毕业设计论文 _多功能水族箱控制系统的设计

编号毕业设计（论文）题目基于单片机的智能鱼缸的设计与实现二级学院计算机科学与工程专业计算机科学与技术班级112030701学生姓名李洋学号***********指导教师黄贤英职称教授时间2016.6目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3研究目的 (2)2 开发技术与原理简介 (4)2.1嵌入式技术 (4)2.2传感器技术 (4)2.3 Android技术 (4)2.3.1 Android智能手机平台概述 (4)2.3.2 Android手机平台的特点 (5)2.3.3 Android系统软件架构 (5)3 需求分析 (6)3.1功能需求 (6)3.1.1系统的特点及功能描述 (6)3.1.2系统流程分析 (6)3.2用例分析 (7)3.3 开发工具 (11)3.3.1 底层硬件电路开发工具 (11)3.3.2底层系统开发工具 (12)3.3.3 Android客户端开发工具 (12)4 概要设计 (13)4.1系统总体方案与功能 (13)4.1.1系统功能组成 (13)4.1.2系统控制参数 (14)4.2系统的硬件结构 (14)4.3系统的软件设计 (15)5 详细设计 (17)5.1单片机系统设计 (17)5.1.1单片机选型 (17)5.1.2单片机最小系统设计 (18)5.1.3详细说明 (21)5.2温度传感器模块设计 (22)5.2.1温度传感器选型 (22)5.2.2温度传感器电路设计 (23)5.3蓝牙串口模块设计 (23)5.3.1串口技术 (23)5.3.2蓝牙串口电路设计 (25)5.3.3系统通讯协议设计 (25)5.3.4系统通讯详细说明 (26)5.4时钟模块设计 (27)5.4.1时钟芯片选型 (27)5.4.2时钟模块电路设计 (27)5.5 Android客户端设计 (28)5.5.1 Android蓝牙通信设计 (28)5.5.2 Android界面设计 (29)6 系统实现 (31)6.1 底层设备软件实现 (31)6.1.1系统软件流程图 (31)6.1.2底层系统算法设计 (32)6.2手机端软件实现 (35)6.2.1手机端软件流程图 (35)6.2.2底手机端软件算法设计 (36)6.3软硬件设备实物图 (38)6.3.1硬件设备实物图 (38)6.3.2手机端软件截图 (40)7 系统测试 (41)7.1LED灯光变换测试 (41)7.2检测温度测试 (42)7.3水循环控制系统测试 (42)7.4充氧模块测试 (43)结束语 (44)致谢 (45)参考文献 (46)摘要近年来嵌入式发展迅速，智能家居也进入了人们的生活。

哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）摘要智能水族箱控制系统, 所有的电路都是在单片机的控制下工作的，目前通常采用的是Motorola公司的MC6805系列的单片机，而本设计中采用了Intel公司的89C51作为控制核心，以单片机89C51为核心结合接口芯片及外围电路以实现水族箱的智能控制。

环境参数检测部分包含采集水体温度、水中含氧量和光照强度，它们由温度传感器Ds18b20和光敏电阻等，对养鱼的水温和光照强度进行测量，然后信号供CPU进行运算判断是否需要加热处理或辅助照明并显示在液晶上。

