多功能观赏鱼缸智能控制系统的设计

智能水族箱的设计智能水族箱是一种结合了现代科技和养殖技术的创新产品。

它不仅仅是一个普通的水族箱，而是通过智能化的设计，提供了更便捷、智能的养鱼体验。

1. 远程监控和控制智能水族箱设计了远程监控和控制系统，使得用户可以随时随地通过手机或电脑来监控和控制水族箱。

用户可以实时查看水族箱内的水质情况、温度、氧气含量等参数，并可以通过系统控制设备来调整水质和环境，确保鱼儿的生活条件。

2. 自动喂食系统为了方便用户，并保证鱼儿的饮食准确和规律，智能水族箱设计了自动喂食系统。

用户可以根据鱼儿的需求和饮食惯，设定喂食时间和喂食量。

系统会自动按照设定的时间和量给鱼儿喂食，不需要用户手动操作。

3. 智能化养殖指导智能水族箱还提供了智能化的养殖指导功能，以帮助用户更好地照顾鱼儿。

系统会根据鱼儿的品种和健康状况，给出相应的养殖建议和提醒。

比如合适的水温范围、饲料选择等，以帮助用户提高鱼儿的养殖成功率。

4. 多样化的设计风格智能水族箱的设计还注重美观和实用性。

它提供了多样化的设计风格和外观，以满足不同用户的需求和喜好。

用户可以根据自己的家居风格和个人喜好选择不同款式的智能水族箱，让其更好地融入家庭环境。

5. 环境保护和可持续性智能水族箱的设计也注重环境保护和可持续性。

它使用高效节能的设备，减少能源消耗。

同时，智能水族箱还提供了水质循环和过滤系统，确保水质清洁，并减少对外部环境的影响。

总之，智能水族箱的设计创新了传统的水族箱概念，提供了更便捷、智能和可持续的养鱼体验。

它不仅能满足用户的需求，还能保护环境，提高养殖的成功率。

希望智能水族箱能够在未来得到更广泛的应用和推广。

arduino的智能鱼缸监测系统设计
Arduino的智能鱼缸监测系统设计主要包括以下内容:
1.硬件系统：主要由Arduino微处理器、温度传感器、水位传感器和可编程逻辑控制器等硬件装置组成，它们之间以标准串口连接相互沟通；
2.软件系统：利用ArduinoIDE开发工具，来根据不同需求设计不同程序，对硬件和传感器进行编程，使整套系统能够实现实时应用；
3.物联网系统：由控制器、Wi-Fi模块和其他传感器组成，该模块在实时监测系统中起到重要作用，将鱼缸的信息传送到控制平台上实现远程控制；
4.远程控制平台：用户可以在远程控制平台上实时查看鱼缸的温度、水位、pH值等参数，并能够实现远程操作；
5.传感器系统：传感器系统由多个传感器组成，主要用于测量水箱温度、水位、PH值等，它们还可以用来检测水质，探测鱼缸中存在的有害气体；
6.安全保障系统：系统外部设有安全管理功能，可以有效的检测鱼缸的参数，并根据设定的参数值自动调节，以保证鱼缸的安全运行。

总之，Arduino的智能鱼缸监测系统设计的核心就是利用Arduino的核心处理器来控制传感器、控制器和物联网系统，同时利用远程控制平台来实现对鱼缸参数的实时监测和远程操作，以保证鱼缸的安全运行。

基于单片机的鱼缸控制器设计摘要本文是基于单片机的鱼缸控制器的设计，目前市场上有各种各样的观赏类的鱼缸，进入了不同的应用场合，如家庭、宾馆和商场等等，但现有的鱼缸一般需要人为的操作，比如水温的检测、水循环、鱼儿喂食和液位控制等，给人们带来了很大的不便。

本论文就是基于这一现状，分析和研究目前大多数的鱼缸的控制设备和现状，提出了一种新型的基于单片机控制的自动化鱼缸控制器，该控制器是以单片机为核心，再结合传感器技术，可以实现多种功能，包括温度控制、水位检测、氧含量控制、灯光照明等，真正做到了自动化控制。

整个控制系统分为两部分，一是以单片机AT89C52为核心，主要是实现对各种控制参数的设置、显示、处理和存储等。

二是输入输出部分，主要是采集系统所要求的各种参数和检测信号，并将核心芯片传输的信号进行执行，设计出硬件电路和软件电路，综合实现鱼缸控制的集中管理。

通过对所设计的系统进行较长时间的运行和测试，结果表明所设计的系统可以实现要求，并且其具有系统运行稳定可靠、操作简单、设计灵活、成本低廉和结构简单等特点，可以广泛的应用于家庭类的观赏性鱼缸。

