的喜爱，但由于人们缺乏养护的技艺或者是由于时间原因不能及时进行养护，往往“好景不长”，最后的结局多是“草桔鱼忘”。
在家居环境或是休闲娱乐场所都有各种各样的鱼缸，而保持一个适宜鱼类生活的环境是一件非常耗精力的工作。针对鱼类生活环境的净化和改善的设备有很多，目前市场上常用的鱼缸控制系统有：水温控制、充氧控制、过滤控制等相关系统。但是由于产品繁多，功能不统一，而且大多是非智能化的、单一的恒温控制、充氧或照明系统。如果仅仅是把多个单独的设备组成一套多功能的鱼缸控制系统，需要投入的费用较大，同时多个单一器件机械化的组装之后，也存在一定的资源浪费。这样不仅增加了成本，重复投资，影响美观，而且功能使用不灵活、不方便，整体性能也无法得到提升。
因此，根据当前市场的需求，以鱼缸中的水温、溶氧量、光照等的控制为研究对象，形成一套集多个功能为一体的控制系统。该设计不仅解决了人们在日常生活中对鱼缸的维护问题，还对利用高薪技术改造原有的普通家居的发展有一定的实际意义和研究价值。
1
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
1.2国内外研究现状及发展趋势
随着经济水平的突飞猛进，装饰业的日趋兴起，人们对生活、家居品味的追求愈加重视，体现在经济形态中就是与之相关的休闲、居家装饰等行业日趋蓬勃发展之势。居住、工作环境的生动化、温馨化也越来越和人的精神、情操、新的生活观念紧密地联系在一起。休闲水族行业也正是在人类的这种需求下应运而生，并且近年来其快速发展之状况使其已经成为一股新兴的经济力量受到经济界及业内人士的关注，据最新资料显示：水族产品的日渐丰富，水族市场更加繁荣昌盛，水族行业产业规模的年增长率达到13.8%，仅北京就由传统的几个小市场，发展成8个大规模的市场。其市场空间的拓展速度也昭示着将有更多的投资机会点在这种新的经济形势下诞生。如今是国际水族产品看中国，许多国外大的采购公司都盯准中国这个市场，把长远的目标放在中国[2]。随着鱼缸产业迅猛发展，巨大的鱼缸市场的需求也极大推动了国内外各种鱼缸控制设备的研发和生产。
传统的鱼缸需经常换水和补充氧气，常配备两种设备：水泵和空气泵，用以清洁水体和补充氧气。但这些设备的工作时间会因季节、温度及饲养鱼的多少而不同。每天需要进行多次开停操作，这样的连续工作，会缩短设备的寿命，更不利于节能。
在观赏鱼饲养过程中的实践表明：市场上现有的鱼缸控制系统都是功能较简单的设备。
如灯光照明控制，只能人为的进行开关控制，光照时间短了就不能很好的满足鱼缸中鱼类，特别是水草的光照需求；时间长了超过水草光照需求，不仅不利于水草生长，而且还造成电力资源的浪费。如温度的控制，采用加热棒进行加热控制，由于加热棒本身采用双金属片温控以及手工控制加热棒的启停，造成温控精度较差，很难达到恒温效果。鱼缸的充氧，由于水溶解氧的特性决定，当水中溶解的氧气达到一定程度，或者鱼缸内鱼的密度不是太大，即使是在夏天也不必要一直充氧，可以采用间隔充氧和换水，否则再进行充氧都是多余的，也必然是浪费大量的电力资源[3]。
因此，一些电路简单，能可靠工作和“自动间歇”的控制器也随之产生。扩展到鱼缸内其他参数的控制，市场上陆续出现了与鱼缸相关的控制设备。如鱼缸间歇充氧定时器、鱼缸自动恒温器、鱼缸灯光自动控制器等。由于这些设备的均各自独立工作，独立控制相应的环境参数，所以一个鱼缸中需配置几个独立的控制设备；而这些独立控制设备的价格一般都在100~200元，
2
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
如果配齐整套控制设备，价格大概在1000~1500之间；因此，多功能型的鱼缸控制器的开发也受到了很多厂商的关注，陆续出现了多种为水族行业优化制作的多功能控制器，这些仪器集温度、灯光、充氧、报警等控制功能于一体。功能设计上追求性能稳定可靠安装、调试、维护方便。此外，这些控制器不仅可以广泛应用于家庭观赏鱼缸的养护管理；而且也适用于水族养殖业，尤其是宾馆、饭店、展厅、居家等对水系要求较高的观赏和经济水生物的养护。
1.3主要研究内容
本课题拟议ATMEL公司生产的AT89C52单片机为核心，同时结合传感器技术，设计一套适合各类水族箱的水位高度、水温度、水中氧气浓度、灯光和鱼饵为主要控制对象的水族箱智能控制系统。
本课题的主要任务是研制一套单片机系统，并使这套单片机系统可实现对水族产品进行智能控制和管理。整套系统能够完成鱼缸水质及环境参数的自动测量和智能控制。
本课题研究设计的控制系统主要特点是：
1．采用单片机控制设计，实现水族箱节电模式、自动换水、自动喂食、冷热自动恒温、自动照明、状态显示。大大提高智能化控制的能力，不仅降低了资源耗费，同时也降低了人力的付出。
2．人机操作界面采用数码、LED指示显示；操作设置实现多级菜单显示的方法。操作简单、方便，极具人性化特点。
3．设计上下位机通讯端口，通过RS-485总线实现远程数据采集、显示和控制管理。
4．产品整体设计具有技术的通用性，贴近实际的应用，易于推广和大规模生产。
根据系统要求和拟完成的功能特点，本课题研究的主要内容有：1．总体设计：首先按照系统的应用场合，工作环境，控制对象等确定合理的设计方案，权衡利弊，仔细划分软件部分和硬件部分各自应完成的功能，形成系统的研究模型。
2．硬件设计：由于现在市场上各种芯片种类繁多，而且不断在推陈出新，因此必须按照系统要求，根据“性价比最高”原则，选择既适合于本系统，又运行可靠的芯片和元器件，进而设计出最合理的硬件电路，通过实验随时
3
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
对电路图进行修改，最终调试无误后，再制成印制电路板。
3．软件设计：利用模块化的程序设计方法，把系统应用程序按照整体功能划分为若干相对独立的程序模块，绘出程序流程图，各个模块单独进行设计，利用单片机C语言编程。
4．系统的调试与运行。在单片机开发装置上，用调试软件对程序进行调试，查错和修改，然后把调好的程序联成一个完整的系统程序，再进行联机调试，在线仿真，最后组装样机，脱机运行，通过试运行对系统进行检测，以验证系统的功能。
1.4课题研究的步骤
在设计开发过程中，严格遵循科学的研究方法，从课题的选择、系统功能规划、电路原理图设计、电路板设计、软件控制流程设计、软件程序设计以及样机制作调试，整机运行测试等几大步骤逐一完成。具体的步骤分析如下所示[4]。
课题的分析
1．总体论证：项目调研，可行性分析选定系统组成方案
2．总体设计：系统功能分配单片机系统的选型
3．硬件开发：元器件的配置，绘制硬件原理图设计印制电路板图，电气检查
4．软件开发：绘制软件功能框图，确定算法系统资源分配，编程，调试
5．联机调试：检查硬件，排除故障装入软件反复调试
6．脱机运行考核：模拟现场运行考核系统的稳定性和可靠性
4
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
第2章鱼缸智能控制系统的总体设计
本系统的硬件由输入输出部分和控制部分组成。输入输出部分主要完成数据的采集、输入和输出控制、串口通信等；控制部分主要完成系统参数和控制参数的设定、数据存储/看门狗/复位、时钟电路、LCD显示和按键处理以及各路输入和输出指示等。
2.1概述
单片微型计算机简称单片机，又称微控制器或嵌入式控制器。它将计算机的基本部件微型化，使之集成在一块芯片上的微机。片内含有CPU，ROM，RAM，并行I/O口，定时计数器，中断控制，时钟系统及总线等。它是工业控制和智能化控制系统中应用最多的一种模式。这种模式的最大特点是设计者可根据自己的实际需要开发，设计一个单片机系统，因而更加方便，更加灵活，成本更低。其基本方法是在单片机的基础上扩展一些接口，如用于模拟/数字转换的A/D，D/A接口，用于人机对话的键盘处理接口，LED和LCD 接口，用于输出控制的电机接口等。然后再开发一些应用软件就可组成完整的单片机系统。