输出控制执行机由氧气补充模块、温度控制模块、辅助光照模块组成。

智能水族箱系统主要由单片机最小系统单元、液晶显示单元、加热电路、制冷电路、光照单元、氧气单元等部分组成。

关键词单片机；氧气控制；水族箱I哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）AbstractIntelligence aquarium control system, all of the circuit are under the control of the processor, usually use the current work is MC6805 series of Motorola company, and the design of microcontroller is adopted in the Intel company of 89C51 microcontroller as control core, with 89C51 as the core combine interface chip and periphery circuit to realize intelligent control of aquatic animals box. Environmental parameters testing section contains collecting water temperature, water oxygenation and illumination intensity, they by temperature sensor ds18b20 and photoconductive resistance, etc, to fish the water temperature and light intensity measurements and then signal which CPU calculations to decide whether it is necessary to heat treatment or assist illume and displayed on the LCD. Output control execution machine by oxygen supplement module, temperature control module, auxiliary light module.Intelligence aquarium system mainly consists of single chip minimize system unit, liquid crystal display unit, heating, cooling circuit circuit, illumination unit, oxygen unit components.Keywords AT89C51, Oxygen control; LCD displayII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 系统的开发背景 (1)1.2 系统的开发意义 (2)1.3 课题的研究内容 (2)第2章方案设计与论证 (4)2.1 控制芯片的选择 (4)2.2 温度传感器的选择 (5)2.3 显示模快的选择 (5)2.4 本章小结 (6)第3章硬件设计 (8)3.1 系统硬件结构框图 (8)3.2 主控模块分析 (9)3.2.1 AT89C51概述 (9)3.2.2 主要特性 (9)3.2.3 引脚说明 (9)3.3 温度信号采集单元 (12)3.3.1 DS18B20概述 (12)3.3.2 DS18B20内部结构 (12)3.3.3 DS18B20工作时序 (16)3.3.4 DS18B20与AT89C51的接口设计 (17)3.4 LCD1602液晶显示单元 (18)3.4.1 LCD1602简介 (18)3.4.2 LCD1602的基本参数及引脚功能 (19)3.4.3 LCD1602的指令说明及时序 (22)3.4.4 1602LCD的RAM地址映射及标准字库表 (24)3.4.5 1602LCD的一般初始化（复位）过程 (25)3.5 加热电路 (25)3.6 制冷电路 (26)3.7 DS18b20接口电路 (27)III哈尔滨工业大学华德应用技术学院毕业设计（论文）3.8 1602接口电路 (27)3.9 光敏电阻电路 (28)3.10 本章小结 (29)第4章软件设计及调试 (30)4.1 软件程序设计 (30)4.1.1 系统整体设计流程图 (30)4.1.2 温度采集模块设计 (31)4.1.3 显示模块程序设计 (32)4.1.4 按键模块程序设计 (32)4.2 系统硬件调试 (33)4.3 软件程序调试 (34)4.3.1 软件环境 (34)4.3.2 软件调试 (35)4.3.3 系统联调 (36)4.4 本章小结 (36)结论 (37)致谢........................................................................................ 错误！未定义书签。

青岛农业大学本科生课程论文论文题目我心目中的水族馆学生专业班级物流管理09级2班学生姓名（学号）庄晓萌 20094783 指导教师王峰完成时间 2011年6月2日2011年6月2日我心目中的水族馆摘要: 水族馆饲养的金鱼和热带鱼不仅可供观赏，而且还可作医学、遗传选种、鱼类养殖、放射生物学和环境保护等的实验材料。

大型饲养池不仅可驯化海豚作各种精彩表演，还可驯化海豚作“水下巡逻兵”以保护近海的鱼群。

世界海洋鱼类资源日渐衰竭，海水水族馆日益成为开展多种鱼类的人工受精孵化鱼苗，提高水生动物养殖效率的重要实验基地。

关键词：水族馆、设计、布展、水生生物种类、水族箱、环保水族馆一词最早出现在英国鸟类学家戈斯的著作中。

他和其他人的著作引发了公众对水生生物的兴趣。

世界上第一个供展览用的水族馆于1853年在英国摄政公园对公众开放。

以后，柏林、那不勒斯、巴黎相继出现水族馆。

在我国最早的水族馆是由蔡元培等学者领导创建的青岛水族馆。

经过对水生动物赏析这门课程的学习后我对各种水生生物有了一些初步的了解，也对设计一个自己喜欢的水族馆产生了兴趣，在这里我就结合世界上的几大水族馆设计一个我心目中的水族馆。

