基于51单片机的智能鱼缸控制系统的设计与实现
(完整版)基于单片机的智能鱼缸的设计与实现文献综述
单片机技术、传感器信息采集技术与Android技术简介李洋（一）智能鱼缸概述随着人们生活水平的不断提高，家居环境或是休闲娱乐场所都安装各种各样的观赏型鱼缸，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。
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：换水器、加氧泵等改善水质的设备，但是它们大多是非智能化的、单独工作的器件。
如果仅仅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，并且不便于管理控制，该系统则是从系统集成开发的角度进行设计和开发，根据当前市场上的需求，形成了一套集自动充氧、自动水位控制进排水、灯光照明和自动喂食等功能为一体的控制系统。
系统以STC12C5A60S2 单片机为核心，实现对鱼缸的集中控制和管理，并通过手机端APP与人进行信息交互。
（二）嵌入式技术1.嵌入式技术简介嵌入式系统被定义为:以应用为中心、以计算机技术为基础、软硬件可裁剪、适应应用系统，对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。
嵌入式系统主要由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等4个部分组成，它是集软硬件于一体的可独立工作的“器件”。
嵌入式系统是一种面向应用、功能定制、资源受限、响应要求高、性能稳定、无自举开发能力，由硬件和软件两部分构成的专用计算机系统。
“嵌入性”、“专用性”与“计算机系统”是嵌入式系统的三个基本要素，应用对象系统指嵌入式系统所嵌入的宿主系统。
2.嵌入式技术发展环境美国著名未来学家尼葛洛庞帝1999年1月访华时预言，4～5年后嵌入式智能(电脑)工具将是PC和因特网之后最伟大的发明。
嵌入式技术已进阶成智能核心的关键性技术，随着云端运算的技术与环境逐渐成熟，各国政府均倾全力推动物联网、泛在网甚至未来网络的发展，牵动信息科技产业的技术发展走向。
智能系统已向具备更方便的使用介面，支援各式无线网络传输与容量更大的储存装置。
基于单片机的鱼缸温度控制系统设计
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。
鱼缸智能控制系统设计与实现
功 率放 大芯 片
继电器 （温控）Ｉ Ｉ继电器 （灯光 ）ｌ Ｉ继 电器 （增氧）ｌ Ｉ继 电器 （抽水）
图 １硬件结构框图
３ 软件 部分 设计 软件作为设计控制系统 的一个非常重要环节 ，灵活性很强 ，
可 以按照 系统要求 和其 功能进行变 化 。软件 是采用 模块化 的设 计 结构，各个 功能 程序 需要分别编 写用于 调试 。每个 模块在 调 试 成功之 后，将所 有 的模 块组合 连接起 来，组成 系统软件 。这 种设计有助于程序代码进行优化 ，而且便于维护 、编程和调试 。
…
４ 结论 通过软件调试 以及硬件实物 的制作 ，基本达到 了预期 目标 ，
可 以实现对 鱼缸温 度 的实 时监控和 控制 ，并且可 以控制一 些辅 助 设备 的启动和停 止。本系 统存在 一些优 点的 同时也存在着 一 些不足 ，优点有 ：
（１）成本低廉 ，功能实用 ，可 以基本满足对鱼缸控制 的要求 。 （２）红外遥 控 ，操作 方便，用户不用 走到鱼缸面 前，可在 家 中任意地方直接用手 中的遥控器控制鱼缸 。 不足有 ： （１）控 制方式不够 完善，依靠继 电器 控制鱼缸 的温 度，会 使加热装置频繁启动停止 ，容易加快设备损耗 。 （２）功能不够全面 ，在 以后 的设计 中可 以针对鱼缸 的水 位 进行检测 ，水位低时可 以自动注水 ，以达到完全 自动化控制 。
１ 引 言 智能 鱼缸是新 概念 的高档 鱼缸 。智 能鱼缸解 决 了传 统鱼缸
饲养及 照料 的困难 ，并所 有 的功能实现 全 自动 化供给 。更好地 饲养热 带鱼 ，智能鱼缸满 足热 带鱼 的所 有生存 条件 。让 更多人 成为养鱼爱好 者是水族用户 的首要选择 。智 能鱼缸可用于装饰 、 观 赏等 ，如装饰 客厅 、书房、办 公室 、公共场所 等地 方 ：智 能 鱼 缸完美 呈现 热带鱼 的绚丽 多姿，可 当夜灯 、装 饰 品、加 湿器 使 用；放松 心情 、缓解压 力、消除 学习及 工作 中的眼睛 疲劳 ； 通过 交流 饲养热 带鱼知识 拉近人 与人之 间的距离 ，是用于馈 赠 亲朋 好友 的最佳 品 因此 设计一个 系统 成本低廉 ，功能全 面 ， 并且 可 以远 距离红 外遥控 ，能为用户 提供 了更多 的方便和舒 适 的智能鱼缸非常重要 。
基于单片机的智能鱼缸温控系统设计
基于单片机的智能鱼缸温控系统设计摘要本文针对传统鱼缸温控系统的不足，提出了一种基于单片机的智能鱼缸温控系统设计方案，该系统具有自动控制、实时监测、定时提醒等特点，可实时保持鱼缸水温在合适的范围内，保障鱼类健康成长。
本文首先对传统温控系统的缺陷进行介绍，然后详细阐述了智能鱼缸温控系统的硬件设计和软件设计，最后进行系统实验验证。
