鱼缸智能控制系统的研究与设计

智能鱼缸系统是一种集成了自动化和智能化功能的鱼缸系统，通过传感器、控制器和互联网连接等技术，实现对鱼缸水质、温度、氧气供应等参数的监测和控制。

以下是一个智能鱼缸系统设计的基本要点：1. 水质监测：-使用水质传感器监测鱼缸水质，包括pH值、溶解氧、氨氮、硝酸盐等指标。

-将传感器的数据传输到控制器或手机应用程序，实时监测水质状态。

2. 温度控制：-安装温度传感器监测鱼缸水温，确保在适宜范围内。

-配备加热器或制冷器，根据水温情况控制加热或冷却设备的运行。

3. 氧气供应：-使用氧气传感器监测鱼缸水中的氧气含量。

-根据氧气水平，控制氧气泵或增氧装置的工作，以维持合适的氧气供应。

4. 光照控制：-安装光照传感器，监测鱼缸所处环境的光照强度。

-根据光照要求，控制灯光的开关和亮度，模拟日夜变化。

5. 喂食管理：-配备自动喂食器，设定合适的喂食计划和食物量。

-可通过手机应用程序或定时器自动控制喂食器的投食时间和频率。

6. 报警与提醒：-设定异常水质、温度等参数的阈值，当超过设定范围时触发报警和提醒。

-通过手机应用程序、短信或邮件等方式通知用户注意异常情况。

7. 远程监控与控制：-通过互联网连接，实现对智能鱼缸系统的远程监控和控制。

-用户可以通过手机应用程序或网络界面，随时查看鱼缸参数、控制设备和接收报警信息。

8. 数据记录与分析：-将水质、温度、氧气等参数数据记录下来，建立历史数据库。

-分析数据趋势和变化，帮助用户了解鱼缸的运行状态和健康状况。

9. 用户交互界面：-设计直观友好的用户交互界面，方便用户查看和操作智能鱼缸系统。

-提供设置参数、查看历史数据、控制设备等功能。

以上是智能鱼缸系统设计的一些基本要点，具体的设计还可以根据需求进行定制化，以满足用户对鱼缸管理的个性化需求。

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。

基于51单片机的智能鱼缸控制系统的设计与实现摘要:本设计是基于51单片机的智能鱼缸控制系统的设计与实现，是由51单片机作为核心板，LCD1602液晶显示、由DS18B20数字温度传感器检测、由液位传感器df-893液位检测控制模块、由计时器计时投食模块。

基于单片机的智能鱼缸控制系统的鱼缸集温控和喂食，计时，一体、低成本低功耗的智能鱼缸设备。

智能鱼缸系统，免去了养鱼缸的人们对鱼缸的日常操作，本智能鱼缸系统也可以用于水族馆以及养殖场这种场合。

关键词: 51单片机；LCD1602液晶； DS18B20数字温度传感器；df-893液位检测1 设计背景及目的近几年来，随着科学水平的发展和技术的提升，人们的生活质量得到了质的飞跃，越来越多人会在除了衣食住行外的其他方面去提升生活质量和家庭品味，不少人也会在家里摆上个鱼缸以便观赏。

但是现在的快节奏生活和工作又让人们没法花费长时间在打理鱼缸上，而智能鱼缸系统，免去了养鱼缸的人们对鱼缸的日常操作，本智能鱼缸系统也可以用于水族馆以及养殖场这种场合。

目前市面上的一体、低成本低功耗的智能鱼缸设备还比较稀少，属于需求大于供给的状态，所以本课题研究的基于单片机的智能鱼缸控制系统可以满足这一需求并且成本控制上要比单一购买鱼缸设备的成本低。

2 基本设计思路智能鱼缸控制系统的设计分为每个功能模块的硬件部分和由单片机控制的软件部分。

硬件部分包括对时间，温度和液位的感知，并传送所有信息到控制端。

软件部分包含信号的转换，分析温度和液位的临界值、时间的分析，并将得到的信号转换为电信号，控制温度、液位、电机喂食的实现。

3 硬件设计51 单片机是对所有兼容 Intel 8031 指令系统的单片机的统称。

该系列单片机的始祖是 Intel 的 8004 单片机，后来随着 Flash rom 技术的发展，8004 单片机取得了长足的进展，成为应用最广泛的 8 位单片机之一，其代表型号是ATMEL 公司的 AT89 系列，它广泛应用于工业测控系统之中。

基于STM32智能鱼缸监控系统的设计一、本文概述随着物联网技术的飞速发展，智能家居成为了一个备受关注的新兴领域。

作为智能家居的重要组成部分，智能鱼缸监控系统的设计与实现不仅为鱼类的养殖提供了更为便捷和高效的管理方式，同时也为家庭用户带来了更为丰富和多样的观赏体验。

本文旨在介绍一种基于STM32的智能鱼缸监控系统的设计，通过综合运用传感器技术、嵌入式系统、网络通信等技术手段，实现对鱼缸水质、温度、光照等关键环境参数的实时监控与智能调控，以提高鱼类的养殖质量和生活环境，同时为用户带来更为智能和舒适的观赏体验。