我的这个水族馆的设计理念是更真实、更绿色、更科学。

水族馆的展示主题是:通过水的世界里感受地球的美丽。

首先，水族馆里最重要的是水族箱，水族箱的设计自然也是水族馆设计的一部分。

根据我的设计理念水箱材料要求环保、节约、立体感强。

所以我们在小型水箱或可全由玻璃制成，不需用以矽酮橡胶做胶黏剂的支撑框架。

除了最大型的水箱外，各种水箱最实用的支撑材料用玻璃纤维，它又轻又结实，不变质，很容易加工成任何形状。

大型的水箱就用钢筋混凝土和处理过的有机无毒塑料。

水箱后部用立体布景产生距离远的幻觉；水箱所在地可能是自然环境，也可能是灌注或涂上玻璃纤维，以仿造所有环境。

试图表明所展出各种鱼类的自然生活环境。

在水柜里养一些水生植物具有实用价值，尽管水柜里出现植物可能产生复杂的情况。

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；AbstractWith 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;目录引言 (1)1 绪论 (2)1.1 选题背景 (2)1.2 国内外研究现状及发展趋势 (3)1.3 相关参数分析 (3)2鱼缸智能控制系统总体设计 (5)2.1 概述 (5)2.2 系统设计要求 (5)2.3 鱼缸控制系统的功能组成 (5)2.4 系统控制参数 (5)2.5 主要元器件的选取 (6)3 系统硬件设计 (24)3.1 主电路控制模块设计 (24)3.2 时钟电路模块设计 (24)3.3 温度检测模块设计 (24)3.4 温度显示模块设计 (25)3.5 继电器控制模块设计 (26)3.6电路原理图及电路板设计的原则和体会 (24)4 系统软件设计 (27)4.1软件设计方法 (29)4.2 主电路控制模块程序 (30)4.3 温度检测模块程序 (31)4.4 温度显示模块程序 (32)5 结论 (36)谢辞 (37)参考文献 (38)附录 (39)引言随着人们生活水平的不断提高，家居环境和休闲娱乐场所都安装各种各样的鱼缸，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。

智能生态水族箱的设计与实现摘要：针对养鱼养花爱好者因对鱼、花不甚了解或因工作繁忙无暇照看而导致鱼或花死亡的问题，本文介绍了一款基于STM32单片机控制的家庭智能生态水族箱。

该系统通过其多种传感器实时获取鱼缸中的水体状态〔温度、ph〕与花盆中土壤〔土壤湿度〕的状态，并利用ESP8266-12E通过无线传输技术传送到用户端APP。

除此之外，端APP还可以提供远程浇花、换水等一系列功能，以实现对水族箱的自动控制;同时还可通过用户输入的鱼的种类、数量、大小以及花的品种等参数，通过数据推算为用户提供最正确设置参数并可一键应用至硬件系统，为用户提供便利。

该系统具有很强的移植性，可广泛应用于家庭水族箱、商业性鱼池等。

[关键词]生态水族箱远程控制智能控制数据分析随着国民经济的开展及人民生活水平的提高，家居环境的个性化与生态化越来越受人们重视，而能给人带来宽松舒适的美感的鱼缸与植物受到人们的广泛喜爱。

但由于多数养殖者对鱼与植物的生活环境不甚了解，或因工作繁忙无暇照顾而时常导致所养鱼、植物死亡。

对于昂贵的欣赏性鱼与植物，其死亡会带来不小的经济损失，而对于商业性养殖池，损失更是不可估量，与之相适应，近几年国内外的“智能鱼缸〞逐渐出现。

目前，国内外的智能鱼缸所能提供功能有：水温恒温控制、充氧控制、过滤控制等，该类智能鱼缸的出现在一定程度上解决了“鱼类寿命过短〞这一问题，但其提供的功能过少、灵活性差，无法根据所养鱼的种类、数量、大小等灵活变换鱼缸中水体参数，更无法为不懂鱼、植物的用户提供合理的养殖建议。

