基于单片机的智能鱼缸的设计与实现 论文终稿

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。

0 前言观赏鱼的培育过程是非常难掌控的，就拿热带鱼来讲，其对水的温度需求是20到30℃范围内，水的温度还不能有太大的波动幅度，对于水的清洁程度也有着很高的要求，而且还需要大量的氧气，水中药物的含量还要达标。

在当下，观赏鱼的市场中具备智能条件的浴缸都有昂贵的特点，不能符合一般爱好者的实际需求。

为此本文对智能化的浴缸进行了基本的设计，对其中的水位检查、水温的检查、保暖程度、数据的传输、定时的功能和灯光的控制等进行了全面的完善，达到符合普通爱好者消费水平的需求。

1 系统结构的设计鱼缸温度控制系统原理如图1所示，此系统通过六个模块组合而成，其中有STC90C51单片机、按键模块、显示模块、温度检测和升、降温控制模块以及报警模块。

该系统默认设置的温度为20℃，同时可以根据实际情况对该温度进行调节，以能满足不同观赏鱼或者是生长阶段不同对的温度的需求。

其中单片机属于整个控制系统的核心，负责对整个系统数据进行分析，并对系统当中元件下达动作指令。

图1 温度控制系统的原理图要想更加精准的掌控温度，就要进行准确的温度测量，这样就能实现信号的采集过程更加的精准无误，对于数据的处理也更具有说明性。

将有关的转换信息实施合格的标度，而且可以再LED 显示屏上更好的展现实际的温度。

主要的目的是可以更好的符合实际环境的需求，进展的过程中要将设备测试的温度和制定的温度进行全面的比较，随后通过控制算法实现对温度间存在的偏差进行分析，利用输出的温度来保障加热的效率。

为了更好的解决温度和控制等问题，还能针对温度的显示功能，通过的数码显示管完成对温度进行显示，这样一来就能对温度的掌控更加的容易，还有着对于温度控制重要数据展示的好处，对于实施人员和控制的系统模式来讲也提供了交互的空间。

people’s eyes. Ornamental fish for its own survival condition also has a very high demand, in the condition of water temperature and the content of oxygen in water, and water level is critical, but also must be controlled in certain range, in today’s market with intelligent system of tanks and price is very high, this article in tanks with single-chip computer control technology as a starting point, to examine the water level, degree of warmth, data transmission, the function of timing and lighting control, etc are discussed, hope can meet the demand of the ornamental fish enthusiasts, the product should have the advantages of the simple, reliable and convenient installation, hope to create convenience for ornamental fish enthusiasts.Keywords: single chip microcomputer; Ornamental fish; Intelligent aquarium tank通过LED 的显示，LED 长、节能、势，动态测试命令修正，如针对F28xx 系列嵌入式软件需要利用cl2000.exe 编译，实现命令链接。

目录一、方案功能设计 (1)二、I/O分配表 (1)三、元器件的选型 (2)四、电路图 (6)（一）按键控制模块 (6)（二）晶振复位模块 (7)（三）复位模块 (7)（四）水泵驱动 (8)（五）加热驱动 (8)（六）温度检测电路 (9)（七）水位检测电路 (10)（八）液晶显示电路 (10)（九）总电路 (11)（十）PCB板图 (12)（十一）实物图 (13)五、程序 (13)（一）端口分配表 (13)（二）流程图 (14)（三）程序 (17)六、照片 (28)（一）产品的调试 (27)（二）电路图仿真 (27)七、方案使用说明书 (31)八、设计创意说明和总结 (31)一、方案功能设计（1）自动计时，由LCD1602显示时、分、秒。

（2）自动检测温度，由LCD1602显示，并且有四个按键设置最高温度和最低温度。

（3）自动检测水位，当水位低于最低水位开启水泵，达到最高水位自动停止水泵。

二、I/O分配表三、元器件的选型（一）总芯片STC89C51和支架I/O分配表输入输出地址地址P1.1温度传感器P1.5水泵P1.2水位传感器P3.0加热指示灯P1.3最高温度减P3.4加热棒P1.4最高温度加P3.2最低温度减P3.3最低温度加图1-1总芯片STC89C51RC和支架单片机的种类非常繁多，根据单片机的操作位数可以将单片机分为8位单片机和32位单片机。

一般来说32位单片机的性能要优于8位单片机，但是32的价格也要比8位单片机贵很多，同时一般来说32位单片机的开发难度也要比8位单片机高。

考虑到本设计对于单片机性内存要求、运算速度要求不是很高，同时不需要单片机拥有很多外设资源，因此选择一款8位单片机足以满足系统。

综合考虑后本设计确认选择STC89C51型号单片机作为系统主控芯片，这款芯片在工作过程中消耗电流小，同时也是8位单片机中性能比较高的微型控制器。

该芯片有8K内存，一般应用在产品设计上可以满足程序设计容量。

1 鱼缸温控系统总体方案设计1.1 系统功能与总体结构随着互联网的发展，人们获取信息的渠道越来越多，对观赏鱼的饲养愈加专业，因此，传统的鱼缸已经不能满足当前热带鱼饲养的需要。

