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2011华东交通大学第八届电子设计大赛设计报告项目名称：鱼缸温度控制系统小组成员：刘圣阳乔卉卉所在系（院）、年级：09测控填表时间：2011年6月2日摘要:本系统的硬件系统主要由ATMEL公司的AT89S52单片机为核心，配合DALLAS公司的DS-18B20数字温度传感器以足够频率进行温度采集，对比标准温度，通过软件设计PID算法快速得出最优的控制方案，系统通过AT89S52标准I/O口控制脉宽制L298电机驱动模块和TWH8751电子开关，采用PWM控制技术对水泵和加热器进行无级调速。
系统在对温度进行控制的整个执行过程中的温度动态，加热速度及水泵供水速度等都通过LCD1602直观显示。
系统具有一定的容错能力，能够及时对错误进行警告，并强制停止加热系和水循环系。
温度采样周期低于50ms。
PWM频率高于1KHZ。
关键词：AT89S52，PID算法，PWM脉宽调制，加热系，供水系。
Tract: The hardware of the system mainly use the AT89S52 microcontroller of the ATMEL company as the core, with the company's DS-18B20 DALLAS digital temperature sensor with sufficient frequency temperature acquisition, compared to standard temperature, through the software optimal PID control algorithm we can get the best Program fast, the system through the AT89S52 standard I / O port control PWM motor drive system module and TWH8751 L298 electronic switch, the use of PWM control techniques for variable speed pump and heater. The LCD1602 can show the activity temperature, heat pump water speed, and visual display of speed and so on, in the whole process that the system controlling the temperature. System has certain fault tolerance, the timely warning of errors, and forced to stop the heating system and water supply system. Sampling period the temperature is lower than 50ms. PWM frequency is higher than 1KHZ.目录一、总体设计方案选择 .................................................................................................................... - 1 -二、各模块方案论证及设计............................................................................................................. - 2 -1、温度采集模块 (2)2、程序算法模块 (2)3、驱动模块及执行控制模块 (3)三、硬件概述..................................................................................................................................... - 3 -1、AT89S52单片机 (3)2、DS-18B20数字温度传感器 (3)3、L298电机驱动芯片 (3)4、TWH8751功率开关 (3)四、电路与程序设计......................................................................................................................... - 4 -1、电路设计 (4)（1）供电模块 .......................................................................................................................... - 4 -（2）单片机最小系统模块 ...................................................................................................... - 4 -（3）单片机系统外围模块 ...................................................................................................... - 4 -2、部分核心程序 (5)（1）温度转换 .......................................................................................................................... - 5 -（2）PID算法部分 ................................................................................................................... - 5 -(3)PWM输出部分 ....................................................................................................................... - 6 -一、总体设计方案选择方案一、AT89S52单片机为控制系统，利用热敏电阻与AD转换器结合采集温度信号，由单片机推算出偏差，通过查表法得出控制方案。
摘要摘要现在越来越多的家庭和公共场所都摆上了各种水族箱。