针对上述问题，本文提出一种基于STM32单片机控制、多种传感器协同工作、可远程控制的智能生态养殖系统一智能生态水族箱。

1系统功能设计该系统是一个集养鱼与养花于一体的生态系统，养鱼产生的“废水〞用来浇花，进行废物再利用，突出了节水和环保的特点。

端软件可远程控制鱼缸以实现“一键浇花、一键水循环、一键充氧、一键获取系统状态、设置鱼缸水体ph、设置鱼缸水体温度、设置浇花以及喂鱼周期〞等一系列功能。

智能鱼缸控制系统设计
智能鱼缸控制系统设计是一个挑战性的任务，它要求将多种功能有机地结合在一起。

该系统应包括实时监测、视觉传感器、水质监测、生物控制等许多功能。

具体而言，实时监测可以跟踪水温、叶色、溶氧量等参数，从而使运行环境更加舒适。

视觉传感器可以检测池中的生物情况，以及池壁上的藻类，以便及时发现异常情况，并按需采取行动。

水质监测系统则能够监测池水中的微生物和污染物，以确保水质是安全的。

最后，生物控制则可以控制池内生物的数量，以提高池内生物种类的多样性和健康水平。

此外，还需要考虑自动排水系统。

在此系统中，利用液位传感器来测量池水的位置，当水位过高时，排水管道就会自动打开，以释放除水滴的过量水份。

此外，还可以添加一些额外的设备，如滤网、剩余肥料检测仪和pH计，以确保水质正常。

有了上述的各个组件，接下来就是要确定如何将这些组件结合在一起。

所有传感器和监控单元都要连接到一个总线，并通过计算机程序进行调试，以监控系统的各种参数和设置。

并且，这些参数可以通过外部控制器进行调整，以达到特定的效果。

此外，为了满足用户的各种需求，计算机程序也可以被自定义，以满足不同环境的需求。

总之，智能鱼缸控制系统是一个非常具有挑战性的任务，它要求将许多功能整合在一起，以满足用户日益增长的需求。

通过调整参数，以及设计合理的结构，可以有效地实现鱼缸自动化管理，为用户提供安全、清洁和舒适的水族环境。

水族箱温度控制系统（一）系统的概述本系统以AT89C51单片机为控制核心的测控仪，主要是为了对水族箱内的温度控制而设计的。

该测控仪具有检测精度高、使用简单、成本较低和工作稳定可靠等特点，所以具有一定的应用前景。

（二）系统的要求本系统通过单片机AT89C51控制,用18B20数字温度计采集温度。

通过LCD 显示屏显示当前温度，当温度高于20℃，马达将带动风扇的转动，实现自动控制水族箱里的温度.并且随着温度每升高2℃，马达的转动速率提高一倍。

当检测到的温度高于25℃时，发出报警信号。

本设计将实现水族箱温度的自动化控制。

用protues软件绘制电路原理图，再根据电路原理图捍接电路板。

捍接的电路板实现温度的自动化控制。

（三）系统的主要模块１．本系统的主要组成部分本系统为一个全自动温度检测与控制系统，由以下几个部分组成：AT89C51单片机，温度检测，显示电路，马达，及报警装置等组成。

组成图如图1-1。

温度检测装置AT89C51显示设备马达控制报警装置图 1-1 温度自动控制主要组成部分由图1-1所示，本系统的核心部分是AT89C51，此芯片是该电路的枢纽。

由它先控制着温度的检测，用检测到的温度实现马达的自动控制，以及显示。

若检测到的温度高于设定的值，则发出报警信号。

２. 各部分的功能（１）AT89C51单片机：它是系统的中央处理器，担负着系统的控制和运算。

（２）温度检测装置：18B20数字温度计对水族箱内温度进行采集，将温度转换成数字。

（３）显示设备：主要是用于显示检测到的水族箱温度。

（４）马达：主要用于带动风扇的转动。

（５）报警装置：产生报警信号。

二、系统的硬件组成电路设计系统的硬件组成部分包括：主控制器AT89C51单片机、温度传感器DS18B20、显示电路LED、马达、报警装置等构成。

AT89C51连接各模块的主控制端口，初步选定将要运用到的电子元器件，再用Protues绘制原理图，再根据原理图捍接电路板。

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 AquariumByLIU WenjunSupervised bySenior Experimentalist XU KaiyunSchool of AutomationNanjing Institute of T echnologyJune, 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ABSTRACTWith the development of society, people's quality of life become increasingly demanding, ornamental products by people of all ages, so intelligent aquarium welcomed by consumers. In some public places, ornamental aquarium played a landscaping to improve the grade of the role. This topic is designed aquarium intelligent controller.According to some common aquarium problems with STC89C52RC designed a microcontroller as the core control system, through a combination of sensor lets water temperature, water level, oxygenation and other intelligent control.The main function of which is to achieve: the temperature sensor DS18B20 control section is a combination of real-time detection temperature, the heating temperature is too low, too high cooling; water level control section through an ultrasonic sensor to detect water depth, water level is low, add water; and via infrared remote control oxygenation of breaking and setting control parameters; LCD1602 display of real-time parameters, and the procedure is displayed. And respectively of this system temperature display and control module, the control module oxygenation, hardware circuit design level display and control module, and software designs to be combined to form a complete debugging intelligent control system.After a period of commissioning and operation of the equipment, the experimental results show that the equipment stable performance, easy operation, practical teaching is strong, due to its control structure is simple, low cost, so it can be universal and applicable to most places aquarium.Key words: Aquarium; Microcontroller; Intelligent目录第一章绪论 (1)1.1 选题背景 (1)1.2 研究与发展现状 (1)1.3 主要研究内容 (2)第二章总体方案设计 (4)2.1 设计要求 (4)2.2 总体方案与功能 (4)2.2.1 硬件结构框图 (4)2.2.2 功能组成与控制参数 (5)2.3 主要元器件的选取 (5)2.3.1 单片机的选取 (5)2.3.2 温度传感器的选取 (7)2.3.3 液晶显示屏的选取 (7)2.3.4 超声波传感器选取 (8)2.3.5 红外线模块的选取 (8)第三章硬件设计 (9)3.1 硬件总体设计思路 (9)3.2 主控制电路设计 (9)3.3 水温控制电路设计 (11)3.4 水位控制电路设计 (12)3.5 充氧控制电路设计 (13)3.6 状态显示电路设计 (14)3.7 按键设置电路设计 (14)3.8 红外线电路设计 (15)3.9 原理图及电路板设计 (16)第四章软件设计 (18)4.1 软件设计方法 (18)4.2 主控制模块 (18)4.3 液晶显示模块 (21)4.4 温度控制显示模块 (21)4.5 水位控制与显示模块 (22)4.6 红外线遥控设置模块 (22)4.7 充氧设置与显示模块 (23)第五章设计调试中遇到的问题 (25)5.1 水温控制与显示模块问题 (25)5.2 水位控制与显示模块问题 (26)5.3 按键控制和设置模块问题 (30)5.4 显示与优化 (30)第六章结论 (31)6.1 论文总结 (31)6.2 展望 (32)致 (34)参考文献 (35)附录A：硬件设计原理图与PCB图 (37)附录B：软件程序清单 (39)第一章绪论1.1 选题背景随着时代的进步，技术的更新，人们对自然环境的追求也慢慢开始有了变化，水族箱不仅仅局限于是一个供金鱼水草等动植物生存的水容器，而且还是一个小型的生态系统，可以把它当做一个自然域的缩影[1]。