虽然，当前市场上具备温度调节、制氧、喂食等功能的鱼缸非常多见，但大多数鱼缸都是非智能的，不能根据具体情况进行控制，只是一个整体的控制系统。

因此，基于单片机对鱼缸的温控系统进行设计，可以使鱼缸对温度传感器收集的数据进行分析处理，并能够根据实际情况对水温以及蜂鸣器、指示灯进行控制，从而打造一套完整的鱼缸温控系统。

在当前阶段，热带鱼逐渐成为观赏鱼市场的主要品种，而热带鱼对水温等环节的要求非常高，例如：宝莲灯鱼，它生存的适宜温度是24℃-26℃，当水温高于30℃或低于20℃时宝莲灯鱼也能存活一段时间，但是当温度长期处于异常时，就会影响宝莲灯鱼的成活率。

所以，当水体温度超出20℃-30℃的范围时，基于单片机的鱼缸温控系统就会报警，从而启动蜂鸣器，使指示灯闪烁。

除此之外，鱼缸还设有按键，以方便人们对温度进行手动调节，为热带鱼提供更好地生存环境。

因此，为使鱼缸的温控系统满足设计要求，基于单片机的鱼缸设计应具备温度检测单元、控制单元、警报单元、按键单元、屏幕显示单元。

1.2 系统功能的组成鱼缸智能系统的设计与开发，包含很多重要的子系统，其中最重要的就是温控系统。

因为鱼缸的温控系统为鱼缸内各种鱼类及水生植物的生长提供了良好的生存环境，维持了鱼缸内的生态平衡。

温控系统又包含很多控制单元，如：对水体进行自动加热、通过制冷来降低温度保持恒温，自动充氧保证鱼缸内水体的含氧量充足、自动控制水位等。

这些控制单元都具备信号输入控制输出的功能，它们通过与其他子系统进行数据的分享和传递，形成了一个完善的智能系统。

1.3 鱼缸温控系统的设计要求在对鱼缸温控系统进行设计时，应满足一定的设计要求。

首先，为了保证鱼缸内的各种鱼类及水生植物的健康生长，需要维持鱼缸内的水位、水温、含氧量等数据保持一个稳定的状态。

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。

水族箱智能控制系统的设计与实现刘大川;李钊合;孙淑杰;袁驰;张志佳【摘要】Based on the single chip computer,this paper described the design of a fish tank intelligent control system ba-sing on time control and multithreading technology. It adopts an arduino mega 2560 single chip computer as a processor of system to control temperature modular,water changing modular,time display modular,water condition modular and other modular. Totally,the system is based on time control,which uses a clock chip to provide the whole system time,and the system will run in the preset sequence. Unless actuate the trigger point,it will cycle infinitely. The system has the advanta-ges of various functions and low cost,and also can realize the intelligent control of aquarium.%本文基于单片机技术，设计了一套基于时间控制与多线程技术的水族箱智能控制系统。

通过一台arduino mega 2560单片机作为系统的处理器，控制控温模块，换水模块，时间显示模块，自动喂食模块，水位控制模块等。

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。

• 146•随着第四次工业革命的发展，物联网、智能家居得到了快速的发展。

本文基于鱼缸的智能化需求，提出了一款基于OneNet 移动物联网平台和Arduino 单片机的智能鱼缸，用户利用手机APP 或者电脑网页客户端实现对智能鱼缸的水温、光照、水浊度的监测和模块开关控制，实现室内局域网、室外异地远程控制及各传感器根据实际环境自动调节。

1.引言随着人民生活水平的提高，人们对于观赏鱼的饲养兴趣浓厚，深受大众的喜爱。

但由于人们缺乏相关的养护知识，最后的结果往往草枯鱼亡。

针对上述问题，本文结合当前工业革命潮流设计制作了一款智能鱼缸，不仅能通过自身功能模块自动调节，还可以通过OneNet 平台实现远程控制和监测。

借此提高人们对于观赏鱼饲养的兴趣，解决饲养过程中出现的大部分问题。

2.系统功能分析本次设计的智能鱼缸的功能设计框图如图2.1所示，主要实现以下三个功能：水浊度、温度、光照强度的自我监测与控制，并将三个参数通过LCD 显示屏实时显示出来。

与此同时，Arduino 单片机将得到的数据进行处理，并将得到的数据通过ESP8266WIFI 模块进行传输，用户可以通过OneNet 移动平台官网或者手机APP 对下发对鱼缸的功能控制指令，并获得智能鱼缸的实时环境参数。

图2.1 智能鱼缸的功能设计框图3.系统硬件设计3.1 控制中心本文设计智能鱼的缸控制中心由Arduino Mega 2560和ESP8266-12F WIFI 模块组成，负责数据处理的与传输。