单片机有着体积小，功耗低，功能强，性能价格比高，易于推广应用等显著特点，在自动化装置，智能化仪器仪表，过程控制和家用电器等许多领域获得了广泛的应用。
从国内开发应用单片机的情况来看，自80年代初起步以来，以INTEL 公司的MCS-48系列单片机为主导机种，率先渗入到微机控制的各个领域，取得了一定的应用成果。80年代中期以来，随着性能更强，速度更快的MCS-51系列的加入，单片机得到了更为迅速的推广和广泛的应用。目前，尽管16位和32位已为人们熟悉和了解，但在我国目前和今后一段时间内，8位单片机仍是实际应用中的主导品种[5]。
2.2系统的设计要求
系统的总体设计要求如下：
1．鱼缸环境参数检测范围：由于鱼缸里各种鱼类和水草生长需要相对稳定的环境参数，这些环境参数包括：水位，照明，水温等。为了尽可能的保证环境参数在稳定的范围内波动，使鱼缸内的各种环境参数可以及时调整控制，本系统可预置温度上限为35°C，同时预置了水循环、充氧模式，照明模
5
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
式和恒温控制模式等。
2．实时显示温度，当前操作状态及当前系统时间。
3．当鱼缸里环境参数超过所设定的上下限时，能够发出声光报警信号，同时启动相应的执行机构动作，以完成对应环境参数的改变。
4．能够随时设置参数的上下限，能够设置系统的日期和时间。
5．能够将系统设置为自动和手动状态，以适应不同的需求。
2.3系统总体方案与功能
2.3.1鱼缸智能控制系统的功能组成与控制参数
1．系统功能组成
该系统的开发是在充分了解并分析目前各类鱼缸控制器的前提下进行的，整个系统共分为以下几个功能子系统：即自动加热、自动/定时充氧系统、水位控制系统、自动水循环系统、自动照明系统。这些子系统都有各自的信号检测输入以及控制输出功能，并结合系统的时钟电路、数据存储电路/看门狗/复位电路以及各子系统的功能参数的设置与LCD显示电路，共同集成为一套功能完善的智能控制系统[6][7][8]。
2．系统控制参数
该系统的控制对象为鱼缸，控制的目的是能使系统自动调节，以提供水族最适宜的水质及生活环境。设计时需要注意的水质及环境参数有：水的温度，水的溶氧量，水位的高低，环境灯光，鱼的饵料等参数。下表2-1显示该控制系统对各项参数的处理。
表2-1 系统控制参数
项目控制参数相应的处理措施
1 水温根据系统设定的温度范围控制加热器的启动、停止
2 水位根据水位高低与时间控制水泵的启动、停止
3 灯光根据系统设定时间定时控制灯的开启与熄灭
4 水溶氧量根据系统时间定时进行启动、停止
依据同一设计原理和方法，针对其他的环境要求，还可以进行不同环境参数的控制，以达到统一的设计，提高扩展能力。
6
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 7
2.3.2 系统的硬件结构框图
本系统以单片机为核心CPU ，组成一个可以放置在鱼缸外独立运行，实现各路水质及环境检测信号的输入及各路控制信号的输出，从总体上讲，该系统硬件设计共包括两大部分：控制部分和输入输出部分，如图2-1所示。
图2-1 系统硬件结构图
其中控制部分包括：
1．中心控制模块。主要以单片机为核心，包括晶振，复位电路，扩展存贮器等。该模块的主要功能是将A/D 转换器送来的数字信号进行运算处理，从而发出各种控制信号。
2．人机交互按键控制模块：实现系统各项功能的按键设置以及设置过程中的LCD 显示控制，以达到良好的人机交互功能。1）通过LCD1602显示参数值。2）通过键盘设定参数上下限。3）通过LCD1602和蜂鸣器产生超限声光报警。
3．时钟控制电路模块：实现系统绝对时钟和相对时钟的同步控制，是定时进行环境参数检测和各项控制器件启、停操作的关键。
4．数码显示模块：显示当前工作状态（用各种编号表示当前的温度、工作模式、日期时间等），以及参数设置过程中的相应控制显示。
5．数据存储/看门狗/复位模块：实现关键参数的存储，系统工作过程的监测以及异常情况的复位重启。
其中输入输出部分包括：
控制部分
输入输出部分 LCD 显示 按键 时钟 数据存储
看门狗
温度检测 水位高低检测
其他参数检测
AT89C52
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
1．各路检测信号的输入模块：实现水族箱中各种检测传感器的信号输入，如温度检测、水位高低检测；该模块完成数据采集功能，主要由传感器，放大器，多路开关，A/D转换器等组成。传感器用来感应鱼缸环境参数的变化，并把非电量的变化为电信号。多路开关的作用是分时的选通某一路信号，将模拟电信号传输给A/D转换器，从而将模拟信号转化为单片机可以识别的数字信号。
2．各子系统的控制输出模块：根据检测到的各路信号分别控制相应的子系统进行工作，且各子系统的工作互不干扰，同时带相应的输出指示灯显示。该模块主要由光电隔离和各参数相应的执行机构组成。单片机通过将采集值进行比较处理，发出控制信号，传输给执行机构，从而对环境参数进行调节。其中执行机构是由双向可控硅进行控制，输出光电隔离与驱动部分完成弱电信号到强电信号的隔离与放大。
2.4主要元器件的选取
2.4.1单片机的选取
单片机按照其基本操作处理的位数可分为：1位机、4位机、8位机、16位机、32位机等。其中1位机和4位机结构简单，成本很低，但指令不丰富，且编程复杂，可用于简单的校制；16位机和32位单片机集成度高，性能优越，但是其价格目前比较贵，从而限制了广泛的应用；而8位单片机小巧灵活，指令丰富，性价比极高的优势使其产品占领目前整个单片机市场的60%以上份额，可以说8位单片机将在今后一段时间内仍是工业检测控制的主流机型。现在世界上比较著名的单片机生产厂家有美国INTEL公司，MOTOROLA公司，TI公司，MAXIM公司，NS公司，ATMEL公司等[9][10]。
近年来，随着美国ATMEL公司的AT89系列单片机的推出和单片机C 语言的广泛应用，MCS-51单片机有了进一步的活力.AT89系列以MCS-51为内核，兼容了MCS-51的硬件和软件，其主要优点在于：片内的程序存贮器采用闪烁存贮技术，具有电可擦除，电可编程，且编程和擦除时间短（4K字节存贮器编程约3秒，擦除时间10ms），并可反复编程，数据不易挥发，而且加密功能也大大增加了，能有效的防止用户程序被复制。时钟频率的提高使运算速度也加快了。产品中的20脚封装形式的机种，使其体积更小，更具应用灵活性，可方便的应用于家电产品及小型仪器仪表。
AT89系列单片机主要产品类型和特点如下表2-2。
8
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 9
表2-2 AT89XX 系列芯片 单片机型号/存贮容量和类
型
RA M 16为定时器个数 中断源个数 最高晶振频率/MHZ 封装引脚个数 AT89C51/4KEEPROM
128 2 5 24 40 AT89C52/8KEEPROM
256 3 8 24 40 AT89C1051/1KEEPROM
128 2 5 24 20 AT89C2051/2KEEPROM 128 2 5 24 20
经综合考虑，本系统决定选用美国ATMEL 公司生产的AT89C52型单片机作为主控制器芯片，这种机型是该公司近几年推出的机型，其市场价仅几元/片左右，性价比极高，所以一经推出就得到了广大用户的青睐。
AT89C52芯片介绍
AT89C52是一个低电压，高性能CMOS8位单片机，片内含8k Bytes 的可反复擦写的Flash 只读程序存储器和256Bytes 的随机存取数据存储器（RAM ），器件采用ATMEL 公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash 存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为开发者提供许多较复杂系统控制应用场合。