能时，需要将多个产品机械组合起来。

由于现今行业标准没有达到统一，很多产品并不能实现兼容，而且简单机械的组合除了兼容问题还会引起彼此互相干扰，并带来电资源浪费，产品使用情况达不到用户期望值。

因此我设计了一款以wifi 通信技术和传感器技术为主的多功能水族箱控制系统[1] [2]。

1 系统总体设计智能水族箱的系统分为两部分：硬件模块和手机Android软件模块。

硬件模块的主要功能是：控制水族箱的操作并报告温度功能。

手机软件模块的主要功能是：实现数据的收发和控制。

硬件模块使用wifi串口模式与软件模块通信，该模式简单快速[3]。

系统的组成如图1所示。

图1 系统的组成图■1.1 系统功能部分智能水族箱控制系统旨在全面检查和研究目前市场上不同类型的鱼缸控制设备。

整个智能wifi水族箱控制部分功能组成有：即手动/定时氧合系统，手动/定时进料控制，自动LED灯控制，实时温度监测和控制系统。

这些功能独立的子系统都由单片机统一控制。

智能wifi水族箱控制系统还包括一个上电复位电路和一个DS1302时钟模块，用以系统的智能操控。

实现wifi模块与手机控制终端之间的通信，包括发送相关的控制命令和参数，上位移动终端和下位智能鱼缸一起形成一个完整的智能控制系统。

因此设计该系统时要考虑的环境参数有：温度，含氧量，光照，鱼饲料等参数。

表1为智能wifi水族箱控制系统参数的处理。

表1 系统控制参数项目控制参数相应的处理措施一水的温度温度传感器系统获取实时温度，与设定的温度值时行比较，低了就打开加热器加热二氧气溶量手机设定氧气量或者定时开关气泵充氧三水位超声波传感器检测水位，设置两个阈值，实现加水排水四灯的亮度手机控制LED灯的开关五喂养量手机设置喂食量或者定时对喂食器实现开关2 系统的硬件部分智能wifi水族箱的硬件部分由六个模块组成，即MCU 核心控制模块，温度传感器DS18B20模块，wifi模块，时钟芯片DS1302控制模块，自动感应LED灯和驱动电机。

智能水族箱控制系统的研究与设计摘要：本文基于对目前市场上大多数观赏鱼缸功能的分析和研究，提出了一种多功能的智能水族箱控制系统的设计方案。

该系统以单片机为核心芯片，采用数字温度传感器、红外水位传感器对水温和水位实现恒温控制、液位高度控制等，并且可根据用户需求设置控制参数。

本文从功能简述、元器件选择、硬件电路设计和软件设计等几个方面对该水族箱智能控制系统进行阐述。

该系统设计灵活、结构简单、成本低廉、易于规模化生产，可广泛用于家庭和酒店等适合水族箱安装的场所。

关键词：水族箱；智能控制；单片机1 引言目前越来越多的人开始注重生活品质，并且对于身边环境要求也越来越高。

水族箱以其较高的观赏性和实用性，受到大众的喜爱。

水族箱用来饲养热带鱼或者金鱼的玻璃器具，起到观赏的作用，是为观赏用、专门饲养水生动植物的容器，是一个动物饲养区，通常至少有一面为透明的玻璃及高强度的塑料。

水族箱内人工饲养著生活于水中的植物及动物。

如果家中有小型水族箱来养殖观赏鱼或者景观，不仅可以陶冶情操，美化环境还可以放松心情缓解压力。

2 系统方案设计2.1智能水族箱控制系统的组成本系统由电源模块、核心控制模块、按键及显示模块、水位检测及水位高度控制模块、水温检测及恒温控制模块、晶振模块、复位模块组成。