Arduino Mega 2560通过外部设备得到的数据智能的调控水的混浊的、水的温度以及环境的光照强度来维持鱼缸生态的正常运行，同时通过ESP8266WIFI 模块来接收用户的指令完成相应的操作。

3.2 外部设备外部设备由各个具体功能模块构成：显示模块、温度传感器和恒温模块、水泵与水浊度检测模块及光照强度检测与控制模块。

（1）显示模块。

本模块选用的是LCD1602液晶显示屏，能实时显示温度，水浊度和光照强度数值。

2020年第10期230智能技术信息技术与信息化基于STM32的智能鱼缸远程控制系统设计邱 义* QIU Yi摘　要 随着人们物质生活水平的日益提高，精神生活也有了一定的需求，观赏养鱼也成了人们丰富生活的方法之一。

本文是基于STM32单片机为核心设计了一款智能鱼缸投食的控制系统，针对鱼缸的水温、光照、水质等环境数据参数进行检测和控制，并且实现了定时定点定量的投食功能。

该系统实现了远程服务器与STM32的通信，用户可以通过手机远程观测鱼缸内数据、控制投食时间以及投食量，为观赏养鱼人们提供了极大便利。

关键词 STM32；智能鱼缸；远程控制；HTTP 通信doi：10.3969/j.issn.1672-9528.2020.10.073* 厦门大学嘉庚学院信息科学与技术学院 福建漳州 363105[基金项目]2017年福建省中青年教师教育科研项目《基于ZigBee 的分布式智能门禁系统》（JAT170838）0 引言随着人们的生活水平及欣赏能力的提高，对物质上的要求也变得越来越高，使得观赏鱼也成了人们丰富生活的方法之一。

研究发现鱼缸的投食时间和投食量会对观赏鱼的生长造成很大的影响。

当今大部分家庭的观赏鱼缸还是传统的养殖方法，无法定时定点投食饲料，尤其是鱼主人由于工作、出差、旅游等原因外出，鱼缸内的鱼无人看管照顾，容易出现鱼类生病甚至是死亡的情况。

当今智能化的生活方式也逐渐步入人们的生活，人们开始追求更方便、更快捷、更智能的生活方式，智能控制的鱼缸也 越来越受到人们喜爱。

本文基于STM32单片机设计了一款科学合理的智能鱼缸以解决人们家庭观赏鱼养殖问题。

该款智能鱼缸具有温度、光照、水质等鱼缸环境参数监测以及定时定点定量投食功能，还可以通过网页远程观测鱼缸数据并且控制投食的时间和数量。

1 整体设计智能鱼缸远程控制系统由底层硬件和Web 远程服务器组成。

底层控制器硬件采用STM32F103RCT6为主控芯片，连接有温度、光照、TDS、GPRS、继电器控制等外围设备；远程服务器使用PHP 后端语言和JavaScript 前端技术设计，具有远程监测水质参数和投食控制的功能，系统总体结构如图1所示。

第１４期２０２２年７月无线互联科技ＷｉｒｅｌｅｓｓＩｎｔｅｒｎｅｔＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＮｏ􀆰１４Ｊｕｌｙ，２０２２

基金项目：山东省大学生创新创业项目；项目编号：Ｓ２０２１１０４５２０５２。作者简介：卢佳妮（２００１—），女，河南新乡人，本科生；研究方向：电子信息工程。∗通信作者：吕利（１９８５—），女，山东临沂人，副教授，博士；研究方向：微电子学与固体电子学。

基于ＳＴＭ３２的智能鱼缸设计卢佳妮，赵心瑜，吕　利∗（临沂大学，山东　临沂　２７６０００）摘　要：文章提出的基于ＳＴＭ３２的智能鱼缸的设计研究主要为解决家庭养鱼费时费力、经验少、易出错等问题，在养鱼环节中出现鱼儿刚进缸阶段环境不适、换水以及长时间没有进行鱼缸管理等问题，该智能鱼缸可全自动化实现对鱼缸系统的实时检测、加热、调节和报警，并将采集到的数据通过无线传输传送到后台服务器，即可宏观检测鱼缸状态，又可实时操控鱼缸，实现通信功能，美化生态环境，简化人工劳作。关键词：智能鱼缸；全自动化；通信

０　引言 随着人们生活水平的不断提高，居住、工作环境的

生动化，温馨化与人的精神、情操、新的生活观念紧密地联系在一起，休闲水族行业正是在人类的这种需求下应运而生，巨大的鱼缸市场需求也极大地推动了国内外各种鱼缸控制设备的研发和生产，本文基于ＳＴＭ３２设计研发的智能鱼缸可解决鱼类饲养的困难，