关键词：智能鱼缸，温控系统，单片机，健康成长，实时监测AbstractThis paper proposes a design scheme of intelligent fish tank temperature control system based on single chip microcomputer to solve the shortcomings of traditional fish tank temperature control system. The system has the characteristics of automatic control, real-time monitoring, timing reminder, etc. It can keep the water temperature offish tank in the appropriate range in real time, and ensurethe healthy growth of fish. Firstly, the deficiencies of traditional temperature control system are introduced. Then, the hardware design and software design of intelligent fish tank temperature control system are elaborated in detail. Finally, the system experiment is verified.Keywords: intelligent fish tank, temperature control system, single chip microcomputer, healthy growth, real-time monitoring1. 引言鱼类是人们生活中非常重要的食品来源，鱼缸的养殖已经成为一项风靡全球的爱好。
基于单片机的智能鱼缸温度控制系统的设计
开发研究基于单片机的智能鱼缸温度控制系统的设计黎涛,金亚玲(沈阳工学院，辽宁抚顺113122)摘要：对特定空间内(鱼缸)温度的精准控制进行研究。
系统通过温度传感器检测到的温度信号传送给采用单片机控制芯片，与键盘中输入的设定温度相比较，通过PID进行调节运算,达到预期值，并将输出的温度值通过显示模块显示出来。
关键词:温度控制；单片机；显示模块；pid控制1控制系统及算法设计本次设计将采用的是32位的STM32F407嵌入式微控制器完成智能鱼缸的设计。
本设计采用经典的PID算法来控制加热丝的功率及阀的开度，以保证能够快速响应。
控制的过程为，选取基准温度值撚后以一定的时间间隔作为时间定时器的时间周期,每个时间周期进行一次采样鱼缸的温度和加热箱的温度,得到误差值进行反馈，再进行相应的PID调节控制，计算过程中有2个参数，一个是偏差值,一个是控制的输出值，需要注意。
具体的PID程序流程如图］所示。
2外围电路设计2.1LCD显示图1PID软件流程图本设计选用TFT-LCD模块作为本次设计的显示模块。
接线如图2所示。
2.2驱动电路脉宽调制(PWM,Pulse Width Modulation)是根据面积相等的原则，在时间周期不改变的前提下,改变对应的导通时间，得到不同导通宽度的一种控制方法。
采用脉冲宽度调制可以方便的调节出输出电压的大小，进而来控制阀门的开度及加热丝加热的功率。
驱动电路接线图如图3所示。
作者简介:黎涛(1997-),男，安徽宿松人,沈阳工学院本科在读学生.通讯作者:金亚玲(1978-),女，辽宁沈阳人，沈阳工学院教师，副教授,硕士学位，研究方向：智能控制.蜂鸣器。
3结束语本文采用的器件均为低成本、可靠的,尤其是使用“一个总线”设备进行温度和湿度测量反映在快速，准确和低接线的优点，使大棚温度控制在最适合的植物生长环境,MW 很好的应用前景。
2.3摄像头本®采用OmniVision公司生产的一颗1/4寸的CMOS UXGA(1632xl232)图像传感器用以监控鱼缸的实时变化情况。
基于51单片机热带鱼自控水族箱设计报告
《ARM实际应用系统开发》课程设计报告专业：电子信息班级： 0 8 1组别：第二组指导教师：殷群姓名：莫相唯学号：200816022109目录1.摘要 (3)2.前言 (4)2.1．目的与意义 (4)2.2．设计要求 (4)3.总体设计 (4)3.1.STC90C516RD+ (4)3.2.DS18B20 (5)3.3.液晶屏1602A (7)4.总结 (8)5.心得体会 (8)本次课程设计，我们小组利用51单片机，以STC90C516RD+为控制中心，实现了LCD液晶屏的显示控制，用P3.7口实现鱼缸里水温的实时测量，用P2.0口实现鱼缸水位的实时测量，用P1.1和1.2口实现了对片外扩展的继电器的控制，从而使外部继电器能够控制加热棒对鱼缸里水的加热，并且能够控制电磁阀在鱼缸缺水的情况下对鱼缸实施加水，通过4*3矩阵键盘实现最高水温和最低水温的调整，在水温高于规定的最高温度时，P3.2口控制的蜂鸣器能够报警。
2.1．目的与意义《ARM实际应用系统开发》是一门技术性、应用性很强的学科。
如果不在切实认真地抓好学生的实践技能的锻炼上下功夫，单凭课堂理论课学习，势必出现理论与实践脱节，学习与应用脱节的局面。
任随书本上把单片微机技术介绍得多么重要、多么实用、多么好用，同学们仍然会感到那只是空中楼阁，离自己十分遥远，或者会因此而对它失去兴趣，或者会感到它高深莫测无从下手，这些情况都会令课堂教学的效果大打折扣。