其核心控制模块由单片机组成，再配合以温度传感器、液晶显示器、继电器驱动电路、LED驱动电路等外围电路组成一个完整的硬件电路系统。

2.2智能水族箱控制系统的基本功能本设计以STC公司生产的 STC89C52单片机为核心控制单元，将传感器技术与检测技术结合起来，开发出一套可以具有水位高度控制和实时温度检测及恒温控制于一体的智能水族箱控制系统。

3 系统的硬件设计3.1 温度传感电路设计智能温度传感器是微电子技术、计算机技术和自动测试技术的结晶。

智能温度传感器由五部分组成，分别为温度传感器、A/D转换器、信号处理器、寄存器以及接口电路。

其优点是能便捷的输出所需温度数值和有关的温度控制量，并且它适合各种微控制器。

0 引言随着人们物质生活的改善和欣赏能力的提髙，作为室内观赏鱼养殖的水族箱越来越多地进入人们的生活,它不但可以美化居住环境，也是人们工作之余怡情养性的好选择。

但是常见的水族箱养护过程费时费力，投食、过滤、补水、加氧等过程都需要手工完成，使工作繁忙的人们无暇顾及。

虽然,目前一些水族箱已实现一些功能的自动控制[1-4],但是功能相对单一、且不能及时应对传感器故或系统不稳定等特殊情况，进而可能导致严重后果发生。

针对上述情况，本文基于物联网技术设计一款智能水族箱监控系统,改变传统水族箱养鱼模式，使投食、加氧、温控、光照、补水、过滤按设定自动完成，当户主外出时，还可通过智能手机或平板APP 软件查看水族箱运行情况及远程控制系统参数，增加系统的安全性及控制的灵活性，解决养鱼爱好者的后顾之忧。

1 系统总体设计监控系统总体结构如图1所示,由系统现场装置、云平台服务器、移动终端设备三部分组成。

现场装置以单片机PIC16F877A 为主控核心，主要由定时显示电路、检测电路、功能驱动路、Wi-Fi 模块、电源电路、路由器组成，其中Wi-Fi 模块和路由器用于建立现场装置与云平台服务器之间的互联网数据传输通道，检测电路采集水族箱运行数据信息(例如水位、温度、浊度等)，经单片机预处理后，通过数据传输通上传云平台服务器，用户Android 移动终端通过APP 通过访问固定服务器IP 和端口，远程获取水族箱运行信息，若有异常情况可及时应对处理，用户的控制及参数设置指令通过移动终端APP、云平台服务器、互联网数据传输通道到达现场装置，单片机接收到这些信息后进行相应的控制及设置，最终实现数据的上传下达、远程监控操作。

图1 系统总体结构框图2 系统硬件设计系统现场装置硬件结构如图2所示，从实现的功能上进行区分主要由PIC 单片机最小系统等5部分电路组成。

其中定时显示电路为系统提供实时时钟，按键可用于时钟校正及Wi-Fi module and using the internet of Things technology,the aquarium operation data and the image information collected by the USB camera are uploaded to the user’s mobile phone to realize remote monitoring of the aquarium.The system is easy to operate,low in cost,stable and reliable after a long period of operation,and has certain market application and promotion value.Keywords:Aquarium; Intelligent Control;Wi-Fi;PIC16F877A图2 水族箱系统现场装置硬件结构环境光亮度检测如图3所示，通过光敏电阻5516和R11的并联分压，将光照亮度的变化情况转化为光敏电阻上的电压变化，产生的电压信号经过由OPA2333构成的电压跟随器缓冲后送入单片机片内A/D 转换输入通道AD0，单片机获取环境光亮度数据，据此作为水族箱照明的控制依据。

摘要伴随着人们物质生活的改善和对高生活质量的追求，水族箱等工艺产品逐渐进入了人们的家庭、酒店、商场等场所。

但是，目前市场上的水族箱的水温控制、液位控制、换水、喂食等一系列操作都需要人工进行。

这不仅使过程非常繁琐，而且还间接的增加了人工成本。

本文基于对目前市场上大多数水族箱功能的分析和研究，提出了一种多功能的智能水族箱控制系统的设计方案。

该系统以STC89C51单片机为核心芯片，结合各类传感器技术，集多种控制功能于一体，包括水族箱的恒温控制、液位高度控制、自动定时换水、自动投料喂食等，并且可根据个人需求设置控制参数。