将所有的功能实现全自动化供给。１　智能鱼缸的软件设计内容１􀆰１　智能鱼缸主控芯片

针对性的采用ＳＴＭ３２Ｆ１０３Ｃ８Ｔ６单片机，该设计该

芯片是一款基于ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ⁃Ｍ内核ＳＴＭ３２系列的３２位的微控制器，主控芯片高达７２ＭＨｚ工作频率，６４Ｋ闪存程序存储器，２０Ｋ字节ＲＯＭ，拥有睡眠、停机和待机模式，ＶＢＡＴ为ＲＴＣ和后备寄存器供电，可用于时间显示、结算，３个通用定时器，１个定时器，３７个快速ＩＯ口，足够模块使用，且资料齐全，利于开发，成本低。应用于此控制系统，可以使设计拥有多种模式，在满足使用的前提下使功能具有多元化，例如在应用睡眠模式时可以解决能源。１􀆰２　智能鱼缸通信设计

摘要随着社会的发展和人们生活质量的提高，越来越多的人喜欢饲养观赏鱼。

但如果由于某些原因忽视了对观赏鱼的照顾，观赏鱼则有可能因饥饿或鱼缸内生态环境变坏而死亡。

因此，设计一款智能鱼缸系统是非常必要的。

本文设计了一款基于单片机的智能鱼缸系统。

本设计选用Arduino UNO单片机作为自动喂养系统的控制核心，用传感器采集鱼缸内的环境参数。

经数据处理后，单片机向各执行机构传送控制信号，实现自动喂食和对鱼缸内温度、水位等环境因素的自动控制，从而为观赏鱼创造一个良好的生存环境。

本设计采用了模块化的设计方法，主要包括主控芯片模块、喂食器模块、温度控制模块、水位控制模块和换水模块。

本设计集众多功能于一身，具有结构小巧，操作简便，成本低廉等优点，可以广泛应用于观赏鱼的饲养。

关键词：自动喂食器结构；单片机；传感器；自动控制；驱动电路；C 语言目录摘要 (I)目录 (II)第一章绪论 (1)1.1研究目的 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3研究的主要内容和目标 (1)第二章模块方案选择与论证 (2)2.1硬件框图 (2)2.2主控芯片模块 (2)2.3温度测量模块 (3)2.4水位检测模块 (3)2.5喂食器模块 (3)2.6换水模块 (4)2.7显示模块 (5)第三章各模块的具体设计 (7)3.1控制模块 (7)3.2温度测量模块 (7)3.3水位检测模块 (8)3.4电机模块 (9)3.5喂食器模块 (12)3.6显示模块 (14)第四章系统原理图 (15)第五章结论 (18)5.1设计总结 (18)5.2创新点 ............................................................................................ 错误!未定义书签。