AT89C52有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O ）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器，2个全双工串行通信口，2个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。其将通用的微处理器和Flash 存储器结合在一起，特别是可反复擦写的flash 存储器可有效地降低开发成本。
其主要功能特性
兼容MCS51指令系统 8k 可反复擦写（>1000次）flash ROM 32个双向I/O 口 256x8bit 内部RAM
时钟频率0-24MHZ 3个16位可编程定时/计数器中断
2个串行中断 可编程UART 串行通道
2个外部中断源 共6个中断源
2个读写中断口线 3级加密位
低功耗空闲和掉电模式 软件设置睡眠和唤醒功能
由于AT89C52单片机内部片内资源丰富，有8K 字节的闪烁存贮器，而本系统下位机程序主要用单片机C 语言编写，编译后生成的代码较为简短，效率较高，8K 字节的程序控件足够使用，且多余的程序存贮空间可作为将来
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
扩展系统使用，故选此机型可以不必在外部再扩展程序存贮器，这样可以简化系统电路，减少系统成本。
2.4.2键盘控制和LCD数码显示驱动芯片的选取
键盘控制和显示处理时与智能控制器交互过程中非常重要的两个部分，它的选择对整个智能控制系统至关重要，它的性能的好坏，直接影响了整个控制系统的操作性能的优劣。本控制系统共设计了5个按键进行键盘控制，采用1602液晶屏进行显示，综合了各种因素。
1．1602液晶屏简介
字符型液晶是一种用5×7点阵图形来显示字符的液晶显示器，根据显示的容量可分1行16个字、2行16个字、2行20个字等。最常用的是2行16个字。
第1脚：VSS为电源地，接GND。
第2脚：VDD接5V正电源。
第3脚：液晶显示偏压信号
第4脚：数据/命令选择端（H/L）
第5脚：读/写选择端（H/L）
第6脚：E为使能信号，当E端由高电平跳变为低电平时，液晶模块执行命令。
第7~14脚：D0~D7为8位双向数据线
第15脚：BLA背光电源正极（接+5V）
第16脚：BLK背光电源负极（接GND）
1602液晶模块的内部控制器共有11条指令，它的读写操作、屏幕和光标的操作都是通过指令编程来实现的。说明1为高电平，0为低电平）2．1602液晶模块的设置
初始化设置
表2-3显示模式设置
指令码功能
00 1 1 1000 设置16×2显示，5×7点阵
表2-4 显示开/关及光标设置
指令码功能
0 0 0 0 1 D C B D=1,开显示；D=0，关显示
10
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
11 C=1,显示光标；C=0,不显示光标B=1,光标闪烁；B=0,光标不闪烁
0 0 00 0 1N S N=1,当读或写一个字节后地址指针加一，且
光标加一
N=0,当读或写一个字节后地址指针减一，
且光标减一
S=1,当写一个字符，整屏显示左移(N=1)或
右移(N=0)
S=0,当写一个字符，整屏显示不移动
数据控制
控制器内部设有一个数据地址指针，用户可以通过它们来访问内部的全部80字节RAM。
表2-5 数据指针设置
指令码功能
80H+地址码(0~27H,40H~67H) 设置数据地址指针
读数据
输入：RS=H,RW=H,E=H;
输出：D0~D7=数据
写数据
输入：RS=H,RW=L,D0~D7=数据，E=高脉冲；
输出：无
表2-6 其他设置
指令码功能
01H 显示清屏：1.数据指针清零2 .所有显示清零
02H 显示回车：数据指针清零
2.5语言工具的选取
常用的51编程语言有二种，一种是汇编语言，一种是C语言。汇编语言的机器代码生成效率很高但可读性却并不强，复杂一点的程序就更是难读懂，而C语言在大多数情况下其机器代码生成效率和汇编语言相当，但可读性和可移植性却远远超过汇编语言，而且C语言还可以嵌入汇编来解决高时效性德代码编写问题。对于开发周期来说，中大型的软件编写用C语言的开发周期常要小于汇编语言很多，而随着单片机开发技术的不断发展，目前已
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
有越来越多的人从普遍使用汇编语言过渡到逐渐使用高级语言进行开发，其中C语言为主，而且市场上机种常见的单片机均有其C语言开发环境。
综合以上C语言的优点，本系统选择了C语言进行开发，而且选用Keil 软件开发环境，Keil软件是目前最流行开发80C51系列单片机的软件，Keil 提供了包括C编译器、宏汇编、连接器、库管理和一个功能强大的仿真调试器等在内的完整开发方案，通过一个集成开发环境将这些部分组合在一起。
2.6本章小结
本章论述了多功能鱼缸智能控制系统的总体设计要求，介绍了系统总体方案和功能组成，提出了系统的硬件结构框图；阐述了主要元器件的选取原则，并对主要芯片做了简要介绍；最后给出了软件设计方案和编程语言的选择。
12
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
第3章系统的硬件设计
本章详细介绍多功能鱼缸智能控制器的硬件结构和设计。主要包括数据存储/看门狗/复位电路模块设计、时钟电路模块设计、系统电源模块设计、键盘控制与显示模块设计、温度控制模块设计、输出控制电路模块设计以及电路原理图与电路板设计等。详细阐明各电路设计中芯片的选型，芯片的内部组成、性能参数和功能特点，并设计出具体的硬件电路，下面就各部分主要电路做介绍。
3.1硬件总体结构
硬件和软件设计是单片机系统的两个重要方面。本章主要论述该系统的硬件电路设计。本系统在硬件电路设计时，主要从以下原则出发：1．硬件电路设计与软件设计相结合优化硬件电路。一些由硬件实现的功能可用软件来实现，反过来一些由软件实现的功能也可用硬件来完成。用软件来实现硬件的功能时，其响应时间比用硬件实现长，还要占用CPU时间。但是用软件实现硬件的功能可以简化硬件结构，提高硬件电路的可靠性，系统升级简化等优点，还可降低成本，因此在本系统的设计过程中，在满足可行性和实时性的前提下尽可能地将硬件功能用软件来实现。
2．可靠性及抗干扰设计，根据可靠性设计理论，系统所用芯片数量越少，系统的平局无故障时间越长，而且所用芯片数量越少，地址数据总线在电路板上受干扰的可能性就越少，因此单片机基本系统的设计思想是在满足功能的情况下力争使用较少数量的芯片及线路，系统选用的DS18B20数字温度传感器也基于这方面的考虑。本系统大都采用了功能先进的DIP器件，因此从组件数、电路板空间、功耗、抗干扰及系统成本上都得以大幅度改善。
3．灵活的功能升级及系统扩展。一次设计往往不能完全考虑到系统的各个方面，系统需要不断完善，需要进行功能升级；并且，在设计时应考虑到系统在以后应用中扩展的方便性。功能扩展时系统应在原设计不需做很大变动的情况下，修改软件和少量硬件甚至不修改硬件就能完成。功能扩展是否灵活是衡量一个系统优劣的重要指针。
根据系统要求及上面几个硬件设计原则，确定系统硬件原理图。系统以单片机STC89C52DIP为中央处理单元，由感温原件、水位传感器、LCD液晶显示、蜂鸣器报警、1302时钟电路组成。下面对主要的电路设计做详细介绍。
13
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 14
3.2 各模块硬件设计
3.2.1 时钟电路设计