本文将从系统的硬件设计、软件编程、网络通信、用户界面等多个方面进行深入探讨，以期为相关领域的研究与实践提供有益的参考和借鉴。

二、系统总体设计基于STM32的智能鱼缸监控系统的设计主要包括硬件设计和软件设计两大部分。

在硬件设计方面，系统以STM32微控制器为核心，通过外设接口与各种传感器和执行器相连。

传感器部分包括水温传感器、水质传感器（如pH值、溶解氧含量等）以及水位传感器，用于实时获取鱼缸内的环境参数。

执行器部分则包括水泵、加热棒、过滤器以及灯光等，用于根据环境参数的变化自动调整鱼缸内的环境条件。

系统还设计了人机交互模块，如液晶显示屏和触摸按键，方便用户查看鱼缸状态并进行手动控制。

同时，系统还预留了网络接口，以便将来实现远程监控和控制。

在软件设计方面，系统采用模块化编程思想，将各个功能模块独立出来，提高代码的可读性和可维护性。

主程序负责整个系统的初始化、任务调度以及异常处理等工作。

各个功能模块则根据任务需求进行相应的操作，如传感器数据采集、数据处理与分析、执行器控制等。

为了保证系统的实时性和稳定性，软件设计中还采用了中断服务程序来处理一些紧急任务，如水温过高或过低的报警处理等。

总体而言，基于STM32的智能鱼缸监控系统的设计旨在实现鱼缸环境的智能化监控和自动化管理，提高用户的使用体验并保障鱼类的健康生长。

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。

编号：毕业设计说明书题目：鱼缸智能控制系统的研究与设计学院：机电工程学院专业：电气工程及其自动化学生姓名：学号：指导教师单位：电气工程及其自动化系姓名：职称：题目类型：☐理论研究☐实验研究☑工程设计☐工程技术研究☐软件开发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；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;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。

多功能观赏鱼缸智能控制系统的设计东南大学硕士学位论文多功能观赏鱼缸智能控制系统的设计姓名:葛华申请学位级别:硕士专业:机械工程指导教师:蒋全兴;钱国宝20070501中文摘要多功能观赏鱼缸智能控制系统的设计工程硕士研究生:葛华指导老师:蒋全兴教授东南大学机械工程学院摘要: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。

该控制系统以单片机为控制核心,结合传感器技术,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,同时在系统中设计一个通信模块,可实现对鱼缸的远程控制和管理。

整个系统分为两个部分:第一部分是以为核心的控制部分,实现对各种控制参数的设置、存储、显示和处理。

第二部分是以为核心的输入输出部分,用于采集由传感器传送过来的各种检测信号,并输出多路信号实现对鱼缸相应功能的实时控制,两部分之间以串口进行通讯。

为实现多台鱼缸控制器的集中管理,提出基于总线的上下位机的通信结构,设计硬件电路原理图,并进行了程序设计。

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:鱼缸;自动控制;单片机;串口通讯;总线英文摘要::. ,:、榭’. ., ,. ’? ..,?, ,. Ⅱ仃 .,. .,,:;. .. ,., , .,,,, .,,. ,..;:; ; ;Ⅱ东南大学学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