参考文献 (17)附录18第一章绪论1.1 研究目的随着社会的发展和人们生活质量的提高，越来越多的人喜欢饲养观赏鱼。

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。

引言随着社会经济的迅速发展袁生活质量的提高袁人们对家庭休闲娱乐设施的需求也不断增加袁水族宠物行业也因此蓬勃发展遥据叶2021年中国宠物消费趋势研究报告曳中显示袁2020年在我国因养宠物的人数日益增多所拉动的宠物行业的规模已经在向3000亿元靠拢遥疫情带来的更多潜在养宠人群及情感消费袁预计到2023年规模将达到4456亿元遥在大城市生活的居民和90后尧00后的年轻一代因不同的身份和个性等原因袁养殖的宠物种类由猫尧犬等常规宠物转移到养水族类宠物或异宠遥据统计袁2021年养殖宠物的类别结构中袁水族类宠物的占比达到了16%袁成为了非猫尧犬宠物中的第一选择袁而且有接近两成的宠物养殖者开始野智能养宠冶袁使用科技的力量养殖宠物遥智能宠物用品在两个方面受到主要的关注,一个是宠物用品的科技属性和便捷程度袁另一个就是最重要的安全性遥既能使宠物养殖者省时省力袁还能更好的照顾宠物遥由于当前市场上常见的智能鱼缸的科技属性和便捷程度并不高袁为了能给观赏鱼养殖者提供一种便捷程度高尧自动化程度高尧成本低尧节能且高效的智能鱼缸遥本文选用A R M 公司的STM 32F103ZET6单片机作为主控制板设计了一款基于STM 32单片机控制的智能鱼缸[1-3]袁该智能鱼缸可以实现定时自动喂食尧根据预设温度自动调节水温尧根据水位自动换水袁并且还能提供外围娱乐氛围灯光尧换氧机等遥用户可以使用手机蓝牙与鱼缸进行无线连接袁在A PP 上设置鱼缸的温度等所需参数尧远程进行喂食和监控鱼缸内部的状态等袁并且可以选择所养殖的鱼种袁自动将鱼缸设置为最适宜该鱼种生存的环境遥该系统包含控制鱼缸测温和加热尧定时投食尧水位检测和自动加水尧室温检测尧水质的检测尧远程监控尧蓝牙通信七个子系统遥鱼缸为用户提供了三种操作模式袁分别为自动模式尧手动模式和远程模式[4-6]遥1系统总体设计智能鱼缸的核心处理器为STM 32F103ZET6单片机遥智能鱼缸的总体构造由图1可示遥该系统主要由九个模块组成袁由主控制模块渊STM 32单片机核心处理器冤为核心袁向外延申出继电器模块尧电源模块尧蓝牙通信模块尧定时喂食模块尧智能温控模块尧自动换水模块尧用户操作模块和其他执行单元组成袁该系统与鱼缸相结合袁组成智能鱼缸[7]遥智能鱼缸通过STM 32F103单片机与室温检测传感器尧水温检测传感器尧水位检测传感器和光照度检测传感器相连遥其中主控制模块STM 32单片机的G PI O 接口与温度传感器尧水位传感器尧喂食模块使用的舵机尧蓝牙模块尧继电器尧矩阵键盘连接在一起遥继电器模块通过单片机与加热器尧氛围灯尧换氧机尧水泵连接遥单片机通过蓝牙模块与手机A PP 进行数据的传输和交换遥喂食时间采用单片机中的定时器袁当系统检测到定时器达到预设值时驱动舵机将基于STM 32单片机的智能鱼缸设计王勋袁康荣显袁王玥袁张新宇袁刘小龙袁王晓童渊赤峰学院物理与智能制造工程学院袁内蒙古赤峰024000冤摘要院随着经济水平的迅速发展袁人们对家庭娱乐设施的需求越来越高袁休闲水族行业也正是在这种需求下应运而生遥目前国内市场上常见智能鱼缸的功能性并不强袁自动程度较低袁控温模块尧加氧模块尧自动投喂和水位调节模块采用的是互相独立的组件袁不但使用时不方便袁而且成本比较高遥本文设计了一款可以根据需要自动调节水温袁自动加氧尧自动喂食和远程控制与管理的智能鱼缸袁在节省经济的同时降低了养殖难度遥关键词院ST M 32曰智能鱼缸曰设计中图分类号院TP273文献标识码院A 文章编号院1673-260X 渊2022冤05-0010-05收稿日期院2022-02-11V ol .38N o.5M ay 2022赤峰学院学报渊自然科学版冤J our nalofChi f eng U ni ver s i t y (N at ur alSci ence Edi t i on)第38卷第5期2022年5月食物投放到鱼缸中遥2系统硬件设计2.1主控制模块智能鱼缸的主控制模块使用的是STM 32F103ZET6单片机与转接控制板袁该单片机成本较低尧功耗不高尧资源丰富遥最高72M H z 的工作频率使其工作的速度非常快遥该单片机片内的Fl as h 存储为512K byt es 袁足以将鱼缸所需要的变量和参数存储在Fl as h 上遥单片机内部集成了多达8个定时器袁包含3个16位定时器袁两个看门狗定时器和系统时间定时器袁单片机根据时钟信号的频率一拍一拍地进行工作遥单片机具有2个I 2C 渊I nt er I nt egr at ed C i r cui t 冤总线接口袁3个U SA R T 渊U ni ver s al Syn 鄄chr onous A s ynchr onous R ecei ver /Tr ans m i t t er 冤接口和2个SPI 渊Ser i al Per i pher al I nt er f ace 冤总线接口遥单片机含有3个采集速度快尧精度高的的12位的高速数模转换电路遥具有引出I O 口106个袁采用2*27排针引出袁可以同时控制温度传感器尧投食结构尧加热器尧继电器模块尧换氧机等多个元件遥智能鱼缸主控制模块引脚使用情况及功能简介如表1所示遥2.2电压模块设计智能鱼缸使用220V 交流电供电遥因水泵尧换氧机LED 灯带和传感器分别需要使用12V 和5V 的直流电供电袁故使用降低电压并转换电流的装置将220V 交流电转化为12V 直流电袁为水泵尧换氧机等装置供电遥并使用LM 2596S-A D J 可调稳压降压芯片将12V 直流电转化为5V 直流电遥主控制模块的STM 32单片机采用3.3V 直流电源袁通过电压调整芯片将220V 交流电源调整到5V D C 后袁再使用降低电压稳压芯片降压后转化为3.3V 直流电袁通过滤波后提供给单片机遥同时降低电压稳压芯片具有过流过载过压保护袁可以有效降低由于过流过载过压对于单片机的伤害遥2.3温度传感器室温检测和水温检测采用返回值为数字的D S18B 20传感器袁D