但作为大部分小型的家庭水族箱设备，都需要人为的手工操作，这给饲主带来了很大的不便。
人们有时会因繁忙的工作，忽视了对观赏鱼的照顾。
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。
通过调试期间的运行，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AbstractNow, more and more families and public places are put on all kinds of aquarium. As most of the small home aquarium equipment need artificial manual, which brought great inconvenience to the owners. It is sometimes due to busy work, ignoring the care of ornamental fishThis article through to the present most aquarium control device application present situation analysis and research, put forward a kind of multifunctional ornamental fish design scheme of intelligent control system. The control system based on the 89 Series MCU family aquarium control system. The entire system to the STC89C51single-chip microcomputer as the core chip, combined with the sensor technology, relay principle, C language programming technology, sets a variety of control functions, including temperature, automatic water, 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, it shows 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 flexible design, simple structure, low cost, easy mass 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目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1选题背景 (1)1.2国内外研究现状及发展趋势 (1)1.3主要研究内容 (2)1.4课题研究的步骤 (3)2 系统的总体设计 (4)2.1概述 (4)2.2系统的设计要求 (4)2.3 系统总体方案功能 (5)2.3.1 系统的功能组成与控制参数 (5)2.3.2 系统的硬件结构框图 (5)2.4 本章小结 (6)3 系统的硬件设计 (8)3.1硬件总体结构 (8)3.2主要元器件的选取 (9)3.2.1 单片机的选取 (9)3.2.2 3-8译码器和LED数码管动态显示的选取 (11)3.3 各模块硬件设计 (13)3.3.1 时钟电路设计 (13)3.3.2 键盘控制与显示模块设计 (14)3.3.3 温度控制模块 (15)3.3.4 其他模块设计 (16)4 系统的软件设计 (22)4.1 主程序工作流程 (22)4.1.1 主程序工作流程图 (22)4.2 时间和温度读取模块 (23)4.2.1 读取DS1302的时钟 (23)4.2.2 读取DS18B20的温度 (24)4.4 E2PROM模块 (25)4.5 本章小结 (26)5 总体设计的展望 (27)5.1 创新点与应用范围 (27)5.1.1 设计总结 (27)5.1.2 创新点 (27)5.1.2 应用范围 (28)5.2 展望 (28)5.3 本章小结 (28)结论 (29)致谢 (30)参考文献 (31)附录1 (32)1 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。
水族箱温度控制系统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。
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。
1.设计目的、意义现代都市生活使更多人需要得到精神的安慰，饲养宠物已经成为一股经久不息的潮流。
然而现在由于禽流感和狂犬病的泛滥，关于动物之类的新型病也传的沸沸扬扬，层出不穷，这样使得人们常常饲养的鸟类和猫狗的生存与人类的安全冲突不断。
在这样的新的形势下，饲养几条热带鱼有可能将成为最新的趋势。
现在市场上的热带鱼价格也挺高的，感觉比较娇贵，因此人们在饲养的过程中往往十分细致，特别是鱼儿的生存环境是人们最值得关注的一部分，因而鱼缸的选择至关重要。
随着现代科技术日新月异的发展，特别是自动控制系统的发展，给人们带来了很多新的想法，自动控制的智能鱼缸便应运而生了，而且市场前景非常令人期待。
鱼缸是养鱼的必备用具，有了科技的发展，具有各种附加功能的新型鱼缸也在市场上层出不穷。
有的鱼缸可以对缸内的水温进行调节，有的鱼缸可以通过喷氧来改善水质，还有装备定时喂食装置的鱼缸等等，并且逐渐迈向了智能化，自动化，使得这些鱼缸都具有一定的科技含量，为喂养热带鱼提供了方便。
热带鱼一般生活在24～25℃的水温中，冬天往往要使用加热器加热，但是一般加热时候很难准确控制水温。
为此设计了一个简单的鱼缸水温自动控制器，以达到水温自动控制的目的。
主要利用温度传感器来进行感温，将水温的物理信号通过传感器转换为电信号，并接入一个测试电路兼控制电路，在特定条件下，通过加热来控制鱼缸内的水温，使鱼儿有一个稳定的生活环境。
并用数字显示被测温度。
数字式温度计不仅读数方便，而且测量精确，得到广泛应用。
2.设计内容2.1 总体设计方案简介系统的工作原理框图如图2.1所示，主要由4部分组成：传感器电路、控制电路、显示电路和加热电路。
当水温低于设定温度时，加热器通电加热，水温逐渐升高；当水温达到或超过设定温度时，加热器断电停止加温；当水温略低于设定温度时，重新开始加温，使得水温保持在设定温度附近。
同时输出温度值到显示模块以实现水温动态显示。
此方案更多的在于电路的设计，合理的设计好各部分电路是设计成功的关键。