本系统采用DS1302芯片完成系统绝对时钟和相对时钟电路的设计。
1．DS1302芯片介绍[11][12]
DS1302是DALLAS 公司推出的涓流充电时钟芯片，内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM ，通过简单的串行接口与单片机进行通信。实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、星期、月、年的信息，每月的天数和闰年的天数可自动调整，时钟操作可通过AM/PM 指示决定采用24或12小时格式。DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信，仅需用到3个口线：1）RES （复位），2）I/O （数据线），3）SCLK （串行时钟）。时钟RAM 的读/写数据以一个字节或多达31个字节的字符组方式通信。DS1302工作时功耗很低保持数据和时钟信息功率小于1mW 。
管脚描述
X1，X2 →32.768KHz 晶振管脚
GND →地
RST
→复位脚 I/O
→数据输入/输出引脚 SCLK
→串行时钟 Vcc1
→电池供电管脚 Vcc2 →
电源供电管脚
图3-1 1302时钟电路图
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）
2．时钟电路
系统设计该时钟电路，主要用于鱼缸智能控制系统主机的时钟显示，时钟晶振采用32.768KHz，提供3.6V的备用电池，一旦外部电源中断，系统由该备用电池保证时钟正常运行。时钟电路图如图3-1所示。
作为控制鱼缸各种操作的相对时钟，用来实现换水，打氧的时间控制。
同时，也可作为系统扩展其他功能时使用，如闹钟提醒，事件定时，信息备忘，并为事件查询提供时钟。
3.2.2键盘控制与显示模块设计
该电路中采用了LCD1602与普通的按钮组成。
该键盘控制与显示电路包含了复位电路、晶振电路、LCD显示电路和按键控制电路四大部分。很好的实现了各功能参数的设置。
图3-2 键盘控制、显示电路与复位电路图
15
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 16
3.2.3 温度控制模块
1．DS18B20芯片介绍
DS18B20是DALLAS 公司生产的一线式数字温度传感器[13]，具有3引脚T0-92小体积封装形式；温度测量范围为-55°C~+125°C ，可编程为9位~12位A/D 转换精度，测温分辨率可达0.0625°C ，被测温度用符号扩展的16位数字量方式串行输出；其工作电源既可在远端引入，也可采用寄生电源方式产生；多个DS18B20可以并联到3根或2根线上，CPU 只需一根端口线就能与诸多DS18B20通信，占用微处理器的端口较少，可节省大量的引线和逻辑电路。DS18B20内部结构如图3-3
所示
图3-3 DS18B20内部结构
主要由4部分组成：64位ROM 、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH 和TL 、配置寄存器。DS18B20的管脚排列是：DQ 为数字信号输入/输出端；GND 为电源地；VDD 为外接电源输入。
ROM 中的64位序列号是出厂前被光刻好的，它可以看作是该DS18B20的地址序列码，每个DS18B20的64位序列号均不相同。64为ROM 的循环冗余效验码（CRC=X8+X5+X4+1）。ROM 的作用是使每一个DS18B20都各不相同，这样就可以实现一根总线上挂接多个DS18B20的目的。
2．温度检测电路
芯片DS18B20的引脚2与单片机P1.7口连接。使用外部5V 电源供电，为保证在有效的DS18B20时钟周期内，提供足够的电流，需要接4.7K 上拉电阻。电路图如图3-4所示。
设计名称：智能照明控制系统组别：第五组 组长：XX 组员：XX
基于单片机的智能照明控制系统设计 随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能家居等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。 本文介绍了基于单片机AT89C51的室内灯光控制系统及其原理，提出了有效的节能控制方法。该系统采用了当今较成熟的传感技术和计算机控制技术，利用多参数来实现对学校教室室内照明的控制。 系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。工作时,光信号取样电路采集光照强弱、人体信号采集电路采集室内是否有人、是否为工作时间等信息并将信号送到单片机,单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作,从而实现照明控制,以达到节能的目的。
目录 1 引言....................................................................... 1.1 研究背景.............................................................. 1.2 智能照明控制系统的优点................................................. 2 设计部分................................................................... 2.1设计要求............................................................... 2.2系统设计............................................................... 2.3逻辑控制............................................................... 2.4硬件设计............................................................... 2.4.1 系统硬件总述....................................................... 2.4.2 AT89C51单片机介绍................................................. 2.4.3 光照检测电路....................................................... 2.4.4 人体信号采集电路................................................... 2.4.5 比较电路........................................................... 2.4.6 延迟时间选择电路................................................... 2.4.7 输出控制电路....................................................... 3 系统软件设计及实现......................................................... 4 结论...................................................................... 5 评价……………………………………………………………………………………………….. 6 组员分工…………………………………………………………………………………………..