智能鱼缸国外研究报告智能鱼缸是一种通过智能科技将鱼缸与手机等设备实现互联的产品，它可以监测鱼的健康状态、水质、鱼食供给等，方便鱼缸主人进行管理和控制。

以下是国外一份关于智能鱼缸的研究报告。

该研究报告从以下几个方面对智能鱼缸进行了分析和评价：1. 设备功能：智能鱼缸通过传感器、摄像头和云平台等技术实现对鱼缸内环境和鱼类的实时监测。

传感器可以测量水质、温度、水位、光照等参数，摄像头可以实时监控鱼类的行为和健康状况，而云平台则可以将这些数据传输到手机应用程序上，提供给鱼缸主人使用。

2. 使用便捷性：智能鱼缸通过手机应用程序实现远程控制，鱼缸主人可以随时随地通过手机查看鱼缸的状态，给鱼类喂食、调整水质等操作。

这种便捷性使得鱼缸的管理更加灵活，无需鱼缸主人时刻在家，可以通过手机进行管理。

3. 健康管理：智能鱼缸不仅可以监测水质、温度等参数，还可以通过摄像头对鱼类的行为进行观察，从而及时发现鱼类的异常状况。

例如，如果鱼类停止进食或表现出异常的行为，智能鱼缸可以通过手机通知鱼缸主人，提醒其注意鱼类的健康问题。

4. 数据分析：智能鱼缸还可以通过云平台对收集到的数据进行分析，提供饲养建议和预测。

例如，通过对水质数据的分析，可以推荐合适的饲料和适宜的饲养环境；通过对摄像头拍摄的鱼类行为数据的分析，可以预测鱼类的生长和繁殖状况。

研究报告还指出了智能鱼缸存在的一些问题和挑战：1. 成本问题：智能鱼缸的技术配置较高，可能导致产品的价格较高，不适合一些普通消费者购买和使用。

2. 数据安全问题：智能鱼缸需要与手机等设备进行互联，涉及个人信息的传输和存储，存在数据泄露和被黑客攻击的风险。

3. 技术难题：智能鱼缸的传感器、摄像头等技术需要不断创新和进步，以提高监测的准确性和稳定性。

总之，智能鱼缸作为一种融合智能科技的产品，具有一定的使用和发展潜力。

通过持续的技术创新和改进，解决产品成本和数据安全等问题，智能鱼缸有望在未来的市场中得到更广泛的应用和推广。

第１０卷㊀第３期Ｖｏｌ．１０Ｎｏ．３㊀㊀智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用ＩｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔＣｏｍｐｕｔｅｒａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ㊀㊀２０２０年３月㊀Ｍａｒ．２０２０㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号：２０９５－２１６３（２０２０）０３－０２８４－０４中图分类号：ＴＰ２７３文献标志码：Ａ智能鱼缸自动控制系统设计与实现李金武，宋新爱（西安石油大学计算机学院，西安７１００６５）摘㊀要：本文针对普通鱼缸的操作繁琐㊁设备费用高的问题，以增加智能鱼缸的效率为目标，通过对现有鱼缸的研究设计了一款智能鱼缸自动控制系统，达到鱼缸自动控制以减少用户操作的目的㊂智能鱼缸自动控制系统使用ＰＷＭ㊁ＤＳ１８Ｂ２０㊁定时器㊁看门狗等技术主要实现了以下功能：ＬＥＤ灯色控制㊁亮灯时间控制㊁水位监测㊁定时杀菌㊁自动供氧㊁水质监测㊁水温监测㊁水循环㊂该智能鱼缸控制系统可在一定程度上节约成本㊁提高效率㊂多功能一体化的智能控制管理大大增加了产品的可靠性和可操作性，为观赏者提供了极大的便利㊂关键词：智能鱼缸；传感器；自动化控制；定时器ＡｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｆｉｓｈｔａｎｋＬＩＪｉｎｗｕ，ＳＯＮＧＸｉｎ＇ａｉ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＣｏｍｐｕｔｅｒＳｃｉｅｎｃｅ，Ｘｉ＇ａｎＳｈｉｙｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ＇ａｎ７１００６５，Ｃｈｉｎａ）ʌＡｂｓｔｒａｃｔɔＡｉｍｉｎｇａｔｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｓｏｆｔｅｄｉｏｕｓｏｐｅｒａｔｉｏｎａｎｄｈｉｇｈｅｑｕｉｐｍｅｎｔｃｏｓｔｏｆｃｏｍｍｏｎｆｉｓｈｔａｎｋ，ａｎｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｃｒｅａｓｅｔｈｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｆｉｓｈｔａｎｋ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｄｅｓｉｇｎｓａｎａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｆｉｓｈｔａｎｋｔｈｒｏｕｇｈｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｏｆｅｘｉｓｔｉｎｇｆｉｓｈｔａｎｋ，ｓｏａｓｔｏａｃｈｉｅｖｅｔｈｅｐｕｒｐｏｓｅｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｏｆｆｉｓｈｔａｎｋｔｏｒｅｄｕｃｅｔｈｅｕｓｅｒ＇ｓｏｐｅｒａｔｉｏｎ．ＴｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｆｉｓｈｔａｎｋａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｕｓｅｓＰＷＭ，ＤＳ１８Ｂ２０，ｔｉｍｅｒ，ｗａｔｃｈｄｏｇａｎｄｏｔｈｅｒｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｆｏｌｌｏｗｉｎｇｆｕｎｃｔｉｏｎｓ：ＬＥＤｌｉｇｈｔｃｏｌｏｒｃｏｎｔｒｏｌ，ｌｉｇｈｔｏｎｔｉｍｅｃｏｎｔｒｏｌ，ｗａｔｅｒｌｅｖｅｌｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｔｉｍｅｄｓｔｅｒｉｌｉｚａｔｉｏｎ，ａｕｔｏｍａｔｉｃｏｘｙｇｅｎｓｕｐｐｌｙ，ｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｗａｔｅｒｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｗａｔｅｒｃｙｃｌｅ．Ｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｆｉｓｈｔａｎｋｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍｃａｎｓａｖｅｃｏｓｔａｎｄｉｍｐｒｏｖｅｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｔｏａｃｅｒｔａｉｎｅｘｔｅｎｔ．Ｔｈｅｍｕｌｔｉ－ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｉｎｔｅｇｒａｔｅｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔｇｒｅａｔｌｙｉｎｃｒｅａｓｅｓｔｈｅｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙａｎｄｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｐｒｏｄｕｃｔ，ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓｇｒｅａｔｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅｆｏｒｖｉｅｗｅｒｓ．ʌＫｅｙｗｏｒｄｓɔｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｆｉｓｈｔａｎｋ；ｓｅｎｓｏｒ；ａｕｔｏｍａｔｉｃｃｏｎｔｒｏｌ；ｔｉｍｅｒ哈尔滨工业大学主办专题设计与应用●基金项目：陕西省自然科学基础研究计划项目（２０１９ＪＭ－１７４）；陕西省国际科技合作计划项目（２０１９ＫＷ－０８０）㊂作者简介：李金武（１９９４－），男，硕士研究生，主要研究方向：计算机技术；宋新爱（１９７３－），女，副教授，主要研究方向：计算机应用技术㊂收稿日期：２０２０－０１－０９０㊀引㊀言当下人们的生活节奏日趋加快，欣赏鱼缸满足用户精神需求的同时，手动控制鱼缸的清洁㊁喂食㊁水位控制㊁水温控制等操作过于繁琐［１］㊂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：过滤器㊁加热器㊁加氧泵等，这些单独工作的器件大多是非智能化改善水质的设备，对于清洁鱼缸内污垢㊁喂食等操作大多需要人工处理，费时费力㊂同时，如果仅仅把多个单独的设备组装成一套多功能的鱼缸控制系统，需要投入的费用较大［２］㊂因此，设计开发一款成本较低使用便利的智能鱼缸自动控制系统，有很大的必要性㊂本作品是利用温度传感器㊁水位检测等技术设计一款基于Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３单片机的智能鱼缸自动控制系统，本系统一般放置在家庭玻璃鱼缸中，根据需求将系统分为灯色㊁灯光开启时间㊁温度㊁杀菌灯㊁看门狗等多个自动控制部分㊂文中设计本着节省能源㊁节省空间㊁提高效率㊁全面智能控制的目的，多个需求使用一个系统实现，大大增加产品的实用性和可操作性㊂１㊀相关研究自１９８４年美国联合科技公司提出智能家居概念以来，全世界陆续开启了制造智能化家居系统的研究进程［３］㊂国外的一个研究团队在２０１６年３月推出了一款名为ＦｉｓｈＢｉｔ的智能水族生态监控系统，该系统由一个监控器㊁一个插座控制器以及配套的手机端Ａｐｐ组成㊂监控器主要是对鱼缸中的水温等进行实时监测，控制器的作用则类似于一个智能插座，通过手机端Ａｐｐ来控制插在插座上对应的加热㊁供氧设备的开关［４］㊂该系统并没有把控制系统与相应的控制设备集成起来，导致用户在使用前需要二次配置，包括外部链接各种控制设备以及Ａｐｐ端的各个对应控制端口的设置，过程繁琐且容易出现配置错误㊂此外，整套ＦｉｓｈＢｉｔ的售价过高，不易进行推广㊂国内目前只有一家水族器材生产研发企业推出量款智能鱼缸控制系统相关产品，是利用类似智能插座的控制器，需要用户额外购置加热棒㊁供氧泵等设备插在控制器插座上，并由一台手机大小的遥控器来进行控制，控制范围较小㊂国内市场上仅有的几款智能鱼缸控制系统产品也都有各自的缺陷与不足［５］㊂２㊀系统原理与设计根据对鱼缸功能的需求分析可知，基于Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３单片机，共８个功能，智能鱼缸原理如图１所示㊂图１㊀智能鱼缸控制模块Ｆｉｇ．１㊀Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｆｉｓｈｔａｎｋｃｏｎｔｒｏｌｍｏｄｕｌｅ㊀㊀本项智能鱼缸自动控制系统主要是在日常家庭中使用，一般放置在家庭玻璃鱼缸中，根据需求将系统分为灯色㊁灯光开启时间㊁温度㊁杀菌灯等多个自动控制部分㊂外设ＬＥＤ灯，通过调节ＲＧＢ数值显现不同灯色制造最佳视觉效果；温度的控制是通过设定Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３单片机中的定时器来设置ＬＥＤ的开启时间，主要根据观赏者作息时间以及工作时间开启㊁关闭ＬＥＤ，实现在固定周期需要观赏时开灯，其余时间关灯，减少能量消耗，提高观赏效率；不同品种的鱼对温度的需求也有所不同，利用Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３单片机提供的ＤＳ１８Ｂ２０温度传感器来控制鱼缸内的水温，当温度到达设定上限时停止加热，出现异常情况开启报警系统，以此保证鱼的长久生存；为了给鱼营造健康㊁舒适的生存环境，系统外加杀菌灯，可依据鱼的种类设定杀菌灯的开启㊁关闭时间，考虑到杀菌灯对人身体的危害性，设定工作时间在人的休息或者上班阶段；此系统还设计了鱼缸水位监测的功能，鱼缸水位过高或过低都会对鱼的饲养产生影响，因此设置了水位报警器，超过警戒水位鱼缸都会自动报警，这也减少了观赏者的工作量；此外，由于供氧的气泡会对观赏性大打折扣，因此对供氧时间也会依据观赏者的作息进行定时控制，在不需要观赏的时间供氧，其余时间停止供氧㊂３㊀功能设计与实现３．