鱼缸温度控制系统
鱼缸温度控制器ppt
CC4098引脚图
加热器与开关串联
五、AD/DC电源变换电路
电源变换电路
如图，电路工作原理为 右侧输入220V/50Hz的家用 电，经过C3作用而降压，VD 作为整流二极管使用起到整 流的作用，再经过DW的稳压， C4滤波，则在C4两端得到直 流电压Vo，其值大约为12V， 刚好用作直流电路供电。这 样就完成了使用家用电来为 直流电路供电的转换。另外， 采用家用电供电还方便了加 热器的供电，因为鱼缸专用 的加温器或加热器都采用市 电作为电源。
555时基集成耐压 4.5～16V Xc3=1/（2 πf C）
Ic3 = U / Xc
R1为510KΩ Rp为0-3.3MΩ C1为1000μ Td = 1.1（R1 Make Presentation much more fun
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温 度 控 制 器 电 路 组 成
利用555时基集成电路来实现，该系统的工 作原理框图如图所示，主要由4部分组成：传感 器电路部分、AD/DC电源变换、555时基集成电 路和加热电路。通过传感器设定水温的控制范围 为20至24度，当温度在此之间时电路都会周而 复始的工作，从而达到可靠控制鱼缸中水温的目 的。
电接点可调试水银温度计
二、555时基集成电路
管脚的作用： 脚①是公共地端为负极； 脚②为低触发端TR； 脚③是输出端V，电流可达2000mA; 脚④是强制复位端MR； 脚⑤是控制端VC， 脚⑥为高触发端TH，也称阈值端; 脚⑦是放电端DIS; 脚⑧是电源正极VC。 主要参数： 电源电压4.5～16V。 输出驱动电流为200毫安。 作定时器使用时，定时精度为1％。作 振荡使用时，输出的脉冲的最高频率可达 500千赫。 使用时，驱动电流若大于上述电流时， 在脚输出端加装扩展电流的电路，如加一三 极管放大。
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。
鱼缸温度控制系统
目录
CONTENTS
• 系统概述 • 硬件组件 • 软件组件 • 系统设置与调试 • 系统的使用与维护 • 未来发展与改进方向
01 系统概述
系统定义与功能
定义
鱼缸温度控制系统是一种用于自动调 节鱼缸水温和保持水温恒定的装置。
功能
该系统能够实时监测鱼缸水温，并根 据设定的温度范围自动调节加热或制 冷设备，以保持水温稳定。
02 硬件组件
温度传感器
温度传感器是鱼缸温度控制系统的核 心组件之一，用于监测鱼缸内的温度。
温度传感器的精度和稳定性对整个温 度控制系统的性能有很大影响，因此 选择高精度、高稳定性的温度传感器 是必要的。
常见的温度传感器有热敏电阻和热电 偶等类型，它们能够将温度转换为电 信号，以便控制器进行处理。
数据传输
通过有线或无线方式将温度数据传输至控制器。
3
定时采集
设置定时采集时间间隔，确保数据的实时性和准 确性。
温度数据处理
数据滤波
采用滤波算法对采集到的温度数据进行处理，去除噪 声和异常值。
温度范围判断
根据设定的温度范围，判断鱼缸内的温度是否正常。
数据存储
将处理后的温度数据存储在控制器或上位机中，便于 后续分析。
温度控制策略
控制算法
采用PID控制算法或其他适合的温度控制算法， 实现快速、准确的温度控制。
加热/制冷设备
根据控制策略，自动调节加热棒或制冷机的工 作状态。
报警机制
当温度异常时，触发报警机制，通知用户及时处理。
人机界面设计
界面布局
设计简洁、直观的用户界面，方便用户查看 和操作。
数据展示
实时显示鱼缸内的温度数据和设备状态。
鱼缸智能控制器
鱼缸智能控制器简介鱼缸智能控制器是一款能够对鱼缸环境进行监测和控制的设备。
通过智能控制器，鱼缸的温度、水质、水位等参数可以实时监测，并可以进行远程控制和调节。
功能特点1. 温度监测和控制：智能控制器可以通过温度传感器来监测鱼缸内的温度，并可以根据设定的温度范围进行自动控制，保持鱼缸温度的稳定。
2. 水质监测和控制：通过水质传感器，智能控制器可以实时监测鱼缸水质的参数，如pH值、溶解氧含量等，同时可以根据设定的阈值进行自动控制，保持鱼缸水质的优良状态。
3. 水位监测和控制：智能控制器可以通过水位传感器来监测鱼缸内的水位，并可以根据设定的水位范围进行自动控制，保持鱼缸内水位的稳定。
4. 远程控制和调节：智能控制器可以通过手机App或者网页进行远程控制和调节，用户可以在任何时间任何地点对鱼缸进行监测和控制。
5. 报警功能：当鱼缸环境参数异常时，智能控制器可以及时发出警报，提醒用户注意和采取相应的措施。
安装和使用1. 安装：将智能控制器设备固定在鱼缸附近的适当位置，将传感器通过线缆连接到控制器上，并将控制器连接到电源。
2. 配置：根据用户手册的指导，设置并配置智能控制器的相关参数，如温度范围、水质阈值等。
3. 使用：通过手机App或者网页登录智能控制器的管理平台，可以实时监测鱼缸的各项参数，并进行相应的控制和调节。