基于嵌入式的智能水族箱 在观赏鱼的养护过程中，人们需要时刻注意投放饲料，补充氧气，保持温度，监控水质。完成这些既繁琐而又需要养鱼专业知识，这让忙碌的人们往往无暇顾及。此外，当人们外出旅游的时候，鱼儿无人照料很容易发生意外。为了达到改善这一情况的目的，本文提出设计出一款基于嵌入式控制技术的智能鱼缸，解决人们养鱼难管理的烦恼，探索更加智能化的生活。 标签：智能化生活；嵌入式系统；单片机控制；乐趣养鱼；物联网 1 系统功能组成 随着传感器技术的发展，各种传感信息的获取已成为可能，结合成熟的计算机信息处理技术，可以实现水质参数监测的数据化、实时化，并参考水产养殖的专家数据，通过控制加热设备、水循环设备、增氧设备该系统的控制对象是鱼缸，包括一个中央控制模块，其功能是通过嵌入式网络控制技术与用户通信，用户通过触摸屏实现溶氧控制开关、灯光控制开关、充气控制开关、加热控制开关、PH 值控制开关的远程控制等。 2 系统硬件结构 本系统核心控制芯片采用STC89C51单片机，该芯片使用简单、方便、成本低。DS18b20 温度传感器：工作温度范围-55°到+125°，转换为4mA～20mA 的电流输出，利用温度传感器实时监测水温并控制加热棒对对水体加热，利用换水来降温。传感器采集到的模拟电流信号分别送入4 个12 位A/D，转换成对应的数字编码，串行输入到数据处理模块单片机STC89C51。 经编程处理后相关数据送显示器显示实测数值，键盘用于设置水质参数专家数据，当水质不达标时进行相应的调整，温度太低时自动启动加热设备，水含氧量过低时启动增氧设备，水浑浊时自动启动水循环设备，实现水质的自动调整；用户随时可以在手机端查看所有设备状态，或控制设备开关，调整参数范围实现实时监控；当水质自动调整出现异常时，系统通过短信向用户发出相应的警报，提供对异常状况的适应能力。 系统设计时需要注意的水质及环境参数有：水溶氧量、水温、光强度、水质浊度等参数[1]，表1 显示控制系统对各项参数的处理内容。 2.2 软件设计 本系统采用Keil C51 集成环境开发软件部分，它兼容了C语言软件开发系统，为用户提供了丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具。软件流程分为主流程和串口流程，主流程用来采集传感器数据、控制执行机构、自动调整，串口流程中进行手机指令的接收判断。
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） 摘要 随着人们物质生活的改善和欣赏能力的提高，观赏鱼缸之类的工艺产品逐渐进入了家庭和宾馆、商场等公共场所。但是，目前市场上的观赏鱼缸的水温检测、液位控制、水循环、喂食等操作都需要人为的手工进行，这就给人们带来了很大的麻烦和不便。 本文通过对目前大多数水族箱控制设备应用现状的分析和研究，提出了一种多功能的观赏鱼缸智能控制系统的设计方案。该控制系统基于89系列单片机的家庭水族箱控制系统。整套系统以STC89C51单片机为核心芯片，结合传感器技术、继电器原理、C语言编程等技术，集多种控制功能于一体，包括恒温、自动照明、自动换水、自动喂食、自动水循环等，并可根据需要增加控制参数，通过选择不同元器件控制成本。本文从功能设计、元器件选择、硬件电路设计和软件设计等几个方面对该控制系统进行阐述。 通过较长时间的运行测试，表明该控制系统运行稳定可靠、操作简单方便、具有多种节电工作模式。同时该系统设计灵活、结构简单、成本低廉，易于规模化生产，可广泛用于家庭和宾馆等安装观赏鱼缸的场所。 关键词自动控制；单片机；水族箱；传感器技术 I
哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文） Abstract With the improvement of people's material life and appreciating ability,such crafts as aquarium gradually enter houses and public places like hotels and department stores.But as for the aquariums found in the present markets,water temperature testing,water level control,water recycling and food feeding are all manually performed,bringing about a lot of troubles and inconveniences. This dissertation analyzes and studies the current applications of most aquariums' control devices and makes out a design of multi-functional intelligent control system in aquarium.The control system based on the 89 Series MCU family aquarium control system.The entire system to the STC89C51 MCU as the core chip,combined with the sensor technology, the relay, C language programming technology, set a variety of control functions, including temperature, automatic lighting, automatic water changing, automatic feeding, automatic water circulation and so on, and may need to increase the control parameters, through the selection of different components of cost control. This article from the function design, components selection, hardware circuit design and software design aspects of the control system are described. Through long time operation test, indicates that the control system is stable and reliable,the operation is simple and convenient, has a variety of energy-saving operation mode. At the same time, the system of flexible design, simple structure, low cost, easy to scale production, can be widely used in families and hotels and other places of installation of ornamental fish. Keywords automatic control Series MCU aquarium sensor technology II
单片机技术、传感器信息采集技术与Android技术简介 李洋 （一）智能鱼缸概述 随着人们生活水平的不断提高，家居环境或是休闲娱乐场所都安装各种各样的观赏型鱼缸，而保持一个适宜水族生活的环境是一件非常耗费精力的工作。针对水族生活环境的净化和改善的设备有很多，目前市场上常用的鱼缸控制系统有：换水器、加氧泵等改善水质的设备，但是它们大多是非智能化的、单独工作的器件。如果仅仅把多个单独的设备组成一套多功能的鱼缸控制系统，需要投入的费用较大，同时多个单一器件机械化的组装之后，也存在一定的资源浪费，并且不便于管理控制，该系统则是从系统集成开发的角度进行设计和开发，根据当前市场上的需求，形成了一套集自动充氧、自动水位控制进排水、灯光照明和自动喂食等功能为一体的控制系统。系统以STC12C5A60S2 单片机为核心，实现对鱼缸的集中控制和管理，并通过手机端APP与人进行信息交互。 （二）嵌入式技术 1.嵌入式技术简介 嵌入式系统被定义为:以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、适应应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等4个部分组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”。嵌入式系统是一种面向应用、功能定制、资源受限、响应要求高、性能稳定、无自举开发能力，由硬件和软件两部分构成的专用计算机系统。“嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素，应用对象系统指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。 2.嵌入式技术发展环境 美国著名未来学家尼葛洛庞帝1999年1月访华时预言，4～5年后嵌入式智能(电脑)工具将是PC和因特网之后最伟大的发明。嵌入式技术已进阶成智能核心的关键性技术，随着云端运算的技术与环境逐渐成熟，各国政府均倾全力推动物联网、泛在网甚至未来网络的发展，牵动信息科技产业的技术发展走向。智能系统已向具备更方便的使用介面，支援各式无线网络传输与容量更大的储存装置。预估智能系统出货量将增加到2015年的33亿部，为处理器市场贡献1,000亿美元营收，而大陆占全球MCU市场比重20%，预料到2015年将成长到50亿美元。物联网给嵌入式智慧系统、特种电脑提供了更广阔的应用。许多公司正在从底层BIOS到嵌入式系统、特殊驱动程式、应用软体中介软体等，提供整体解决方案。 3.嵌入式系统应用领域及特点 嵌入式计算机在应用数量上远远超过了各种通用计算机，一台通用计算机的外部设备中就包含了5～10个嵌入式微处理器，键盘、鼠标、软驱、硬盘、显示卡、显示器、Modem、网卡、声卡、打印机、扫描仪、数字相机、USB集线器等均是由嵌入式处器控制的。在制造工业、过程控制、通讯、仪器、仪表、汽车、船舶、航空、航天、军事装备、消费类产品等方面均是嵌入式计算机的应用领域。嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术和各个行业的具体应用相结合后的产物。嵌入式系统的特点：1)技术密集；2)资金密集； 3)高度分散；4)不断创新的知识集成系统。 （三）传感器技术 1. 传感器技术简介 传感器技术是现代科学的前沿技术，是新技术革命和信息社会的重要技术基础。在现代生活和科学研究中，各种类型的传感器所提供的大量可靠、准确的信息，不仅能代替人的五