S18B20温度传感器是一款常用的只有一条控制总线的数字温度传感器袁它的功能十分强大袁最低测试温度可以达到零下55摄氏度袁最高测试温度可以达到125摄氏度袁在足够日常生活的使用袁而且它的体积非常小巧尧抵抗外界干扰的能力也比较强袁测试温度的误差非常小遥D S18B 20连接到核心控制模块的的PA 6和PA 7引脚上袁在初始化阶段时袁首先让Pi n_A 的时钟使能袁其次将PA 6和PA 7的引脚模式设置为输出模式袁为推挽输出模式遥初始化结束后袁通过D S18B 20的一条控制总线袁向传感器分别传输0xCC 尧0x44和0xBE 指令袁其中0xCC 这个指令执行的任务跳过R O M 曰0x44指令启动温度转换曰0xBE指令为读取图1智能鱼缸的总体构造图引脚类型连接设备功能PA 9尧PA 10U SA R 蓝牙无线模块与手机进行数据通讯PA 6尧PA 7G PI O 温度传感器获取水温度PB5G PI O 投食结构控制投食机构投食PB6G PI O 加热器控制加热袁使鱼缸中的水升温PB7G PI O 换氧机启动增氧泵PB8尧PB9G PI O 继电器模块打开鱼缸照明灯PA 2尧PA 3I 2C 显示器与显示屏进行连接袁进行显示PB 10G PI O 水位传感器检测鱼缸中的水位PB 11G PI O蜂鸣器报警表1单片机上各引脚定义和功能介绍图2温控模块逻辑图温度转换值遥它能输出数字信号的温度遥温度检测电路模块实现的功能是:当系统检测到缸中温度过低时袁驱动升温装置为缸中的水加热袁避免水温过低而导致缸中生物死亡袁当温度达到预定温度时袁关闭加热器遥其温控模块逻辑图如图2所示遥2.4光照度传感器光照传感器实现检测光照度功能的主要是依靠其内部的光敏电阻袁通过检测输入引脚模拟输入的电压袁由于光敏电阻的阻值会因光照度的变化而变化袁输出的电压会发生变化袁便可以检测光照度的变化情况遥因为光照度传感器的输出是电压袁电压并不是单片机能直接识别的数字量袁而是模拟量袁所以需要将光照度传感器的引脚连接到核心控制模块的A D 转换接口遥在初始化阶段袁首先将Pi n_A 的时钟使能袁将与光照度传感器与核心控制模块连接的PA 4引脚配置为模拟输入模式袁通过核心控制模块的数模转换渊A D C 冤来检测模拟输入的电压的变化遥由光照度传感器组成的水质检测模块实现的功能是:通过光照度传感器来感受水的浑浊成度袁当水质太差时袁发送信号驱动蜂鸣器进行报警遥光照度传感器逻辑图如图3所示遥2.5水位传感器水位传感器本装置采用非接触式的液体位传感器袁它不需要和液体直接接触袁所以它不会受到水垢或其他杂物的影响袁而且不会受到腐蚀液体对传感器的伤害袁极大的延长了使用的时间袁适用容器外壁不是金属的容器检测水位遥采用输出为高电平和低电平的传感器袁当感应到有液体的时候袁传感器输出为高电平袁没有感应到液体时输出低电平遥水位检测电路模块实现的功能是:当水位传感器检测到缸中水位过低时袁驱动抽水泵进行加水功能袁驱动蜂鸣器进行报警遥并更新状态遥当水位传感器检测到鱼缸中水位达到预设的最高水位时袁关闭加水泵遥水位检测逻辑图如图4所示遥2.6显示器模块显示器采用的是大小为2.8寸的TFT 液晶屏显示屏温度遥该液晶屏通过I 2C 总线连接袁可以显示字符与文字袁完全满足温度显示尧水位显示尧室温显示尧鱼缸状态等要求遥2.7开关模块开关模块分为手动开关与电子锁袁手动开关控制整体的电源接通与关闭袁电子开关是通过手机的远程控制来决定系统是否开启袁还保留手动控制的方法打开电子开关遥当手动开关开启时袁电源接通袁电源开始对鱼缸正常供电袁在远程控制的电子开关打开的同时袁系统开始正常运行遥2.8执行单元执行单元由LED 灯带尧换氧机等外围元件组成遥他们通过继电器与核心控制模块相连接袁其中继电器采用低电平触发的J Q C -3FF-S-Z 继电器袁在使用低电平触发的同时还具有光耦隔离袁抵抗外界的干扰的能力非常强袁而且驱动的能力比较强尧信号稳定袁输入的控制信号的电压范围是0-5V D C 袁可以负载250V 尧10A 的交流电或30V 尧10A 的直流电袁并且可通过指示灯判断开关的状态遥LED 使用三路控制袁为V CC 尧G N D 和信号线袁当继电器低电平控制LED 点亮袁高电平熄灭LE D 袁信号线用来控制LED 灯带所显示的颜色遥2.9按键模块按键模块采用的是4*4的矩阵键盘遥4*4矩阵键盘仅仅使用8个引脚即可检测16个按键是否被图3光照度传感器逻辑图图4水位检测逻辑按下袁故体积较小袁节省整体的空间遥软件中使用4*4编码键盘检测来检测是否有按键按下袁若有按键按下则通过扫描的方法去确定按下的键是哪一个键袁然后执行这个键对应的操作遥2.10系统复位系统复位操作就是按下单片机的复位按键后袁产生一个复位信号袁单片机收到复位信号后袁进入复位状态袁使单片机的中烧写的程序从执行m ai n 函数从头执行遥STM32单片机的复位端口为R E S袁在复位电路中:连接上拉电阻袁SW-PB为复位按键袁按下SW-PB后袁R E S引脚收到低电平信号袁系统进入复位状态遥当复位按键没有被按下时袁R E S引脚接在上拉电阻上袁为高电平状态袁单片机系统便正常工作遥系统复位按键电路图如图5可示遥3系统软件设计该鱼缸使用的编程语言为C语言袁在K ei l5 K el i uV i s i on5这个编程软件上编程袁以A R M公司的STM32F103作为核心控制模块遥多种传感器各司其职的检测鱼缸内部的环境情况袁将检测的参数通过G PI O接口传送到核心控制模块中袁核心内部模块将根据传入的信息进行相应的操作遥当手动开关打开后袁鱼缸会被供电袁此时核心控制模块启动板层驱动程序的初始化后袁初始化G PI O引脚模式尧时钟使能状态尧串口波特率尧定时器的初始化等操作遥初始化过后袁鱼缸的核心控制模块会开启由电子锁控制的模式袁当电子锁被打开后袁核心控制模块收到信号后袁单片机进入正常模式袁开始继续执行m ai n函数遥当电子锁未被打开时袁单片机进入休眠模式袁以较少的能量消耗维持单片机运行袁等待电子锁被打开遥其中袁m ai n为程序中的主函数袁m ai n函数中首先进行对各个模块的初始化工作袁其中包括了G PI