《ARM实际应用系统开发》的目的就是让同学们在理论学习的基础上，通过完成一个涉及MCS-51单片机多种资源应用并具有综合功能的小系统目标板的设计与编程应用，使学生不但能够将课堂上学到的理论知识与实际应用结合起来，而且能够对电子电路、电子元器件、印制电路板等方面的知识进一步加深认识，同时在软件编程、程序调试、焊接技术、相关仪器设备的使用技能等方面得到较全面的锻炼和提高，为今后能够独立进行某些单片机应用系统的开发设计工作打下一定的基础。
基于单片机的智能鱼缸温控系统设计
基于单片机的智能鱼缸温控系统设计智能鱼缸温控系统是一种基于单片机技术的创新设计，旨在为鱼缸提供稳定的温度环境，以促进鱼类的生长和健康。
本文将详细介绍智能鱼缸温控系统的设计原理、硬件组成和软件实现，并对其在实际应用中的效果进行评估和分析。
一、引言随着人们对休闲娱乐生活的需求不断增加，养殖观赏鱼成为了一种越来越流行的养殖方式。
然而，不同种类的观赏鱼对水温要求不同，过高或过低的水温都会对其健康产生负面影响。
因此，设计一个能够自动调节水温的智能鱼缸温控系统势在必行。
二、设计原理智能鱼缸温控系统主要由传感器、单片机、执行器以及人机交互界面组成。
传感器用于实时监测水温，并将监测结果传输给单片机进行处理；单片机根据预设设定值与实际监测值之间的差异来判断是否需要调节水温；执行器负责控制加热器或制冷器的开关状态，以实现水温的调节；人机交互界面则提供了对系统参数进行设置和监测的功能。
三、硬件组成智能鱼缸温控系统的硬件组成主要包括传感器、单片机、执行器和人机交互界面。
传感器：系统采用高精度的水温传感器，能够准确测量鱼缸内水温，并将测量结果以数字信号的形式传输给单片机。
单片机：系统采用高性能的单片机作为控制核心，具有强大的处理能力和丰富的外设接口。
通过与传感器和执行器进行连接，实现对水温进行监测和调节。
执行器：系统根据单片机处理结果控制加热器或制冷器。
加热器通过加热元件将电能转化为热能，提高鱼缸内水温；制冷器则通过压缩循环原理将热量从鱼缸中排出，降低水温。
人机交互界面：为了方便用户对系统参数进行设置和监测，智能鱼缸温控系统还配备了一个直观友好的人机交互界面。
用户可以通过触摸屏或按钮等方式与系统进行交互，实现对温度设定值、工作模式等参数进行调整。
四、软件实现智能鱼缸温控系统的软件实现主要包括传感器数据采集、数据处理与控制策略、执行器控制以及人机交互界面。
传感器数据采集：单片机通过与传感器进行通信，实时获取鱼缸内的水温数据。
基于单片机的智能鱼缸的设计与实现 论文终稿
编
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
Key words:Aquarium, automatic control, single-chip, Bluetooth communication, APP
1 绪论
1.1课题背景
随着我们国家经济的快速发展，人民对生活质量的追求也一直在提高，人们也不再像前一代人那样的消费观念。人们追求越来越高的生活品位，导致了消费水平也在提高，家居环境的个性化、环保化也越来越受到人们的重视，同时相关的智能家居等行业相应的出现大发展之机遇。现代都市生活使人们承受着种种压力许多人需要得到精神的安慰，心底渴望怀抱大自然的宁静与和谐，饲养宠物已经成为一股经久不息的潮流。而一个生机勃勃的鱼草生活惬意的鱼缸不但可以给人们带来春季盎然的美感，更能美化居室环境，使人回归那久违的绿色，让自己重新回到大自然美景的怀抱中。在这样的新趋势下，饲养几条观赏鱼将成为新的潮流。
The control system STC12C5A60S2 microcontroller bined with sensor technology.Set a variety of control functions.Including temperature detection, automatic oxygenation, automatic water change, transform and lighting automatic feeding. While the design of a Bluetooth communication module in the system can be realized on the tank remote control and management. The whole system is divided into two parts: the first part is STC12C5A60S2 the control part of the core, to achieve a variety of control parameters settings, storage, and processing. The second part is the part of Android phones, the tank can be real-time control, parameter setting via mobile phone terminal APP, human-computer interaction. Between the two parts of the Bluetooth communication technology, information exchange data transmission between the host computer and the next crew.