摘要 智能家居作为家庭信息化的实现方式，已经成为社会信息化发展的重要组成部分，物联网因其巨大的应用前景，将是智能家居产业发展过程中一个比较现实的突破口，对智能家居的产业发展具有重大意义。本文基于容易实现，方便操作，贴近使用的设计理念，采用STC89C52单片机为控制核心，为控制终端，并采用包括红外遥控、按键、Web界面等在内的多个控制源来控制家用电器。本文的二至四章描述了整个设计的软、硬件部分的具体实现，第五章是根据设计好的功能搭建了一个具体的环境实例。 关键词：物联网、智能家居、单片机、STC89C52、多源控制
Abstract Smart Home as the implement mode of Family Information has become an important part of the social information development .The networking because of its huge prospect to develop .It will be a real way during the Smart Home`s development .Networking means a lot to the Smart Home .This article base on the design concept of trying to use easiest way to deliver handle and closing to use .We take the STC89C52 as the control core of the design .The relay as the control terminal mean .While we also use the trared remote control key webpage etc to control the home appliances . Two to four chapters of this paper describes the design of software and hardware to achieve the specific. Chapter V is based on features designed to build a specific environment instance. Key word:Networking、Intelligent、Home、Microcontroller、STC89C52、multi-source control
智能照明控制系统毕业设计 篇一：基于单片机的智能照明控制系统设计 本科生毕业论文(设计) 题目室内智能照明控制系统的研究与设计学生姓名李天顺学号 XX专业班级建筑电气与智能化10101班指导老师曾进辉 XX年11月 基于单片机的智能照明控制系统设计 摘要 随着电子技术的飞速发展，基于单片机的控制系统已广泛应用于工业、农业、电力、电子、智能楼宇等行业，微型计算机作为嵌入式控制系统的主体与核心，代替了传统的控制系统的常规电子线路。楼宇智能化的发展与成熟，也为基于单片机的照明控制系统的普及与应用奠定了坚实的基础。 本文介绍了基于单片机AT89C51的室内灯光控制系统及其原理，提出了有效的节能控制方法。该系统采用了当今比较成熟的传感技术和计算机控制技术，利用多参数来实现对学校教室室内照明的控制。 系统设计包括硬件设计和软件设计两部分。该照明控制系统的主控制器、分控制器分别是以AT89C51和AT89C2051单片机为基础，实现了通信、信号采集、控制与显示等功能。使用光电子镇流器，使光源具备自动调节功能。文中详细地
描述了控制电路的设计过程，包括：光信号取样电路、人体信号采集电路、键盘与LED显示电路、RS485通信电路、照明灯控制电路、看门狗电路以及信号处理电路等。对于软件设计主要有主控制器、分控制器的有线通信程序设计以及灯光控制、定时控制、键盘扫描与LED显示等程序设计。 工作时,光信号取样电路采集光照强弱、人体信号采集电路采集室内是否有人、是否为工作时间等信息并将信号送到单片机,单片机根据这些信息通过控制电路对照明设备进行开关操作,从而实现照明控制,以达到节能的目的。 关键词：智能控制，主控制器，分控制器，单片机，定时控制 The Control System for Intelligent Lighting Based on Single–chip Microcomputer Author: Li Guozhong Tutor: Sun Man Abstract With the rapid development of electronic technology, the system of control based on Single-chip Microcomputer is widely applied in industry, agriculture, electric power, electron, intelligent building and so on. Microcomputer, as the subject and
{管理信息化物联网}无线智能家居控制系统论文 29
无线智能家居控制系统 摘要 随着人们生活水平的提高,其对家居品质的要求也在不断提高,加上信息化对人们传统生活方式的改变让许多人对家居智能化的需求日益强烈。智能居家市场将是一片蓝海。 智能家居系统包括家庭保安系统和家电智能控制系统两个重要组成部分,家庭保安系统防止非法入侵和家庭灾害的效用,无论犯罪分子从任何地方闯入您的住宅,或者发生煤气泄漏、火灾等,系统都可以发出声光报警并通过拨打电话发送短信的方式通知到您本人或保安人员,减少财产的损失。我们只需要在家庭内安红外探测器、煤气探测器、烟感探测器、门磁、窗磁、紧急求救按钮等就可以防万一。家电智能控制可以让您远程控制家庭内的任何电器设备,无论您身处世界何地都轻松自如的控制和使用。主要控制的电器有电灯、空调、热水器、电饭煲、换气扇等。其对于提高人们的生活质量,尤其是普通家庭的生活质量有着重要的意义 本系统由硬件和软件两部分组成。硬件部分采用AT89C52作为主控器件,结合单片机扩展的存储器、输入/出设备以及 各种实现单片机系统控制要求的接口电路和有关的外围电路芯片或部件组成；软件由单片机应用系统实现其特定控制功能的各种工作程序和管理程序组成。本文介绍了用AT89S52单片机实现的基于GSM短信模块的家庭防盗报警系统,以及AT89S52单片机的效用特点、GSM短信模块工作原理、传感器工作原理。借助最可靠、最成熟的GSM移动网络,以最直观的中文短消息或电话形式,直接把报警地点的情况反映到您的手机屏幕上。它采用主动式红外传感器进行检测,变有形的传统防盗网防盗窗为无形,给火灾时的逃生提供方便。并配备烟雾传感器和燃气泄漏传感器,实现防火、防燃气泄漏的作用。实现了对室内的一些危险情况进行了远程监控并检测各种异常情况,并发出报警信号。
毕业设计（论文）开题报告 理工类 题目:基于单片机的灯光照明控制系统 学院：电子工程学院 专业班级：DZ电子101 学生姓名：张宏伟学号：2012140023 指导教师：韩晓春 2014年3月8日
淮海工学院毕业设计（论文）开题报告 1.课题研究的意义，国内外研究现状、水平和发展趋势 （1）课题的研究目的与意义： 随着时代的不断发展，国民经济的快速提高，尤其是地产行业的高歌猛进，国内智能照明行业迅速发展，能源问题日益险峻，尽管我们的国土面积大，但人口数量庞大，能源相对短缺，而且我们对能源的浪费相对严重，已经制约了我国的经济的可持续发展。在建筑物中，电能的消耗占百分之六十至百分之九十左右，其中照明的占用量是总电量的百分之十至百分之十二，并且按照预测，随着建筑物保温隔热性能的提高以及其他供暖以及供冷措施的利用，照明用电占用比例还会上升，因此，涌现出了各种技术类型的厂家，市场上也出现了各种类型，别具特色的智能开关产品，智能照明系统也应运而生。 智能照明是指利用计算机、无线通讯数据传输、扩频电力载波通讯技术、计算机智能化信息处理及节能型电器控制等技术组成的分布式无线遥测、遥控、遥讯控制系统，来实现对照明设备的智能化控制。具有灯光亮度的强弱调节、灯光软启动、定时控制、场景设置等功能；并达到安全、节能、舒适、高效的特点。智能照明系统其独特的特性，迎合了人们绿色、环保、节能，智能化生活的观念。与核心控制器相结合，可实现如全自动调光，自然光源的充分利用，照度的一致性，光环境场景智能转换，节能，延长光源寿命等功能，与其功能相适应的是其广阔的应用环境，无论在交通路灯的控制，还是办公大楼照明的控制，或是家居生活中都能发现它的身影。在家居领域中能为人们提供舒适的生活空间；在办公领域，在节能中提高效率；在公共设施领域中绿色安全环保。该选题的意义在于迎合当前社会的发展趋势，绿色节能，开发出一个即节能，又不影响人们正常生活的智能照明控制系统，实现节能与智能控制的合二为一[1]。 研究灯光控制系统的目的在于加强了照明的自动化控制，系统最大的特点是场景控制，在同一室内可有多路照明回路，对每一回路亮度调整后达到某种灯光气氛称为场景;可预先设置不同的场景(营造出不同的灯光环境)，切换场景时的淡入淡出时间，使灯光柔和变化。时钟控制，利用时钟控制器，使灯光呈现按每天的日出日落或有时间规律的变化。利用各种传感器及遥控器达到对灯光的自动控制。 研究灯光控制系统的目的在于美化环境，室内照明利用场景变化增加环境艺术效果，产生立体感、层次感，营造出舒适的环境，有利人们的身心健康，提高工作效率。 研究灯光控制系统的目的在于延长灯具寿命，影响灯具寿命的主要因素主要有过电压使用和冷态冲击，它们使灯具寿命大大降低。LT系列智能调光器具有输出限压保护功能：即当电网电压超过额定电压220V后调光器自动调节输出在220V以内。当灯泡冷态接电瞬间会产生额定电流5-10倍的冲击电流，大大影响灯具寿命。智能调光控制系统采用缓开启及淡入淡出调光控制，可避免对灯具的冷态冲击，延长灯具寿命。系统