优势和应用场景1. 优势：- 方便实用：智能控制器通过手机App或者网页进行操作，用户可以随时随地对鱼缸进行监测和控制。
- 自动调控：智能控制器可以自动监测环境参数，并根据设定的阈值进行自动调控，减少用户的操作和干预。
- 节能环保：智能控制器可以根据需要进行精确的控制，减少能源的浪费，同时保护环境。
- 警报提醒：智能控制器可以及时发出警报，提醒用户采取相应的措施，避免意外发生。
2. 应用场景：- 家庭鱼缸：智能控制器可以帮助家庭鱼缸的爱好者实现鱼缸的自动化管理，提升鱼缸的环境品质。
- 养殖场：智能控制器可以帮助养殖场主监测和控制大规模鱼缸的环境参数，提高养殖效益和产量。
答辩PPT智能水族箱控制系统.dps智能鱼缸温度控制
使用便捷
03
系统操作简单，用户可轻松设置温度参数，并通过智能设备远
程监控和控制。
用户反馈与改进建议
用户满意度高
大多数用户对智能水族箱温度控制系统的使用效果表示满意，认为它能够提供稳定、适宜的温度环境 。
改进建议
部分用户提出希望增加更多智能功能，如自动喂食、水质监测等，以提高水族箱的整体智能化水平。
降低水族箱水温波动 对鱼类生长的影响
02
智能水族箱温度控制系统概述
系统简介
智能水族箱温度控制系统是一种集成了温度传感器、微控制器、执行器和人机界面等部件的自动化系 统。
该系统能够实时监测水族箱内的温度，并根据设定的参数自动调节加热器或冷却器，以保持水温的恒定。
智能水族箱温度控制系统广泛应用于观赏鱼养殖、水草种植等领域，为水生生物提供适宜的生活环境。
项目成果与贡献
技术成果
介绍项目开发的技术和方法，包 括智能水族箱温度控制系统的设 计、实现和测试等。
应用前景
阐述智能水族箱温度控制系统的 应用前景，包括在家庭、商业和 科研等领域的应用。
社会效益
分析项目实施后可能带来的社会 效益，如提高生活质量、促进经 济发展等。
未来工作与展望
研究方向
提出项目未来的研究方向，包括技术改进、拓展应用 领域等。
03
设计与实现过程
硬件设计
硬件架构
传感器选择
采用微控制器为核心，连接温度传感器、 执行器、显示屏等外围设备，构建完整的 硬件系统。
选用高精度数字温度传感器，实时监测水 族箱温度，确保数据采集的准确性和稳定 性。
执行器
显示屏
选用高效加热棒和风扇，实现对水族箱温 度的精准控制。
选用高分辨率的LCD显示屏，实时显示水族 箱温度和系统状态。
智能鱼缸系统
智能鱼缸系统1. 简介智能鱼缸系统是一种结合物联网技术和人工智能算法的智能化鱼缸管理系统。
通过传感器、摄像头、控制器和云平台等设备的协同工作，智能鱼缸系统能够实现对鱼缸内环境的实时监测、自动控制和远程管理。
该系统不仅能够提供便捷的饲养操作和远程监控功能，还能根据鱼缸内环境变化进行实时调整，为用户提供一个安全、舒适、稳定的鱼缸环境。
2. 系统组成智能鱼缸系统主要由以下几部分组成：2.1 传感器智能鱼缸系统中常用的传感器包括温度传感器、湿度传感器、光照传感器和水质传感器等。
这些传感器通过检测鱼缸内环境的各项参数，将数据传输给控制器进行处理和分析。
2.2 控制器控制器是智能鱼缸系统的核心部件，负责接收传感器数据并进行处理和控制。
控制器可以根据预设的饲养要求，自动调节鱼缸内的温度、湿度、光照和水质等参数，并对其进行监测和管理。
2.3 摄像头智能鱼缸系统中的摄像头用于实时监测鱼缸内鱼类的状态和活动情况。
通过图像识别技术，系统可以自动识别并记录鱼类的数量、大小和运动轨迹等信息，并提供给用户进行远程观察和管理。
2.4 云平台智能鱼缸系统中的数据和控制指令可以通过云平台进行传输和存储。
用户可以通过手机、电脑等终端设备连接到云平台，实现对鱼缸内环境和鱼类状态的远程监控和管理。
同时，云平台还可以提供饲养建议、健康报告和数据分析等服务。
3. 系统功能智能鱼缸系统具有以下主要功能：3.1 实时监测智能鱼缸系统通过传感器实时监测鱼缸内的温度、湿度、光照和水质等参数，并将数据传输给控制器进行处理。
用户可以通过手机或电脑等设备随时查看鱼缸内环境的变化情况。
3.2 自动控制根据用户设定的饲养要求，智能鱼缸系统能够自动调节鱼缸内的温度、湿度、光照和水质等参数，保持鱼缸环境的稳定和适宜。
3.3 远程管理通过与云平台的连接，用户可以随时随地通过手机或电脑等设备对鱼缸内环境进行远程监控和管理。
用户可以通过云平台发送指令，调节鱼缸内参数或查看鱼类状态，实现远程饲养管理。
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。
水族箱控制器的说明书
水族箱控制器的说明书一、引言水族箱控制器是一种用于控制和监测水族箱内环境的设备。
它结合了现代科技和水族养殖的需求，提供了便捷的操作和准确的参数监测，帮助饲养者更好地管理水族箱内的生态系统。
本说明书将详细介绍水族箱控制器的功能、使用方法以及注意事项等相关内容，以便用户能够正确使用和维护该设备。
二、功能特点1. 温度控制：水族箱控制器配备高精度的温度传感器，可实时测量水族箱内水温，并通过温度控制模块自动调节加热和制冷设备，保持水温在设定范围内稳定。