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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。
很多公司都有 51 系列的兼容机型推出，今后很长的一段时间内将占有大量市场。
51 单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。
需要注意的是 51 系列的单片机一般不具备自编程能力。
80C51 是 MCS-51 系列中的一个典型品种；其它厂商以 8051 为基核开发出的 CMOS 工艺单片机产品统称为 80C51 系列。
4 基于单片机的智能鱼缸控制系统的总体设计
系统主要分为水温检测调节模块、液位检测控制模块、计时投食模块、系统显示模块4个功能模块，各个模块设计：
水温检测调节模块系统可手动设定最高温度和最低温度的温度区间、由DS18B20数字温度传感器检测到当前温度，实现信号转换，将温度信号转换为数字，信号，然后通过已写入控制核心的程序进行识别和检测到当前温度不在所设定的最高温度到最低温度的范围内且低于所设定的最低温度时，加热器启动并进行加热，加热所设定的温度区间中的最高温度时停止加热，以此来保持温度在所设的温度区间值内。
液位检测控制模块：常用的液位检测模块有超声波检测，使用超声波水位计和使用液位传感器检测，超声波检测有着精确度高、检测水位的过程中受影响因素少等特点、但是超声波水位计价格昂贵，多用于精密度要求高的高分子液位检测，基于成本考虑，本设计采用的是液位传感器df-893，通过两个液位传感器一个检测最高水位一个检测最低水位，其工作原理与温度检测相似，当液位传感器检测到鱼缸水位在两个液位传感器中间时，不进行其他工作，当水位低于最低水
位时，传感器将检测到的水位信号值转化为数字信号，再由单片机识别、控制执行电路进行水位的增加，当水位到最高水位时，停止加水。
计时投食模块：系统可以手动设定投食时间，当计时器检测到达到投食时间的时候，由单片机控制执行电路投食。
系统显示模块：系统的各个既定和设定参数显示在LCD1602，包括温度、投食时间等。
5 系统框图和程序设计
5.1 系统框图
图1 系统功能流程图
图2 系统的主程序工作流程图
5.2 程序设计
在本设计的程序设计中，我们将在KEIL5软件上进行编写并进行模块化处理，根据各个模块的设计对每个功能模块程序进行编写，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。
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#include
#include
#include
#include
#include
#include
/***********换水的开关与模拟的灯****/
sbit open1=P3^4;
6 结束语
本系统根据当前市场上的需求从系统集成角度进行设计和开发，形成了一套自动充氧、自动换水、温度控制和自动喂食等功能为一体的集成控制系统。
同时该系统设计灵活、成本低廉，便于量生产，可广泛安装于家庭、宾馆、网吧、高级写字楼等的场所增加美观。
该智能鱼缸控制系统综合利用了许多高新技术，例如传感器技术，，嵌入式控制技术，开发了一套简洁实用的鱼缸智能控制系统。
整个系统的软硬件设计十分合理，其中底层软件部分采用了模块化程序设计方法，使得硬件部分各个模块之间相互独立工作，同时又受单片机的控制，使得各个模块之间又相互协同工作，提高了整个系统的可靠性和可扩展性。
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项目名称：宿州学院第十五届大学生科研项目项目编号：ZCXM22－258
“宿州学院大学生创新创业计划资助”。