本文从功能简述、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。

本系统经过较长时间的上电运行测试，能够把各项控制参数维持在误差允许的范围内，这表明该系统具有很高的可靠性。

另外，该系统还具有操作简洁方便、参数实时显示等特点。

同时该系统设计灵活、结构简单、成本低廉、易于规模化生产，可广泛用于家庭和酒店等适合水族箱安装的场所。

关键词：自动控制；AT89C51单片机；水族箱；传感器技术AbstractWith the improvement of people's material life and the pursuit of high quality of life, technology products such as aquatic animals gradually entered people's family, hotels, shopping malls and other places. However, currently on the market of aquatic animals box temperature detection, level control, change water, feeding and a series of operation needs to be artificial. This not only makes the process is cumbersome, but also indirectly increase the labor costs.In this paper, based on the analysis of the function of most aquatic animals box on the market at present and research, put forward a kind of multi-functional intelligent control system of aquatic animals box design. STC89C51 microcontroller as the core chip, the system combines all kinds of sensor technology, integrating a variety of control functions, including tank thermostatic control, level control, automatic lighting, automatic timing change water, automatic feeding, feeding, etc., and set up control parameters according to individual demand. This paper briefly from the function, components selection, hardware circuit design and software design of the control system is expounded.The system after a long time to electricity to run the test, can hold the control parameters in the range of allowable error, this shows that the system has high reliability. In addition, the system also has the operation simple and convenient, parameters, real-time display, etc. At the same time the system flexible design, simple structure, low cost, easy to large-scale production, can be widely used in household and hotel and places of aquatic animals box is suitable for installation.Key Words：automatic control; Series MCU; aquarium; sensor technology目录摘要 (1)引言 (1)1 绪论 (1)1.1 课题背景与研究目的 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 课题主要研究内容 (2)1.4 课题研究的步骤 (3)2 控制系统总体设计方案 (5)2.1 系统设计方案 (5)2.1.1 系统的具体功能 (5)2.1.2 系统总体硬件结构 (5)2.2 主要元器件的选取 (7)2.2.1 系统控制器的选择 (7)2.2.2 输入输出模块元器件的选取 (8)2.3 编程软件与语言工具的选取 (9)2.4 本章小结 (10)3 系统硬件设计 (11)3.1 硬件设计概述 (11)3.2 系统电源模块设计 (11)3.3 控制模块电路设计 (13)3.3.1 AT89C51单片机引脚功能简介 (13)3.3.2 AT89C51单片机外围电路组成 (15)3.3.3 AT89C51单片机最小系统 (17)3.4 电子时钟模块电路设计 (17)3.4.1 DS1302芯片简介 (17)3.4.2 DS1320外部引脚功能及结构电路 (18)3.5 按键及显示模块电路设计 (19)3.5.1 液晶显示模块电路设计 (19)3.5.2 按键模块电路设计 (20)3.6 水温检测及恒温控制模块电路设计 (21)3.6.1 DS18B20芯片介绍 (21)3.6.2 DS18B20温度检测电路 (22)3.6.3 水温加热控制电路设计 (22)3.7 水位检测及水位高度控制模块电路设计 (23)3.7.1 HR-SR04超声波模块及工作原理简介 (23)3.7.2 水位高度控制模块电路设计 (24)3.8 自动投食控制模块 (25)3.9 声光报警模块电路设计 (25)3.10 本章小结 (26)4 系统的软件设计 (27)4.1 软件设计概述 (27)4.2 主程序工作模块及流程图 (27)4.3 读取系统电子时钟及显示 (28)4.4 按键扫描及参数设置 (30)4.5 水位检测及水位高度控制 (33)4.5.1 水位检测 (33)4.5.2 水位高度控制 (34)4.6 水温检测及恒温控制模块 (35)4.6.1 水温检测 (35)4.6.2 恒温控制 (36)4.7 自动投食控制程序模块 (37)4.8 声光报警的软件实现 (38)4.9 本章小结 (38)5 系统设调试与展望 (39)5.1 系统的调试 (39)5.1.1 系统硬件调试 (39)5.1.2 系统软件调试 (40)5.2 创新点与应用范围 (40)5.2.1 设计总结 (40)5.2.2 创新点 (40)5.2.3 应用范围和实施效果 (40)5.3 展望 (41)5.4 本章小结 (41)结论 (43)附录A (46)系统关键元器件清单、型号及单套用量 (46)附录B (47)系统仿真原理图 (47)致谢 (48)引言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。