关键字：单片机，自动化，鱼缸，控制系统The Designer of MCU-based tankABSTRACTThis article is based design automation aquarium, there are a variety of ornamental fish tank on the market today, into the different applications, such as home, hotel and shopping and so on, but the existing tanks generally require human operation , such as water temperature detection, water cycle, fish feeding and level control, to bring a lot of inconvenience. This paper is based on this situation, analysis and research equipment and the current status of control of most of the fish tank, we propose a new tank based automation microprocessor controlled, the system is core, combined with sensor technology, set multiple technologies and control functions in one, including thermostat, automatic feeding, automatic water change, automatic lighting, the perfect automated control. The whole control system is divided into two parts, one is the AT89C52 as the core, it is to achieve a variety of control parameters setting, display, processing, and storage. Second, the input and output section, mainly a variety of parameters and detect signal acquisition system requires, and will be executed, hardware design schematics signal transmission core chip and software design, integrated centralized management control tank.Based on the design of the system for a long time to run and test results show that the proposed system can achieve requirements and having the system is stable and reliable, simple operation, design flexibility, low cost and simple structure, etc., can be widely used in the family class of ornamental fish tank.KEY WORDS: MCU,automation,fish tank,control system目录前言1第1章概述21.1 研究的意义21.1.1 自动化鱼缸21.1.2 自动化鱼缸应用情况与意义21.2 现状31.2.1 功能分类31.2.2 单片机的应用31.2.3 控制系统与特点41.3 论文的主要工作41.3.1 设计任务51.3.2 设计方案5第2章控制方案62.1 自动化鱼缸的控制原理分析62.1.1 应用方向62.1.2 控制原理62.1.3 控制要求72.2 控制参数与性能指标72.2.1 温度72.2.2 水位82.2.3 光和氧气82.3 设备造型82.3.1I/O点分析82.3.2 单片机的选型92.3.3 电源的选择92.3.4 继电器的选择102.4 总体方案10第3章系统硬件设计133.1 硬件的总体结构133.2 主从机的电路设计143.3 各个模块的硬件设计153.3.1 时钟电路模块的设计163.3.2 键盘与显示模块的设计163.3.3 温度控制模块的设计163.3.4 数据存储电路的设计18第4章系统软件设计194.1 设计容与方法194.1.1 设计容194.1.2 设计方法194.2 主程序的设计214.3 中断服务子程序的设计224.4 时间显示和温度读取程序的设计234.4.1 显示时间的设计234.4.2 温度读取的设计23第5章系统的抗干扰设计245.1 硬件电路的抗干扰245.1.1 单片机控制系统出错的原因245.1.2 电路的抗干扰设计245.2 软件电路的抗干扰255.2.1 数据采集软件的抗干扰255.2.2 输出通道的抗干扰255.2.3 程序执行过程的抗干扰26结论28辞29参考文献30附录30外文资料翻译40前言本次课题主要是完成基于单片机的鱼缸控制器的设计，针对于目前市场上的鱼缸情况，其在很大程度上都需要人为的操作，而本次论文的主要工作与目的，便是通过将单片机与传感器技术相结合，将人们从操作上解放出来，实现鱼缸的自动化控制，使得其控制更加稳定、灵活和方便。

本技术公开了一种智能鱼缸控制系统，包括鱼缸本体，以及设置于鱼缸内部的控制器、传感器模块、通信模块、加热模块、自动投料模块、换水模块、加氧过滤模块、音乐模块以及用于控制鱼缸的终端模块；所述控制器与所述传感器模块、通信模块、自动投料模块、换水模块、加氧过滤模块、音乐模块电性连接。

本技术能够通过各种模块组合来实现集温控、投食、换水、加氧过滤为一体的简易智能鱼缸系统，通过设置音乐模块，使金鱼放松，增加进食。

本技术结构简单、成本低廉、实用性强，具有良好的应用前景，并且本技术制造成本较低，还可以通过智能手机远程观测鱼缸并控制智能鱼缸做出相应操作，方便了用户实时对鱼缸进行管理。

权利要求书1.一种智能鱼缸控制系统，其特征是，包括鱼缸本体，以及设置于鱼缸内部的控制器、传感器模块、通信模块、加热模块、自动投料模块、换水模块、加氧过滤模块、音乐模块以及用于控制鱼缸的终端模块；所述控制器与所述传感器模块、通信模块、自动投料模块、换水模块、加氧过滤模块、音乐模块电性连接。

2.根据权利要求1所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征是，所述传感器模块包括溶解氧传感器、水温传感器、PH值传感器、悬浮固体浓度传感器和水压传感器。

3.根据权利要求1所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征是，所述加热模块为加热器。

4.根据权利要求1所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征是，所述音乐模块为MP3播放器。

5.根据权利要求4所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征是，所述音乐模块外部设有防水机构。

6.根据权利要求1所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征是，所述控制器为单片机。

7.根据权利要求6所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征是，所述单片机为STC89C52。