智能鱼缸控制系统研究背景现状与发展趋势 1 研究背景 (1) 2 国内外研究现状及发展趋势 (2) 1 研究背景 随着我国经济的发展和人民生活水平的大幅度提高，人们的消费观念变化很大，消费档次与水平都在提高，人们的生活品味越来越高，环境的个性化、环保化也越来越受到人们的重视，与之相关的休闲、居家装饰等行业相应的日显蓬勃发展之势。人们开始渴望那大自然的宁静与和谐，而一个生机盎然、苍翠欲滴的鱼草水族箱不但可以给人带来无比宽松舒适的美感，更能调节居住环境，让人们感受那久违的大自然，让大自然的美景在自己的身边长存。水族行业正是在这种需求下应运而生的。 “鱼缸”又称为“水族箱”，“水族箱”一词起源于英国，沿用至今已超过了150年。当时的定义仅仅是一个养动植物的水容器，而随着科技水平的不断进步，以及人们养殖观赏鱼和种植水草的水平的不断提高，水族箱不仅被认为是一个养动植物的容器，而且被认为是自然域的一个缩影，是一相对完备的生态系统。在早期，水族箱多用于展览馆、公园等大众化的场所供大家观赏，随着生活水平的提高，科技和水族养殖业的快速发展。水族箱已成为普通家庭的室内装饰。近年来，这种以水草、金鱼为主的水族箱被称作“水中微缩的鱼草园林”，深受人们的喜爱，但由于人们缺乏养护的技艺或者是由于时间原因不能及时进行养护，往往“好景不长”，最后的结局多是“草桔鱼亡”。 在家居环境或是休闲娱乐场所都有各种各样的鱼缸，而保持一个适宜鱼类生活的环境是一件非常耗精力的工作。针对鱼类生活环境的净化和改善的设备有很多，目前市场上常用的鱼缸控制系统有：水温控制、充氧控制、过滤控制等相关系统。但是由于产品繁多，功能不统一，而且大多是非智能化的、单一的恒温控制、充氧或照明系统。如果仅仅是把多个单独的设备组成一套多功能的鱼缸控制系统，需要投入的费用较大，同时多个单一器件机械化的组装之后，也存在一定的资源浪费。这样不仅增加了成本，重复投资，影响美观，而且功能使用不灵活、不方便，整体性能也无法得到提升。 因此，根据当前市场的需求，以鱼缸中的水温、溶氧量、光照等的控制为研究对象，形成一套集多个功能为一体的控制系统。该设计不仅解决了人们在日常生活中对鱼缸的维护问题，还对利用高新技术改造原有的普通家居的发展有一定的实际意义和研究价值。
摘要 本文设计了一个鱼缸智能控制系统。目前各式各样的观赏鱼缸之类的工艺产品逐渐进入了家庭和宾馆、商场等公共场所，由于现有的观赏鱼缸的水温检测、液位控制、水循环等操作都需要人为的手工进行，这就给人们带来了很大的不便。本文通过对目前大多数鱼缸控制设备应用现状的分析和研究，提出了一种鱼缸智能控制系统的设计方案。 针对目前大多数鱼缸控制设备价格昂贵、安装繁琐、运行费用高，一般的用户难以使用的情况，结合单片机强大的开发技术，设计制作了一种以单片机为控制核心，结合传感器技术，可以实现鱼缸温度自动检测、温度显示、鱼缸水位控制、水泵自动给水、智能控制灯光开关的鱼缸智能控制系统。此系统的硬件部分主要包括单片机主控制模块、温度检测模块、温度显示模块、水位控制模块、继电器控制模块和供电模块。软件部分主要运用C语言程序编写，主要包括主控制程序、温度检测程序、温度显示程序、时钟设置程序。 通过较长时间的运行测试，结果表明该智能控制系统运行稳定可靠、操作简单方便、具有多种节电工作模式。同时该系统设计灵活、结构简单、成本低廉，可广泛用于安装鱼缸的场所。 关键词：鱼缸；单片机；智能控制；
Abstract With the aim to improve the deficiency of current aquarium control system, a design of intelligent control system of aquarium is stated in the thesis. Nowadays, various aquariums are commonly seen in families, hotels, and other places like supermarkets. However, many operations such as water temperature detection, water level control, water circulation have to be manually operated, thus bringing much inconvenience. Based on the studies and analysis of current situation of the application of aquarium control facilities, a set of design of aquarium intelligent control is proposed in the thesis. The intelligent control system is designed to cope with the problems existing in aquarium maintaining, such as expensive facilities and maintenance cost, cumbersome installation, and poor user-friendliness. Combined with the strong development technologies of microcontroller, taking chip microprocessors as the control core and combining sensor technology, has realized multifunctions, several models are included in the system, automatic control of aquarium temperature and light, temperature display ,water level control, automatic water supply pump, etc. The hardware of the system consists of main control module of the micro control, temperature detection module, temperature display module, water level control module, relay control module and electricity supply module; while the software program is compiled by C language, consists of main control program, temperature detection program, temperature display program, clock setting program. After a comparably long period of working test, it is proved that the system functions reliable with multiple electricity saving models available. Meanwhile, the system outstands with advantages of its flexible design; convenient operation, simple construction and low cost, making it easy to be manufactured on a large scale. This system can be applied in aquariums of different places. Keyword: aquarium ; microcontroller; intelligent control;