１㊀鱼缸水位监测与报警将２个同样带有１０Ｋ电阻的线路并联在３．３Ｖ电源线上，再分别将这２个线路接入Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３开发板㊂其中，第一根线接高电平接最低点，置于鱼缸内水中，设定最低水位，测最低警戒水位；第二根线接低电平接最高点，置于鱼缸内水面上方，测最高警戒水位，鱼缸水位低于最低点或超过最高点都会报警，提醒观赏者该进行抽水或蓄水；第三根线接地，在Ｋｅｉｌ５程序中添加中断，监测水位同时不影响其他程序的进程㊂水位监测不添加时限周期，处于长时间工作状态，为了避免水位过低影响鱼类生存，过高会溢出鱼缸，利用水位检测器对鱼缸水位高低进行检测，以达到对水位进行监测的目的㊂３．２㊀鱼缸水质浑浊度监测饲养者需要及时了解鱼缸内水质变化，在本模块中采用光敏元件将光信号转化为电信号的传感器，其敏感波长在可见光波长附近，包括红外线波长和紫外线波长㊂研究中在此利用ＡＤＣ３的通道６（ＰＦ８）来读取光敏二极管电压的变化，得到环境光线的变化，并将得到的光线强度，显示在ＴＦＴＬＣＤ上面㊂系统水质浑浊度监测电路图如图２所示㊂G N DV C CC o r t e x M3黑色套管进/出水口图２㊀水质浑浊度监测Ｆｉｇ．２㊀Ｔｕｒｂｉｄｉｔｙｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇｏｆｗａｔｅｒｑｕａｌｉｔｙ㊀㊀光信号的强弱可以反映水中浑浊度的变化，若光信号强表明水中透光性强，即水的浑浊度较小；相反，若水不够清澈，浑浊度较大影响透光性，光信号会比较弱㊂以此通过对鱼缸内水质采用光敏传感器进行监测，一旦水质参数超过正常范围，进行报警，提醒观赏者要进行换水，以达到监控鱼类的生长环境的目的㊂３．３㊀ＬＥＤ灯色与亮度控制灯色控制是利用脉冲宽度调制（简称脉宽调制，ＰＷＭ）技术对灯色进行控制，是微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术㊂概括来说，就是对脉冲宽度的控制［６］，ＰＷＭ原理如图３所示㊂５８２第３期李金武，等：智能鱼缸自动控制系统设计与实现I O 逻辑C C R xA R R C N T 10t 1t 2t 3t 4t 5t 6t图３㊀ＰＷＭ原理示意图Ｆｉｇ．３㊀ＳｃｈｅｍａｔｉｃｄｉａｇｒａｍｏｆＰＷＭｐｒｉｎｃｉｐｌｅ㊀㊀研究假定定时器工作在向上计数ＰＷＭ模式，且当ＣＮＴ＜ＣＣＲｘ时，输出０，当ＣＮＴ＞＝ＣＣＲｘ时输出１㊂那么就可以得到图３的ＰＷＭ示意图：当ＣＮＴ值小于ＣＣＲｘ的时候，ＩＯ输出低电平（０），当ＣＮＴ值大于等于ＣＣＲｘ的时候，ＩＯ输出高电平（１），当ＣＮＴ达到ＡＲＲ值的时候，重新归零，再重新向上计数，依次循环㊂改变ＣＣＲｘ的值，就可以改变ＰＷＭ输出的占空比，改变ＡＲＲ的值，就可以改变ＰＷＭ输出的频率，这就是ＰＷＭ输出的原理㊂此时因为放入鱼的颜色不同对灯光的需求不同，可以依据鱼缸中鱼群的品种，通过调节ＰＷＭ数值显现不同灯色达到最佳视觉效果㊂灯光时间的控制是通过设定Ｃｏｒｔｅｘ－Ｍ３单片机中的定时器来设置ＬＥＤ的开启时间，主要根据观赏者作息时间以及工作时间开启㊁关闭ＬＥＤ，实现在固定周期需要观赏时开灯，其余时间关灯，以此减少过多能量消耗，提高观赏效率㊂３．４㊀间歇启停杀菌灯控制编写定时器中断服务函数，通过该函数来处理定时器产生的相关中断㊂这里使用的是更新（溢出）中断，所以在状态寄存器ＳＲ的最低位㊂在处理了中断后应该向ＴＩＭ３＿ＳＲ的最低位写０，来清除该中断标志［７］㊂为了给鱼营造健康㊁舒适的生存环境，系统外加杀菌灯，可依据鱼的种类设定杀菌灯的开启㊁关闭时间，考虑到杀菌灯对人身体的危害性，设定工作时间在人的休息或者上班阶段㊂使用鱼缸杀菌灯，将水打入杀菌灯管中，越慢越好，确保每滴流出的水都经过较长时间杀菌灯的照射，如此才有良好的效果㊂杀菌灯使用寿命短，通常半年后效率就大不如前，使用定时器，一天使用个几小时即可㊂３．５㊀间歇供断氧控制由于供氧的气泡会对观赏性大打折扣，因此对供氧时间也会依据观赏者的作息进行定时控制，在不需要观赏的时间供氧，其余时间停止供氧㊂供氧模块主要是由供氧开关㊁自动供氧开关以及自动供氧间隔时间这４个数据点来进行控制㊂不同的是，供氧设备通电工作时需要供氧继电器保持持续的通电㊂因此，在程序中设置供氧继电器通电后维持５ｍｉｎ的通电状态，以保证供氧设备有足够的工作时间㊂此外，在程序中设置自动供氧的时间间隔为３ｈ㊂４㊀系统测试与结果分析４．１㊀系统测试系统的硬件测试主要监测电路板上的电路和各个元器件的连接是否正确，包括ＤＳ１８Ｂ２０测温模块的测试㊁ＬＥＤ灯周期开关的测试㊁杀菌灯㊁供氧定时开关灯的模块测试等㊂对此拟做研究阐释如下㊂（１）ＤＳ１８Ｂ２０测温模块的测试㊂将加热棒的温度调至非正常温度，ＤＳ１８Ｂ２０温度传感器的监测温度设置为３０ħ，等待鱼缸中水温升高，传感器监测到水温过高，蜂鸣器会持续报警，直到向鱼缸中添水为鱼缸降温至正常，可验证测温模块工作正常㊂（２）ＬＥＤ灯周期开关模块的测试㊂设定ＬＥＤ灯的开启时间为１９：００，关闭时间为１９：１０，等待时间到达时ＬＥＤ灯自动关闭，可验证ＬＥＤ灯周期开关正常㊂（３）杀菌灯自动控制模块的测试㊂设定杀菌灯的开启时间为１９：１０，关闭时间为１９：２０，等待时间到达时杀菌灯自动关闭，可验证杀菌灯的自动控制正常㊂（４）灯色和亮度控制模块的测试㊂鱼缸中选定红色的鱼，为产生 鱼红水不红 的效果，对ＰＷＭ进行调节，灯色改变，显现出极佳的视觉效果，可验证灯色控制模块正常工作㊂（５）自动供氧模块的测试㊂设定ＬＥＤ灯的开启时间为１９：１０，关闭时间为１９：２０，等待时间到达时供氧停止，可验证供氧的自动控制正常㊂（６）水位监测模块的测试㊂给鱼缸水位进行设定，警戒水位的信号区间为小于１０ｃｍ，降低鱼缸的水面高度，开发板接收到水面高度出现异常，蜂鸣器进行报警，需要向鱼缸中加水增高水位，可验证水位检测模块可正常工作㊂（７）看门狗模块监测㊂系统内设看门狗，测试开发板死机可以自动重启，程序周期性重启，避免系统死机对鱼缸的安全有影响㊂（８）水质浑浊度监测㊂取自来水检测其透光度，对警戒透光度的数值进行设置，系统对浑浊度低６８２智㊀能㊀计㊀算㊀机㊀与㊀应㊀用㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第１０卷㊀的自来水没有异常报警，接着给自来水中添加杂质颗粒，改变水质后再次进行测试，发现当杂质颗粒到达一定程度，系统进行异常报警，可验证水质浑浊度监测模块正常工作㊂４．