8.根据权利要求1所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征是，所述终端模块为智能设备，包括智能手机、平板电脑。

技术说明书一种智能鱼缸控制系统技术领域本技术涉及一种智能鱼缸控制系统，属于智能控制技术领域。

背景技术随着人们生活水平的不断提高，家庭养鱼称为一种普遍的生活方式。

基于手机遥控的智能鱼缸控制系统的设计作者：何锋兰慧来源：《电脑知识与技术》2024年第18期关键词：鱼缸水温控制；自动换水；自动喂食；Wi-Fi通信；手机遥控中图分类号：TP311 文献标识码：A文章编号：1009-3044（2024）18-0040-030 引言随着人们生活水平的提高，对生活品质的追求也越来越高，许多人开始在家中饲养观赏鱼。

不同类型的观赏鱼对生活环境的需求各异，例如淡水鱼与深海鱼需要不同的水温，食物也不相同。

为了满足不同客户的需求，目前市场上的鱼缸通常增加了如水温控制、充氧控制、过滤控制等功能[1-2]。

然而，由于产品繁多且功能未集成在同一个系统内，本文根据当前市场需求，设计了一种集水温控制、自动换水、自动喂食等功能于一体，并具备手机遥控功能的智能鱼缸控制系统。

1 整體设计智能鱼缸的原理框图如图1 所示，主要包括：STM32F103C8T6 最小系统、水温检测、水位检测、OLED显示、自动喂食、自动加热、自动换水、Wi-Fi通信、手机App等模块。

1.1 主控电路本文采用STM32F103C8T6最小系统板作为主控电路。

该最小系统主要由STM32单片机、电源、时钟电路和复位电路组成。

其特点是体积小、功耗低、性价比高、计算能力强，内部自带12位AD转换，数据处理速度快，精度高[3，7]。

1.2 温度采集电路设计温度采集电路采用NTC热敏电阻作为水温传感元件。

通过单片机ADC采集其变化的电压并转换成对应的ADC 值，最终根据公式计算出当前的水温。

NTC热敏电阻在本系统中连接如图2所示，其中ADC 接口为STM32的PA3口，NTC的两个接口分别连接热敏电阻的两端。

1.3 水位采集电路设计水位采集电路采用HC-SR04超声波测距模块，其Trig与单片机的PA5引脚相连，Echo与STM32单片机的PA4引脚相连。

超声波通过其中一个发射管发射出去，当超声波接触到被测面后反射回来进入接收管。

智慧养鱼系统设计设计方案智慧养鱼系统设计方案一、项目概述智慧养鱼系统是基于物联网和人工智能技术的一种养殖管理系统，主要用于监测水质、控制温度、喂食和记录数据等功能，以提高鱼类养殖效益和管理效率。

二、系统结构智慧养鱼系统包括以下模块：1. 鱼类监测模块：通过物联网技术实时监测鱼类的活动情况、体温和生长状况，并记录相关数据。

2. 水质监测模块：使用传感器监测水质指标，如温度、PH值和溶解氧等，通过网络将数据传输至中控服务器。

3. 供氧模块：根据水质数据自动控制氧泵的工作，维持鱼缸内的氧气浓度。

4. 料盘模块：根据预设的喂食计划，自动喂食鱼类，并记录喂食量和频次。

5. 数据分析模块：将监测到的数据进行分析，提供数据报表和建议，协助管理者做出决策。

三、系统设计1. 鱼类监测模块：鱼类监测模块使用智能摄像头或传感器等设备，实时监测鱼类的活动和生长情况，将数据传输至中控服务器进行分析和记录。

2. 水质监测模块：水质监测模块所使用的传感器能够实时检测水质指标，并将数据传输至中控服务器。

中控服务器根据一定的算法进行数据分析，判断水质是否达标，并及时发出报警。

3. 供氧模块：供氧模块通过控制氧泵的开关来控制鱼缸内的氧浓度。

中控服务器会根据水质数据来自动调整氧泵的工作状态，以确保鱼类得到充分的供氧。

4. 料盘模块：通过设置喂食计划和连接喂食装置，中控服务器能够自动喂食鱼类，并记录喂食量和频次。

同时，中控服务器会根据鱼类的生长情况和饲料消耗量，自动调整喂食计划。

5. 数据分析模块：中控服务器将监测到的数据进行分析统计，并生成数据报表和建议。

管理者可以通过手机APP或电脑登录系统查看相关数据和报表，并根据数据和建议做出养殖决策。

四、系统优势1. 自动化管理：智慧养鱼系统能够实现自动监测水质、喂食和供氧，减轻人工管理的负担，降低养殖成本。

2. 实时监测：系统能够实时监测鱼类的活动情况和水质指标，及时发现异常情况，并通过报警提醒用户。

智能鱼缸要完成的工作主要包括水温的自动调节以及自动换水，针对这些工作，本设计要解决的问题主要有以下几个方面：①水温的检测问题；②水温的调节问题；③水位的检测问题；④自动换水的实现问题。