O引脚初始化尧延时函数初始化尧串口波特率初始化和中断优先级初始化等一系列的正常工作前对所使用单片机功能的初始化遥初始化完成后袁m ai n函数将调用各个模块工作所需要的子程序袁如温度检测子程序尧判定温度是否过低或过高的子程序等等袁将所有鱼缸中的传感器所传回的信息进行判断袁判断后返回对应的返回值袁再根据返回值的不同从而让核心控制模块执行不同的操作袁根据返回值袁核心控制模块也会将当前鱼缸中的状态通过屏幕反馈给用户遥此鱼缸的程序共有三种操作模式供用户选择使用袁分别为自动模式尧手动模式和远程模式遥当鱼缸正常启动时袁会直接进入自动模式袁自动进行对鱼缸的检测和驱动其他执行单元进行操作袁与此同时智能鱼缸的用户也可以通过使用手机与智能鱼缸的蓝牙模块进行连接后袁会将操作模式由自动模式切换为远程模式袁用户也可以通过4*4的矩阵键盘来控制核心操作模块的参数袁操作模式便会切换为手动模式遥3.1自动控制当核心操作模块被供电且电子锁处于打开状态时袁系统将自动进入自动模式袁自动进入m ai n中函数中按顺序执行程序中的命令遥当系统处于自动模式时袁核心操作模块会收到来自通过G PI O连接的水温传感器尧室温传感器尧光照度传感器尧非接触式水位传感器传回的参数遥其中袁水温传感器会返回此时鱼缸中的水温袁当传回的温度低于系统预设的温度时袁核心操作模块会使用通过G PI O连接的继电器模块来控制加热棒的使能从而进行对鱼缸中水的加热袁同时核心操作模块会将温度传感器返回的温度和此时加热器是否开启的信息通过显示屏显示出来袁当STM32F1单片机接受到温度传感器所检测到的温度到达预设温度袁若此时加热棒处于加热状态袁则停止加热袁LE D显示屏会同步显示温度和加热棒开关情况曰当STM32F1单片机接收到水位传感器为缺水状态袁则进行报警袁通过继电器驱动水泵进行加水功能袁同时LED显示屏会同步显示当前状态曰当单片机接收到定时器达到预设值时袁则驱动舵机将鱼食投入鱼缸中袁之后将数据显示在LED显示屏上遥3.2手动操作当核心操作模块通过对4*4矩阵键盘的扫描程序中检测到有按键被按下时袁系统将自动切换为手动操作遥可以通过外置的矩阵键盘来设置鱼缸中所需要的水温最高温度与水温最低温度尧自动喂食间隔尧换氧机的启动尧LE D灯带的启动与颜色尧水位最低阈值与最高阈值尧水泵的启动等操作袁优先级为最高遥3.3远程操作当用户使用手机与鱼缸中的蓝牙模块进行连图5系统复位按键电路图接后袁鱼缸会由自动模式切换为远程模式袁通过手机向蓝牙模块发送信号从而进行对鱼缸的远程控制功能遥远程模式与手动模式不同袁想要实现鱼缸的远程操控的功能袁就需要对实现远程操作的信号和指令的传送方式进行选择遥因远程信号的发射器与鱼缸使用的远程信号接收器的距离比较近袁且没有较多的障碍物和遮挡的物体对信号进行阻拦袁所以本文便采用日常中比较常见和经常使用的B l uet oot h 渊蓝牙冤就可以实现鱼缸的远程操控的功能遥因需要使用手机与鱼缸的蓝牙模块连接袁为用户使用的便捷性和简单化袁于是通过使用A ndr oi d St udi o 制作了安卓手机使用的A PP 袁其主要功能有野控制加热器冶野控制灯光冶野其他模式选择冶野显示当前鱼缸状态冶等遥利用单片机中的串口通信功能袁实现了蓝牙模块与核心控制模块信息的交互袁从而进一步实现了远程操作控制鱼缸的核心控制模块从而控制鱼缸的功能遥鱼缸通过蓝牙进行远程对鱼缸控制的结构图如图6所示遥4智能鱼缸远程控制A P P 设计本设计所使用的手机端远程控制A PP 是由A ndr oi d St udi o 软件设计实现的袁该软件主要实现安卓系统的软件设计和开发袁采用K ot l i n 作为主要编程语言遥该A PP 设计的A ct i vi t y 中主要使用R ecy 鄄cl er V i ew 控件袁R ecycl er V i ew 是很常用的一种数据展示的控件袁它与传统使用的Li s t V i ew 相比较袁不但可以轻松地实现和与Li s t V i ew 相同的滚动显示功能袁还优化了Li s t V i ew 中的不足之处袁成为本程序使用A ct i vi t y 中优先使用的控件遥A PP 中使用R ecycl er V i ew 作为一个列表视图袁并且智能鱼缸中每个功能的展示的条目布局是一致的袁因此在创建i t em 的布局时袁每一个区域都对应了一个图片控件和一个文本控件的展示和点击跳转布局的点击事件袁创建监视器创建点击事件进行布局的跳转袁跳转到不同的设置界面遥传感数据监测页面袁R ecy 鄄cl er V i ew 控件把鱼缸各区域的传感数据展示到了界面中袁看起来结构清晰袁也更加美观遥基于STM 32的智能鱼缸app 设计界面如图7所示遥5结语本文基于STM 32单片机控制的智能鱼缸采用STM 32F103ZE T6单片机作为主控芯片袁实现了鱼缸的定时投喂尧水温调节尧智能增氧尧自动换水等功能袁同时也可以满足用户远程控制的需求遥该系统具有操作简单尧性能稳定袁人机交互更加直观等特点遥随着智能家居的快速发展袁智能化鱼缸的发展前景十分可观袁具有良好的市场价值遥要要要要要要要要要要要要要要要要要要要参考文献院也1页张杰斌,谢泽奇.基于ST M 32的宠物智能投喂装置的设计与实现[J ].科技创新与应用,2021,35(10):93-95.也2页李金武,宋新爱.智能鱼缸自动控制系统设计与实现[J ].智能计算机与应用,2020,6(03):284-287.也3页邱义.基于ST M 32的智能鱼缸远程控制系统设计[J ].信息技术与信息化,2020,27(10):230-232.也4页何颖,唐幸洪,张法强,等.多功能智能鱼缸控制系统的研究与设计[J ].电子制作,2019,55(21):45-47.也5页曹益豪.基于单片机的智能鱼缸温控系统设计[J ].机电信息,2019,15(11):11-12.也6页刘伟,林开司,刘安勇.基于物联网的鱼缸智能控制系统设计与实现[J ].淮海工学院学报(自然科学版),2016,25(04):1-4.也7页向镍锌,郭平,曹旬.基于ST M 32智能鱼缸监控系统的设计[J ].科技视界,2020,45(31):97-99.图6蓝牙远程控制结构图图7基于STM 32的智能鱼缸app 设计界面。