２㊀结果分析研究中给出了鱼缸总体展示见图４，控制系统实体图见图５㊂所有功能的硬件进行模拟测试，得出测试结果并加以调试，没有明显误差，对所有功能模块的器件进行封装，完成设计㊂图４㊀鱼缸总体展示图Ｆｉｇ．４㊀Ｏｖｅｒａｌｌｄｉｓｐｌａｙｏｆｆｉｓｈｔａｎｋ图５㊀控制系统实体图Ｆｉｇ．５㊀Ｅｎｔｉｔｙｄｉａｇｒａｍｏｆｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ５㊀结束语智能鱼缸自动控制系统中水质浑浊度检测对浑浊警戒指标的检测正常，但浑浊警戒的数值是人们在日常生活中不断积累经验而得到的，该阈值会因养鱼的品种不同而改变，不是一个固定的数值，且可以是一个区间㊂因此，浑浊度的警戒指标值不能完全确定在唯一最优值是本系统的难点㊂智能鱼缸自动控制系统通过设置多温度传感器，结合看门狗技术，增强对鱼缸温度的实时监控，防止 煮鱼汤 现象发生，保证系统的安全性和可靠性㊂多功能一体化的智能控制，有效减少误操作㊁漏操作现象发生，改善观赏鱼的生存环境，缓解观赏者的工作压力，提高生活品质㊂参考文献［１］焦江丽，李凤莲．以ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ－Ｍ３为基础的ＳＴＭ３２开发板的设计与实现［Ｊ］．中国新通信，２０１３（９）：９４．［２］陈建树，杨光军．适合不同鱼种生存环境的智能鱼缸的设计［Ｊ］．福建电脑，２０１３（５）：１２３．［３］吴晓，周建平，梁楚华，等．物联网技术在智能家居中的应用研究［Ｊ］．物联网技术，２０１２（１１）：７１．［４］徐喆．一款家用鱼缸智能控制系统设计［Ｄ］．成都：西南交通大学，２０１４．［５］陈杰，郑纯军，丁开迪，等．基于ＡＲＭ的智能鱼缸控制系统的设计与实现［Ｊ］．软件工程师，２０１３（８）：４４．［６］ＲＯＫＮＩＫ，ＡＨＭＡＤＡ，ＳＯＬＡＩＭＡＮＩＫ，ｅｔａｌ．Ａｎｅｗａｐｐｒｏａｃｈｆｏｒｓｕｒｆａｃｅｗａｔｅｒｃｈａｎｇｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎ：Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎｏｆｐｉｘｅｌｌｅｖｅｌｉｍａｇｅｆｕｓｉｏｎａｎｄｉｍａｇｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＥａｒｔｈＯｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓａｎｄＧｅｏｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，２０１５，３４（１）：２２６．［７］ŁＡＷＮＩＣＺＡＫＰ，ＰＯＧＯＲＺＥＬＥＣ－ＧＬＡＳＥＲＫ，ＰＩＥＴＲＡＳＺＫＯＡ，ｅｔａｌ．Ｉｍｐｅｄａｎｃｅｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙｓｔｕｄｉｅｓｏｆｐｒｏｔｏｎｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｉｎｉｍｉｄａｚｏｌｉｕｍｍａｌｏｎａｔｅ［Ｃ］／／ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＩｏｎｉｃｓ，２０１７，３０６：２５．（上接第２８３页）５㊀结束语本文主要提出了一种基于树莓派的四轴飞行器设计，包括硬件电路的设计以及通信软件的设计㊂该飞行器在传统四轴飞行器上增加了一个智能控制模块，智能控制模块通过ＳＰＩ及相关协议对飞控模块进行控制㊂另外，该飞行器可以通过手机端或ＰＣ端进行远程控制，其控制指令是基于ＴＣＰ／ＩＰ来传输㊂文中对四轴飞行器的主要硬件部分进行了设计，同时对２个主要的通信协议的制定做了详细的研究论述㊂文章最后对主要的控制软件进行了设计和调试验证，仿真结果表明本设计方案有着良好的可行性，为后续四轴飞行器的研究和开发提供了参考㊂参考文献［１］吴勇，罗国富，刘旭辉，等．四轴飞行器ＤＩＹ：基于ＳＴＭ３２微控制器［Ｍ］．北京：北京航空航天大学出版社，２０１６．［２］唐懋．基于Ａｒｄｕｉｎｏ兼容的Ｓｔｍ３２单片机的四旋翼飞行器设计［Ｄ］．厦门：厦门大学，２０１４．［３］刘杰．四轴飞行器研究与设计［Ｄ］．南京：南京邮电大学，２０１３．［４］常国权，戴国强．基于ＳＴＭ３２的四轴飞行器飞控系统设计［Ｊ］．单片机与嵌入式系统应用，２０１５（２）：２９．［５］彭琰举，宋文学，王晋，等．基于ＭＰＵ９２５０的示教航行姿态研究［Ｊ］．电子设计工程，２０１８，２６（１６）：２９．［６］刘峰，吕强，王国胜，等．四轴飞行器姿态控制系统设计［Ｊ］．计算机测量与控制，２０１１，１９（３）：５８３．［７］叶树球，詹林．基于ＰＩＤ的四旋翼飞行器姿态控制系统［Ｊ］．计算机与现代化，２０１５（５）：１１７．［８］袁博，陈昕，高铭．基于四旋翼飞行器的航拍增稳云台系统的控制算法［Ｊ］．数字技术与应用，２０１６（１）：１１６．［９］陈振，胥光申．基于ＲＰｉ的面曝光快速成形机控制系统［Ｊ］．轻工机械，２０１５，３３（６）：６０．７８２第３期李金武，等：智能鱼缸自动控制系统设计与实现。