2. 灯光控制：水族箱控制器可以根据用户的需求，灵活控制水族箱内照明灯的亮度、颜色和时间，模拟日夜变化，提供恰当的光照环境，促进水族生物的生长和繁殖。
3. pH值监测：控制器配备精准的pH传感器，能够实时监测水族箱内的pH值变化，并通过报警系统提醒用户进行及时调节，以维持水体的稳定性。
4. 溶解氧监测：通过溶解氧传感器，控制器能够准确测量水族箱内的溶解氧含量，及时显示并提醒用户进行必要的通气操作，确保水中生物的呼吸正常进行。
5. 水位报警：控制器配备水位传感器，当水位低于或超过设定值时，自动发出警报，提醒用户进行及时的操作，避免水族箱水位异常引发的问题。
6. 多端口扩展：水族箱控制器提供多个扩展接口，可与其他设备进行连接，如水泵、制气机等，实现更为复杂的功能，满足不同饲养需求。
三、使用方法1. 安装准备：将水族箱控制器放置在水族箱边缘或合适的位置，并通过电源线连接到电源插座上。
2. 参数设置：按下控制器面板上的设置按钮，进入设置界面，根据水族箱的要求，逐一设置温度、光照、pH值等参数。
确认设置后保存并退出。
3. 监测与调节：控制器将实时监测水族箱内的温度、pH值、溶解氧含量等参数，用户可通过观察控制器显示屏上的数值进行判断，并采取相应的操作来调节水族箱内环境。
4. 报警处理：当控制器检测到异常情况时，如温度过高、pH值异常等，将通过报警方式提醒用户。
用户需及时处理，排除异常情况或进行必要的调整。
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外部总线扩展
• 外部总线系统 • 外部总线扩展 • 外部总线的扩展方法
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外部总线系统
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外部总线扩展
• P0口扩展为地址/数据复用口 • P2口高位地址 • 也就是说16位地址总线AB15~AB0由P2口
和P0口锁存器构成 • 8位数据总线DB7~DB0由P0口构成 • 控制总线CB由输出控制线(RD#, WR#,
S:密闭型 F:半密闭型
H:0.20W L: 0.36W D: 0.45W
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• 内部结构
– 公共端、静触点、动触点
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• 主要技术参数
– 工作电压：5V – 工作电流：40mA – 吸合电压：75%*5V – 释放电压：5%*5V – 动作/返回时间：10ms/5ms – 触点的负载能力：3A 120VAC/3A 24VDC – 触点电阻：100Ω – 机械寿命：10,000,000
• 电磁继电器原型
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电磁继电器的主要参数
• 工作电压（电流） • 吸合电压（电流） • 释放电压（电流） • 动作时间 • 返回时间 • 触点的开闭能力 • 灵敏度 • 寿命
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• 组成
– 干簧管 – 线圈
干簧继电器
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干簧管
• 用两片既导磁又导电的材料做成簧片，平 行地封入装有惰性其他的玻璃管中组成开 关元件。两簧片的端部重叠并留有一定间 隙以构成触点
– 转换型（Z型）这是触点组型。这种触点组共 有三个触点，即中间是动触点
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开关模型
• 单刀单掷SPST • 双刀单掷DPST
单刀双掷SPDT 双刀双掷DPDT
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继电器的分类
• 按照工作原理或结构特征分类
– 电磁继电器 – 固态继电器 – 温度继电器 – 舌簧继电器 – 时间继电器
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电磁继电器
鱼缸温度控制系统
实验二：继电器控制水温
1
实验目的
• 掌握继电器的原理、使用方法 • 通过继电器的开关来控制对鱼缸水的加温
2
实验要求
• 使用温度传感器进行温度的采集 • 使用数码管显示采集到的温度 • 设定温度的范围，如果超出范围（温度范
围使用整数表示，两位），则对鱼缸的水 进行加热 • 使用LED等指示工作状态：加热和停止
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光耦模型
光
输入
发 送
器
光
接 收
输出
器
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• 光接收器