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。

开发研究基于单片机的智能生态鱼缸的设计杨雨生，吴丽波,龙明彤，周爽,史记源，黄洋，刘峥(吉林工程技术师范学院，吉林长春130052)摘要:系统采用STC12C5A系列单片机作为中央处理器控制的,系统内的单片机将液位检测模块反馈的数据经过处理并且计算出水位高低并利用单片机定时中断自动换水、自动喂食、使用DS18B20温度检测模块对水温进行实时检测并通过12864液晶显示模块进行实时显示,使我们能够更加直观地观察水温是否在适宜范围内O 该系统可让用户放心地外出旅游或出差，从而给用户生活带来了极大的便利。

关键词:单片机；自动控制针对鱼类生活环境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。

因此本文设计了一种新型的智能鱼缸监控系统。

1系统的总体设计方案本系统以STC12C5A60S2单片机作为核心处理器,同时以DS18B20温度检测模块、12864液晶显示模块、液位检测模块、自动喂食模块、DS1302时钟模块作为外接传感器，设计一款适合多种鱼类生存的智能控制系统。

首先根据系统的工作环境、控制对象等确定最佳的设计方案,将软件部分与硬件部分进行划分,使其各自完成相应的功能,形成系统研究的初步模型。

本设计的智能控制系统主要特点是:(1)以单片机作为核心处理器，将各个传感器检测的信号进行相应的运算,能够实现自动控制。

(2)人机交换界面采用12864液晶显示模块进行显示，操作简单、方便。

(3Wf®程监控，将裁传感器采集的数据实时传输到终端。

2系统硬件的选择由于市场上芯片的种类繁多且复杂，因此在选择芯片的时候，我们要以“性价比高'、'操作简单”为原则进彳謎取,要选择既适合本系统运行、又可靠的芯片和电子元器件，从而进行合理的电路设计并进行相应的调试。