智能鱼缸的研究方法
智能鱼缸的研究方法包括以下几个方面：
1.目标设定：明确智能鱼缸的应用场景和使用目的，例如是家庭宠物护理、商业展示或科学研究等。

根据不同的应用场景，确定智能鱼缸需要的功能和性能指标。

2.技术选型：选择适合的传感器、控制器、通讯模块和软件，实现智能鱼缸的自动化控制、数据采集和远程监控等功能。

考虑到智能鱼缸需要与用户进行交互，还需要选择合适的显示器、语音识别和智能控制界面等技术。

3.系统设计：设计智能鱼缸的硬件和软件系统架构，确定各个模块之间的接口和数据传输方式，保证系统的稳定性和可靠性。

同时还需要考虑智能鱼缸的安全性和隐私保护等问题。

4.实验验证：进行实验室测试和现场验证，检测智能鱼缸的性能指标和工作状态，通过迭代和优化，改进系统设计和算法。

总之，智能鱼缸的研究需要涉及多个学科领域，包括生物学、物理学、电子工程和计算机科学等，需要有跨学科的综合能力。

• 141•由于工作忙、出差、旅游等原因，家中、办公室等场所喂养的鱼常常无人管理。

为此，本文基于STM32单片机设计了一款智能鱼缸。

该鱼缸可以根据设定的参数自动投食、调节水温和增氧。

鱼缸内装有水循环过滤系统，可以较长时间的不用换水。

通过手机APP 可以设置参数、远程定量投食和监控鱼缸运行状态。

该智能鱼缸可以根据预置的鱼儿生长所需要的条件，投喂食物、调节环境，实现对鱼的无人化管理。

为了缓解学习、生活、工作带来的压力，提升生活品质，许多人喜欢在家中、办公室等场所养鱼。

但是，由于工作忙、出差、旅游等原因，常常没有时间去照顾鱼儿。

目前市场有一些高端鱼缸具有水循环过滤系统，可以较长时间的不用换水；也有一些鱼缸加入了加热和增氧功能；还有一些研究者设计了专用喂鱼器，可以按固定的时间间隔投喂鱼食。

这些设计在一定程度上简化了养鱼过程，但无法实现对鱼的无人化管理。

本文设计的智能鱼缸可以根据预置的鱼儿生长所需要的条件，投喂实物、调节环境，解决鱼儿长时间无人照看的问题。

1 智能鱼缸整体结构设计智能鱼缸主要由STM32单片机主控核心、无线模块、触摸屏、稳压模块、温度传感器、氧溶解度传感器、水循环过滤器、投食机构、加热棒、照明模块、增氧泵等部分组成。

整体结构如图1所示。

温度传感器和氧溶解度传感器与单片机AD 端口连接，用于采集鱼缸中水的温度和含量氧。

水循环过滤器、投食机构、加热棒、照明模块、增氧泵等执行单元与单片机GPIO 连接，用于投喂鱼食、调节鱼缸中水的环境。

触摸屏通过串型总线与单片机USART 接口连接，用于本地显示鱼缸工作状态，设置工作参数。

鱼缸通过无线模块与服务器进行数据交换。

可以通过手机APP 或PC 端获取鱼缸水环境数据、上传喂鱼参数和远程投食。

2 智能鱼缸各功能单元设计2.1 主控核心设计智能鱼缸主控核心采用STM32Rbt6单片机，该单片机具有成本低廉，功耗低，处理速度快，资源丰富等特点。

单片机片内集成128kbytes 的Flash 存储空间，可以将各类鱼生存所需要的水温、氧溶解量、投食量、水循环过滤频率等参数存储在单片机的FLASH 中。

居家智能鱼缸控制系统设计摘要：随着经济的发展，观赏性鱼缸逐渐进入人们的生活。

但是低成本的半自动化鱼缸模块能达到饲养观赏鱼的目的，还存在很多缺点；而高成本的智能鱼缸控制系统，不适用于家家户户。

本文设计了一种居家智能鱼缸的生态控制系统，包括温度检测控制模块、PH检测控制模块、水位检测控制模块、WiFi无线传输模块、声光模块、手机APP，通过各种传感器、执行器对观赏鱼的生存环境参数进行采集和控制，并通过WiFi技术将数据传输给手机App终端，实现智能化控制和管理。

能够实现自动换水、自动喂食、冷热自动恒温、状态显示。

关键词：居家；智能鱼缸；设计；系统1导言随着科学技术的发展进步，生活中的各种器具都带上了智能、全自动的标签，例如智能家居、全自动洗衣机等，这些都为人们的生活提供了极大地便利，渐渐地人们也开始依赖这些器件，并且期待功能更加强大的器件发挥作用。