– 光电二极管 – 光电晶闸管 – 光电晶体管 – 光电复合晶体管
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4N25
• 封装和内部结构
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OC原理
• 红外LED发光管产生的红外光照射在光电晶 体管的感光性比较强的基极和集电极的结 合部，基极和集电极的结合部将光子的能 量转化为光电流，晶体管对光电流进行放 大，增益为HFE
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固态继电器
• 固态继电器（SSR,Solid State Relay）， 是无可动接点部分的继电器，在动作上与 有接点继电器相同，但是该继电器使用半 导体闸流管、晶闸管开关元件、二极管、 晶体管等开关元件。另外也使用名为光耦 合器的光半导体，使其输入输出绝缘。光 电耦合器的特点是用光的信号在绝缘空间 中进行传输，所以绝缘性更好，传动速度 也更快。
25
SSR的构成
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27
固态继电器的特点
• 可以应对高速、高频开关 • 没有接触不良 • 发生干扰小 • 无动作音 • 接点无损耗
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继电器开关的优点
• 继电器开关优点：
– 小电流控制大电流 – 低电压控制高电压 – 开合时间短 – 寿命长 – 输入输出隔离，抗干扰
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继电器
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开发板原理图设计
PSEN#, ALE)以及输入控制线(EA#, INT0#, INT1#, RST, T0和T1)构成
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外部总线扩展方法
• 线选法 • 译码法
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开发板系统总线扩展
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继电器和LED灯控制电路
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SN74LS377
• 8位D触发器 • 当允许控制端G#为低电平时，时钟端(CP)
脉冲上升沿作用下，输出端Q与数据端D相 一致。当CP为高电平或者低电平时，D对Q 没影响。
60
数据处理和温度显示
• 数据处理 • 数码管温度显示
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温度范围判断
• 通过数据处理后得到
– Temp_Decimal
温度的小数部分
– Temp_Integer
温度的整数部分
• 只要将Temp_Integer和Temp_H和Temp_L 进行比较
– Temp_H和Temp_L中分别存放的是温度范围的 上限和下限，这个在变量定义部分进行设定
YES
打开加热电路 打开LED指示
关闭加热电路 关闭LED指示
采集温度
数据处理 并使用数码管显示
YES
NO
温度是否仍超 过范围？
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程序代码设计
• 系统初始化 • 采集温度 • 数据处理 • 温度显示 • 温度判断 • 打开/关闭加热电路 • 打开/关闭LED指示
54
系统初始化
• 需要进行初始化的设备
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• LED灯初始化
– led_addr = LED_ADDR; – *led_addr = 0xff; – 注意：#define LED_ADDR 0x4000
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• 继电器初始化
– led_addr = ADDR; – *led_addr = 0x80; – 注意：#define ADDR 0x2000
– CH452数码管驱动器 – DS18B20温度传感器 – LED指示灯
• 初始化为熄灭
– 加热电路控制开关（继电器）
• 初始化为关闭
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• CH452初始化
– CH452_Write(CH452_SYSON2); – CH452_Write(CH452_BCD);
• DS18B20初始化