1 绪论 21世纪是信息化的时代，物联网新技术推动了人类文明的进步。随着人们生活水平的提高以及科技的高速发展，智能化家居已成为一种必然趋势而深入千家万户。智能化家居是利用电力自动化、计算机、网络通信、信息、结构化布线、无线等技术将多种设备应用和综合功能组成一个强大的完善的系统[1]。它以住房为平台，同时兼备网络家电、家电设备自动化、建筑、通信、远程医疗、家庭办公、娱乐等功能，集结构、服务、系统、管理为一体的舒适、节能、安全、便利、高效、娱乐、环保的居住环境[1]。 本文介绍的智能化家居控制系统可以使得人们通过手机在任何时候、任意地点对家中的任意电器（例如：热水器、空调、电饭煲、灯光等）进行远程控制。你可以在下班途中，预先将家中的空调打开、电饭煲煮好香喷喷的米饭、让热水器提前烧好热水，而这一切的实现都仅仅是靠一条短信完成。 本系统采用cortexA8作为主控器件，远程控制是基于GSM网络短消息通信方式，AT指令作为系统控制命令，cortexA8通过对收到的信息进行解码来识别控制信号，用户只需向TC35模块发送相应指令即可实现远程控制操作。温度传感器完成现场信息的采集，cortexA8对数据进行及时的处理，实现实时测控；短消息发送部分采用基于GSM模块TC35和IT公司的电平转换芯片MAX232等器件构成的移动终端的硬件电路，完成短消息收发功能。 1.1 智能家居概述 进入21世纪，科学技术与生产力加速了社会的发展创造能力，随之而来的也是人类对于物质水平的大力需求，而居住的环境要求也成为了人们关注的领域，所以“智能化”这一概念也促使科技工作者们将其引入智能家居民应用方面的小区住宅以及小区建筑技术之中。由于计算机控制系统发展迅速，以及电子信息行业的发展成长快速，也大力促进了智能家居控制系统的产生。因为固定电话和互联网技术基本上是传统智能家居控制系统的技术核心，所以安装固定电话以及互联网成为了达到家庭用户传统智能家居控制系统的产生的根本硬件技术、以及硬件要求。但是随着电子技术、智能通信技术以及网络技术发展日新月异的今天，基于GSM网络通讯体统的低成本无限制智能家居控制系统成为广大居民以及中国居民享受新一代智能家居控制系统的变革捷径。
2016年慈溪市小学六年级学业水平测试模拟卷二 英语 Listening Part 40% 一、听音，选出你所听到的内容4% （）1、A. GKR B. JKR C. GKI （）2、A. 6：15 B. 7：14 C. 6：50 / i? / . / ei / . / ?i / CB 3、A. （）（）4、A. fast B. must C. past /w?:t? ? . /w:? / . / w?:l / / A. B ）5、（C （）6、A. broken B. because C. brush （）7、A. pay attention B. play attention C. attention （）8、A. get there B. go together C. get together 二、听句子，给图标号4% ）（（）（）（）
）（（）（）（）6% 三、听音，选出与你听到单词含有相同发音的词 B. give 2、A. bike A. room B. foot （））（1、B. who （）4、A. water B. glass 、（）3 A.green B. where A. here A. sheep B. bread （）6、 5 （）、 B.visited （ A. yellow 、）（7 B. windy 、8）A.cooked 四、听问句，选答句5% （）1、A. Yes, she is. B. No, it isn't. （）2、A. He is going next weekend. B. He is going to school. （）3、A. It's me. B. It's his. （）4、A. He hobby is singing. B. His hobby is drawing. stth . s Dec. 25B. It' （）5、A. It's Oct. 1 . 五、选出与你听到句子意思一致的选项5% （）1、A. Spring is my favourite season. B. I like summer best. （）2、A. Amy is 150cm. B. Amy is 148cm. . My father is a postman. B、A. My father is a fisherman. （）3（）4、A. The tree is in front of the house. B. The tree is behind the house. （）5、A. I will take a bus home. B. I am going home by bike. 六、听对话，选出正确的选项6% 听对话一完成1、2题 1、Where are they? A．At home B. At school C. In a nature park. 2、What are the lions doing ? A. They are talking to you. B. They are sleeping. C. They are running. 听对话二完成3、4题 3、What happened to Ann ? A. She rode a bike. B. She hurt her foot C. She fell off and angry. 4、Who did she go with ? A. Her brother. B. Her mother. C. Her sister. 听对话三，完成5、6两题 5、What are they talking about ? A. A fareware party. B. A birthday party. C. A festival party. 6、What is Mike going to do in the party? B. Play the pipa.. A. Sing a song. C. Do kung fu. 七、听短文，判断，与短文相符的写”Y”，不相符写”N”5%
本科毕业论文 题目：楼宇智能照明控制系统设计院（部）：信息与电气工程学院 专业：电气工程与自动化
目录摘要 IV ABSTRACT V 1前言 1 1.1选题背景和意义 1 1.2课题关键问题及难点 2 1.3调研综述 2 1.3.1目前国内、国外该项目的研究状况 2 1.3.2目前项目的发展趋势 3 1.4主要研究内容 3 2 基于CAN总线的系统结构 4 2.1 CAN技术简介 4 2.2基于CAN总线的控制系统网络拓扑结构 5 2.3 CAN总线系统的通信方式 6 2.4 CAN总线的分层结构 6 2.5 CAN总线报文格式与类型 7 2.5.1 数据帧 7 2.5.2.远程帧 8 2.5.3 出错帧 8 2.5.4超载帧 9 2.5.5 错误检测 9 2.6 本系统结构及特点 10 3．智能照明系统的硬件设计 12 3.1 系统简介 12
3.2 CAN通信接口模块的设计 12 3.2.1 芯片介绍 12 3.2.2 SJA1000工作原理 14 3.2.3 基于SJA1000的CAN总线硬件接口电路设计 15 3.2.4采用MAX232芯片接口ＰＣ机与单片机的连接 16 3.3控制面板模块的设计 17 3.3.1 74HC164芯片说明 17 3.3.2显示部分设计 19 3.3.3键盘部分设计 20 3.3.4基于74HC164的中断串行键盘硬件设计 21 3.3.5矩阵式键盘的按键识别方法 22 3.4智能继电器模块 22 3.4.1电压-频率变换器LM331的介绍 23 3.4.2继电器模块基本原理结构 24 3.4.3整流模块设计 24 3.4.4 V/F转换器LM331模块 25 3.4.5光电耦合器6N137 26 3.4.6单片机AT89C51模块 26 3.5传感器模块 28 3.5.1热释电传感器的工作原理 28 3.5.2芯片介绍 30 3.5.3热释电传感器原理 31 3.5.4照度传感器的设计 32 3.5.5 A/D转换部分 33 3.6调光模块 35 3.6.1电子镇流器调光功能的主要实现方法 36 3.6.2基于IR2159的荧光灯可调光电子镇流器的电路设计 37 3.6.3基于IR21592的调光电子镇流器 38 3.7远程控制模块 40
南京工程学院 自动化学院 本科毕业设计（论文） 题目：水族箱智能控制器设计 专业：自动化 班级：自动化122 学号：203120220学生姓名：刘文军 指导教师：徐开芸高级实验师 起止日期：2016.2～2016.6 设计地点：南京工程学院
Graduation Design (Thesis) The Design of Intelligent Controller of Multifunctional Aquarium By LIU Wenjun Supervised by Senior Experimentalist XU Kaiyun School of Automation Nanjing Institute of T echnology June, 2016
摘要 随着社会的发展，人们对生活质量的要求越来越高，观赏类的产品受到人们的青睐，因此智能水族箱深受消费者欢迎。在一些公共场合，观赏类水族箱起到了美化环境、提升档次的作用。 本课题设计了水族箱智能控制器。根据一些常见的水族箱的问题，设计了一种以STC89C52RC为核心的单片机控制系统，通过结合传感器让水温，水位，充氧等实现智能化控制。其中实现的主要功能是：温度控制部分是结合DS18B20传感器，对温度进行实时检测，温度过低则升温，过高则降温；水位控制部分通超声波传感器，对水深检测，水位低了则加水；并通过红外线遥控器进行充氧的开断控制以及参数的设置；LCD1602对实时参数的显示，以及操作步骤的显示。并且分别对此系统的温度显示与控制模块，控制充氧模块，水位显示与控制模块等进行硬件电路的设计，以及软件方面的设计，从而进行结合调试形成一个完整的智能化控制系统。 经过一段时间对该设备的调试与运行，实验的结果显示该设备性能稳定，操作方便，实用性教强，由于其结构控制简单，成本较低，所以可以普及，并且适用于大多数水族箱场所。 关键词：水族箱；单片机；智能化