1 总体设计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。

本设计的目标是自动的调节水温到适合鱼的范围，要解决的问题主要有温度的检测与调节以及自动的完成换水的工作，为此本设计设置了中央控制系统、传感器系统以及执行系统。

其中中央控制系统由单片机构成，主要负责信息的接收与转化以及命令的发布的工作。

传感器系统包含温度传感器以及液位传感器，其主要工作为监测环境信息并将该信息传递给中央控制系统。

执行系统包括加热棒以及水泵，其要完成的任务为水温的调节以及自动换水的工作。

本设计的结构框图如图1所示。

本设计中单片机的型号为STC89C52，温度传感器的型号为DS18B20，对于液位的检测，本设计利用两个红外传感器代替液位传感器对液位的上限以及下线进行监视。

由于单片机的输出功率很小，难以直接启动加热棒，因此本设计中利用继电器作为二者之间命令传输的桥梁。

本设计中的抽图1 系统结构框图2 硬件设计单片机：单片机在控制领域的应用非常广泛，自其诞生之日起就受到了广泛的关注，其应用已经渗透到了社会的方方面面。

单片机经过这近50年的发展，技术日趋成熟。

本设计利用的为STC89C52，该种单片机属于51系列单片机，其在功耗、操作操作方面优势明显，很适合初学者。

温度传感器：温度传感器用于测量温度并将该信息进行转换和传递，其测量温度的主要原理为金属的电阻值随着温度的变化而变化，并且其对应关系为一对一的关系，并且其有两种变化类型，一种是电阻随着温度的升高而变大，另外一种正好相反。

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。

• 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。

.WORD版本. 基于单片机的智能鱼缸的设计与实现毕业设计 目 录

摘 要 ........................................................... I Abstract .......................................................... II 1 绪论 ............................................................. 1 1.1课题背景 .................................................... 1 1.2国外研究现状 ................................................ 2 1.3研究目的 .................................................... 3

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 ................................................ 5 2.3.1 Android智能手机平台概述 .............................. 5 2.3.2 Android手机平台的特点 ................................ 5 2.3.3 Android系统软件架构 .................................. 5

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。

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。

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。

智能鱼缸方案近年来，智能家居技术的迅速发展，给人们的生活带来了很多便利和创新。

智能家居并不仅仅局限于智能灯光、智能音响等设备，还延伸到了智能鱼缸领域。

智能鱼缸方案，作为现代人追求高品质生活的一部分，可以让养鱼变得更加简单和有趣。

智能鱼缸方案主要通过应用互联网、物联网和人工智能技术，使鱼缸能够智能化运作。

首先，它能够远程控制和监控鱼缸状态。

通过智能手机等终端设备，鱼缸主人可以随时了解鱼缸水温、鱼儿的健康状况以及水质等信息。

这样一来，无论主人身处何地，都能够对鱼缸进行实时监控和管理，随时进行调整和维护。

其次，智能鱼缸方案还能够自动化喂食和调控水质。

通过智能喂食器，可以根据设定的时间和份量，自动给鱼儿投喂食物。

同时，智能调控系统还能够根据水质监测数据，自动添加水质调节剂，确保鱼缸水质的稳定和良好。

这大大降低了主人的繁琐操作，同时也提升了鱼儿的生存环境。

除了便利的功能，智能鱼缸方案还注重提供更好的观赏体验。

一些智能鱼缸方案在设计上非常注重用户体验，一方面通过高清晰度显示屏或全透明的设计，提供更清晰的观赏效果；另一方面，可以通过灯光、音乐等功能，营造出更逼真的水下生态环境，让人仿佛身临其境。

有的智能鱼缸方案还结合了VR技术，让养鱼不再局限于鱼缸内部，而是能够通过虚拟现实技术，探索更广阔的水下世界。

然而，智能鱼缸方案也面临一些挑战和问题。

首先是安全性问题。

随着智能设备的普及，网络安全问题也成为人们关注的焦点。

如果智能鱼缸方案的系统被黑客攻击或者出现故障，可能导致鱼儿的生命安全受到威胁。

因此，在智能鱼缸方案的开发中，必须高度重视产品的安全性和稳定性。

其次是成本问题。

与传统的鱼缸相比，智能鱼缸方案的价格往往更高。

除了硬件设备的成本之外，智能化技术的研发和运营也需要大量的资金投入。

目前，智能鱼缸市场还处于发展初期，普及率相对较低，因此，规模效应尚未得到充分发挥，导致产品价格偏高。

在未来，随着市场的成熟和技术的进一步发展，相信智能鱼缸方案的成本会逐渐下降，更多普通消费者能够接触到智能鱼缸。

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。