有效的水质管理能让鱼缸水质保持良好的状态，为鱼类的健康成长提供必要的生存条件。

现有的鱼缸水质管理产品缺乏有效的水质信息提示，产品检测操作较为繁琐，检测硬件与饲养环境不协调，产品设计不够完善。

因此，有必要针对智能鱼缸控制系统进行研究。

2总体设计智能鱼缸是集成多种传感器与控制设备一体的高档鱼缸。

智能鱼缸一般具有多种功能，如智能照明、自动喂食、自动控温等，水质监测只是智能鱼缸的其中一部分功能。

市面上的智能鱼缸一般分为单一鱼缸类型和软硬结合鱼缸系统。

以森森智能鱼缸为代表的智能鱼缸，将系统信息显示与操作按键全部集成在鱼缸面板上。

这种类型的智能鱼缸特点是操控方便，缺点是鱼缸面板面积有限，只能显示简单的信息，如水温、日期，无法获取水质变化的趋势，而且不能远程监控。

智能鱼缸涉及自动控制的领域，一切工作都要在无人的情况下按照预先的设计准确的进行下去。

目前，关于自动控制的实现方面，只要有单片机以及PLC两类设计方案，PLC多用于生产车间，在体积、成本以及能耗等方面并不具备优势，所以本设计采用单片机控制的方法。

智能鱼缸毕业论文智能鱼缸是一种利用互联网和物联网技术，智能化管理和监控鱼缸水质、光照、氧气等环境指标，并能实现自动投食、自动换水、自动治疗等功能的设备。

本文将介绍智能鱼缸的发展历程、设计原理、功能特点和未来发展方向。

一、智能鱼缸的发展历程随着人们对生态环境的越来越关注，对宠物饲养方式的改变也越来越多样化。

智能鱼缸是近年来新兴的宠物饲养方式，其发展历程可以追溯到上世纪末。

1990年代初，人们开始使用机械式和电子式自动投食器，在一定程度上解决了投食的问题，但管理和监控水质等指标还需要人工实现。

2005年，第一款远程控制鱼缸管理器问世，它能通过互联网实现远程监控和控制水质，但价格昂贵，难以普及。

2015年，随着物联网技术的发展，智能鱼缸开始逐渐普及，价格也逐渐降低。

二、智能鱼缸的设计原理智能鱼缸通常由鱼缸本体、传感器、单片机、执行器、互联网模块等组成。

1. 传感器智能鱼缸需要使用多个传感器监测环境指标，包括温度、湿度、PH值、氧气、光照等。

传感器将监测到的数据传输给单片机，单片机通过处理数据来控制鱼缸环境。

2. 单片机智能鱼缸需要使用单片机来控制执行器和传感器，对环境参数进行调整。

常用的单片机有STC、Arduino、树莓派等。

3. 执行器智能鱼缸需要使用多个执行器，包括氧气泵、水泵、定量投食器等。

执行器由单片机控制，自动执行相应的任务，如给鱼投食、换水等。

4. 互联网模块智能鱼缸需要使用互联网模块，将鱼缸数据实时传输给云端服务器，以便用户远程监控和控制。

三、智能鱼缸的功能特点智能鱼缸具有以下功能特点：1. 实时监控环境指标。

智能鱼缸可以实时监控鱼缸内的温度、PH值、氧气、光照等环境指标，并通过云端控制平台实现远程监控。

2. 多种自动化控制功能。

智能鱼缸可以实现自动投食、自动换水、自动治疗等多种自动化控制功能，提高饲养效率和安全性。

3. 用户友好设计。

智能鱼缸使用简单，用户可以通过手机APP或云端控制平台实现一键操作。

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。

智能鱼缸设计总结1. 引言智能鱼缸是一种结合了物联网技术和生态环境保护的创新产品。

它可以监测水质、自动喂食、控制温度等，为用户提供一个智能便捷的养鱼环境。

本文将对智能鱼缸的设计进行总结和分析，并提出一些优化和改进的建议。

2. 智能鱼缸设计概述智能鱼缸设计的主要目标是提供一个良好的鱼类生存环境，并为用户提供便利的管理和监控功能。

在设计智能鱼缸时，需要考虑以下几个关键因素：•水质监测：智能鱼缸应能准确测量水质参数，如温度、pH值、溶解氧等，并及时提醒用户采取相应的措施。

•自动喂食：智能鱼缸应具备自动喂食功能，可以根据设定的时间和食物量进行定时喂食。

•温度控制：智能鱼缸应能自动控制水温，确保鱼类在适宜的温度范围内生长和繁殖。

•远程监控：智能鱼缸应提供远程监控功能，用户可以通过手机或电脑随时查看鱼缸的状态和水质参数。

3. 设计实现智能鱼缸的设计实现主要包括以下几个方面：3.1 水质监测水质监测是智能鱼缸设计的重要组成部分。

可以通过传感器来测量水温、pH 值和溶解氧等参数。

传感器将采集到的数据传输到控制系统中，系统根据预设的阈值进行判断，并通过显示屏或手机客户端向用户发送警报信息。

3.2 自动喂食智能鱼缸应设计有自动喂食装置。

可以使用定时器控制喂食器的开启和关闭，并设置合适的食物量。

用户可以根据鱼类的需求和品种选择合适的食物，并将其放置在喂食器中。

3.3 温度控制温度控制是智能鱼缸设计中的关键环节。

可以使用加热器和冷却器来维持恒定的水温。

传感器会不断监测水温，当温度超出设定的范围时，控制系统会自动启动相应的设备进行调节。

3.4 远程监控智能鱼缸应设计有远程监控功能，用户可以通过手机或电脑随时查看鱼缸的状态和水质参数。

可以通过云服务器将数据上传，用户可以通过手机客户端或网页访问数据。

4. 可能的改进和优化在智能鱼缸的设计中，仍然存在一些可以改进和优化的地方：•精确度提升：可以通过使用更高精度的传感器来提高水质监测的精确度，如可使用数字式温度传感器和更准确的pH传感器。

基于单片机的鱼缸控制器设计一、需求分析首先，我们需要明确鱼缸控制器需要实现的功能。

一般来说，以下几个方面是比较关键的：1、水温控制：不同种类的鱼对水温有不同的要求，因此需要能够精确地控制鱼缸内的水温在一定范围内。

2、水质监测：包括酸碱度（pH 值）、溶解氧含量等参数的监测，以确保水质适合鱼儿生存。

3、照明控制：模拟自然光照周期，为鱼儿提供合适的光照环境，同时也能起到美观的作用。

4、过滤系统控制：保证鱼缸内的水得到有效的过滤和循环，保持水质清洁。

二、硬件设计1、单片机选择选择一款适合的单片机是整个设计的核心。

常见的如STM32 系列、Arduino 等都具有良好的性能和丰富的资源，可以满足鱼缸控制器的需求。

2、温度传感器用于测量鱼缸内的水温。

可以选择数字式温度传感器，如DS18B20，其具有高精度、易于接口等优点。

3、水质传感器pH 值传感器可以选择 E-201-C 型复合电极，溶解氧传感器可以选用荧光法溶解氧传感器。

4、照明模块采用LED 灯带作为照明光源，通过单片机控制其开关和亮度调节。

5、过滤系统控制通过继电器控制过滤泵的工作状态，实现定时开启和关闭。

6、显示模块选用液晶显示屏（LCD）或者电子纸显示屏（ePaper），用于显示当前的水温、水质参数、照明状态等信息。

7、按键模块设置几个按键，用于用户手动设置温度范围、照明时间等参数。

三、软件设计1、编程语言可以选择 C 或者 C+＋等编程语言进行单片机的软件开发。

2、主程序流程系统初始化后，不断读取温度、水质等传感器的数据，并与设定值进行比较。

根据比较结果，控制加热或制冷设备、照明模块、过滤系统等的工作状态。

同时，实时更新显示模块上的信息。

3、温度控制算法采用 PID 控制算法，能够实现对水温的精确控制。

通过不断调整加热或制冷设备的工作时间，使水温稳定在设定范围内。

4、水质监测算法根据传感器返回的数据，进行相应的计算和判断。

当水质参数超出设定范围时，发出报警提示。