– ow_reset(); – write_byte(0xcc); – write_byte(0x44);
38
ULN2003D
• 达林顿管 • 作用：提高驱动能力，主要是为了驱动
MOTOR电路 • 后面的实验中具体介绍
39
• MCU总线电路
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• 74LS138译码电路
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74LS138
• 74LS138 ：3 －8 线译码器
42
74LS138工作原理
• 当一个选通端（G1）为高电平，另两个选 通端（/(G2A)和/(G2B)）为低电平时，可将 地址端（A、B、C）的二进制编码在一个 对应的输出端以低电平译出。
58
温度采集
• DS18B20工作流程
复位信号
ROM功能命令
主机读写操作
器件功能命令
主机读写操作
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• 发命令要求进行温度采集
– ow_reset(); – write_byte(0xcc); – write_byte(0x44);
• 读取温度
– ow_reset(); – write_byte(0xcc); – write_byte(0xbe); – temp_lsb=read_byte(); – temp_msb=read_byte();
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继电器和LED控制
• 根据前面的判断，分两种情况进行控制
– 在温度范围内
• led_addr = LED_ADDR; • *led_addr = 0xff; • led_addr = ADDR; • *led_addr = 0x80;
– 超出温度范围
• led_addr = LED_ADDR; • *led_addr = 0x7f; • led_addr = ADDR; • *led_addr = 0x00;
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138内部结构图
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138真值表
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138每个通道的使用
• 通道 Y0 Y1 Y2 Y3 Y4~Y7
控制的外设
LCD
relay(74LS377) motor、LED(3个)(74LS377, ULD2003D) LED组(8个)(74LS573)
8259A
保留
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外设的系统总线挂载
47
作业
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继电器驱动
• 电气条件
– 额定工作电压：5V – 额定工作电流：40mA
• 74LS377引脚的电气特性
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• 74LS377引脚的电气特性
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• 原理图设计
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系统结构框图设计
数码管显示
CH452
LED指示
MCU
加热电路
鱼缸
温度传感器 DS18B20
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光耦
• 什么是光耦
– 光耦合器（optical coupler，英文缩写为OC） 亦称光电隔离器或光电耦合器，简称光耦。它 是以光为媒介来传输电信号的器件，通常把发 光器（红外线发光二极管LED）与受光器（光 敏半导体管）封装在同一管壳内。
22
干簧管工作原理
23
干簧管工作原理
• 当永久磁铁靠近干簧管或由绕在干簧管上 的线圈通电后形成磁场使簧片磁化，簧片 的触点部分就感应出极性相反的磁极，异 名的磁极相互吸引。
• 当吸引的磁力大于簧片的弹力时，两触点 接触，此时接通簧片两端的电路，当吸引 的磁力小于簧片的弹力时，则两簧片分开， 簧片两端的电路断开
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• 作业：
– 写一个跑马灯程序，练习LED灯的控制 （D15~D22）以及（D24~D26）
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系统结构框图设计
数码管显示
CH452
LED指示
MCU
加热电路