河南农业职业学院毕业设计报告课题：鱼缸自动换水系统设计系部：电子信息工程系专业：电气自动化班级：07-1姓名：xxx指导老师：xxx2010年6月26日目录：第一章总体方案设计 (3)第二章硬件设计 (4)2.1 控制核心AT89S52单片机 (4)2.2 八段四位共阳极数码管 (7)2.3稳压电路设计 (9)2.4电磁阀的结构原理 (10)2.5热继电器 (10)2.6微型水泵 (11)2.7水位器的选择 (11)第三章软件设计 (12)3.1换水时间及换水量选择 (12)3.2控制过程 (12)3.3程序设置 (14)3.4编程程序 (16)第四章系统安装与调试 (26)4.1软件调试 (26)4.2系统调试 (26)结束语 (27)辞谢 (27)参考文献 (28)附录1 (29)附录2 (30)摘要：养鱼的朋友都知道，水质对鱼儿影响是最严重的，好的水质可以使你的鱼儿健康生长，怎样才能保证水质呢？只有经常换水，对现在上班族来说换水是很麻烦的，占用很长的时间，对鱼缸的市场前景考虑，分析自动换水鱼缸实现的必要性和可行性，选用合适的单片机芯片和多种外围器件，完成硬件和软件的整体设计，最终实现了一个每天按时定量换水控制系统关键词：自动换水系统；定时控制；实时显示第一章总体方案设计鱼缸自动换水系统的原理图如图1-1所示：图1-1 鱼缸自动换水系统原理图原理图中的电磁阀（2）和水位器主要控制水位起到双保险，用单片机控制更精确。

有效防止水流出缸外。

电磁阀（1）和抽水马达是把想要换的沉水抽出，换水的多少由单片机设定，流量的大小是用微量调控运行的情况。

工作过程为：用单片机控制电磁阀.电源接通电磁阀就开起，水管就通了。

反之电磁阀电源关闭水管断流。

进水管直接接在自来水管子上。

进水的多少要看想要换多少水（抽掉的水）这也是用单片机控制电磁阀和抽水马达。

排水管接在抽水马达喷水口只要接通电源水就会往外排，如果每天按排水一小时30升水来计算的话，一个星期能换掉210升水（定时器控制排水电磁阀开起电源一小时）。

智能水族箱监测系统的设计与实现传统的水族箱操作繁琐，精度低。

不能根据季节等因素的改变，给观赏鱼提供舒适的生存环境。

频繁手动调节设备的开关，还会缩短设备的使用寿命，浪费电力能耗。

本设计以智能水温、PH检测与远程监测等为研究对象，设计一个智能多功能的水族控制监测系统。

本系统主要分为上位机，远程通信和下位机。

下位机以单片机为核心，外围设备为系统所需各个传感器模块。

远程通信主要是NRF24L01，上位机终端是PC。

下位机采集数据，经过单片机预处理以后执行相应命令，并通过NRF24L01将信息传输给数据收发端，再通过串口通讯传输给上位机，上位机将信息解码显示在应用界面。

标签：NRF24L01; 传感器;LabVIE1 智能水族箱系统的整体设计物联网分为三部分：感知层、网络层、应用层。

本设计感知层运用的是各传感器，通过传感器感知各模块的数据;网络层运用的是NRF24L01无线传输模块，进行数据之间的发送与接收;应用层进行数据的存储，分析等操作。

传感器检测水质参数，并且通过单片机对数据进行预处理后传输到无线传输模块，通过无线传输模块将数据传输到数据收发端，再通过串口通信传输到上位机，上位机对数据进行解码后，将数据显示在上位机的显示区域。

整体设计如图1。

2 智能水族箱系统的硬件设计2.1 无线传输模块的选择本设计采用的是NRF24L01单片无线收发器芯片。

NRF24L01是由NORDIC 生产的单片无线收发器芯片。

其工作频段在2.4GHz～2.5GHz的ISM频段。

无线收发器包括：频率发生器、增强型”SchockBurst”模式控制器、功率放大器、晶体振蕩器、调制器和解调器。

工作温度范围广，输出频率频道选择和协议的设置可以通过SPI接口进行设置，功耗低。

总体符合本设计的使用。

其硬件原理图如图2。

2.2 主要传感器的选取2.2.1 温度传感器温度传感器选择的是KTR-18b20不锈钢封装防水型高温温度探头。

由于需要将探头放置于水下，所以必须要由不锈钢封装，来达到防水的功能。