基于单片机的智能鱼缸的设计与实现 任务书
(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51单片机的智能鱼缸控制系统的设计与实现
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。
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。
基于单片机的鱼缸控制器设计说明
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。
基于单片机的智能鱼缸的设计与实现---论文终稿
目录摘要 (I)Abstract (II)1 绪论 (1)1.1课题背景 (1)1.2国内外研究现状 (1)1.3研究目的 (2)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 (4)2.3.1 Android智能手机平台概述 (4)2.3.2 Android手机平台的特点 (5)2.3.3 Android系统软件架构 (5)3 需求分析 (6)3.1功能需求 (6)3.1.1系统的特点及功能描述 (6)3.1.2系统流程分析 (6)3.2用例分析 (7)3.3 开发工具 (11)3.3.1 底层硬件电路开发工具 (11)3.3.2底层系统开发工具 (12)3.3.3 Android客户端开发工具 (12)4 概要设计 (13)4.1系统总体方案与功能 (13)4.1.1系统功能组成 (13)4.1.2系统控制参数 (14)4.2系统的硬件结构 (14)4.3系统的软件设计 (15)5 详细设计 (17)5.1单片机系统设计 (17)5.1.1单片机选型 (17)5.1.2单片机最小系统设计 (18)5.1.3详细说明 (21)5.2温度传感器模块设计 (22)5.2.1温度传感器选型 (22)5.2.2温度传感器电路设计 (23)5.3蓝牙串口模块设计 (23)5.3.1串口技术 (23)5.3.2蓝牙串口电路设计 (25)5.3.3系统通讯协议设计 (25)5.3.4系统通讯详细说明 (26)5.4时钟模块设计 (27)5.4.1时钟芯片选型 (27)5.4.2时钟模块电路设计 (27)5.5 Android客户端设计 (28)5.5.1 Android蓝牙通信设计 (28)5.5.2 Android界面设计 (29)6 系统实现 (31)6.1 底层设备软件实现 (31)6.1.1系统软件流程图 (31)6.1.2底层系统算法设计 (32)6.2手机端软件实现 (35)6.2.1手机端软件流程图 (35)6.2.2底手机端软件算法设计 (36)6.3软硬件设备实物图 (38)6.3.1硬件设备实物图 (38)6.3.2手机端软件截图 (40)7 系统测试 (41)7.1LED灯光变换测试 (41)7.2检测温度测试 (42)7.3水循环控制系统测试 (42)7.4充氧模块测试 (43)结束语 (44)致谢 (45)参考文献 (46)摘要近年来嵌入式发展迅速，智能家居也进入了人们的生活。
基于STM32智能鱼缸监控系统的设计
基于STM32智能鱼缸监控系统的设计一、本文概述随着物联网技术的飞速发展，智能家居成为了一个备受关注的新兴领域。
作为智能家居的重要组成部分，智能鱼缸监控系统的设计与实现不仅为鱼类的养殖提供了更为便捷和高效的管理方式，同时也为家庭用户带来了更为丰富和多样的观赏体验。
本文旨在介绍一种基于STM32的智能鱼缸监控系统的设计，通过综合运用传感器技术、嵌入式系统、网络通信等技术手段，实现对鱼缸水质、温度、光照等关键环境参数的实时监控与智能调控，以提高鱼类的养殖质量和生活环境，同时为用户带来更为智能和舒适的观赏体验。
本文将从系统的硬件设计、软件编程、网络通信、用户界面等多个方面进行深入探讨，以期为相关领域的研究与实践提供有益的参考和借鉴。
二、系统总体设计基于STM32的智能鱼缸监控系统的设计主要包括硬件设计和软件设计两大部分。
在硬件设计方面，系统以STM32微控制器为核心，通过外设接口与各种传感器和执行器相连。
传感器部分包括水温传感器、水质传感器（如pH值、溶解氧含量等）以及水位传感器，用于实时获取鱼缸内的环境参数。
执行器部分则包括水泵、加热棒、过滤器以及灯光等，用于根据环境参数的变化自动调整鱼缸内的环境条件。
系统还设计了人机交互模块，如液晶显示屏和触摸按键，方便用户查看鱼缸状态并进行手动控制。
同时，系统还预留了网络接口，以便将来实现远程监控和控制。
在软件设计方面，系统采用模块化编程思想，将各个功能模块独立出来，提高代码的可读性和可维护性。
主程序负责整个系统的初始化、任务调度以及异常处理等工作。
各个功能模块则根据任务需求进行相应的操作，如传感器数据采集、数据处理与分析、执行器控制等。
为了保证系统的实时性和稳定性，软件设计中还采用了中断服务程序来处理一些紧急任务，如水温过高或过低的报警处理等。
总体而言，基于STM32的智能鱼缸监控系统的设计旨在实现鱼缸环境的智能化监控和自动化管理，提高用户的使用体验并保障鱼类的健康生长。
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。
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[4] Hu, Jia,Song, Hocheol,Karanfil, parative analysis of halonitromethane and trihalomethane formation and speciation in drinking water: The effects of disinfectants, pH, bromide, and nitrite. Environmental Sciences . 2010．
[5] Darryl B. Jones,Aysenur Saglam,Hocheol Song,Tanju Karanfil. The impact of bromide/iodide concentration and ratio on iodinated trihalomethane formation and speciation[J]. Water Research . 2011 (1)
2、此表每个学生一份，作为毕业设计（论文）检查工作进度之依据；
3、进度安排用“—”在相应位置画出。
毕业设计（论文）阶段工作情况检查表
时间
第一阶段
（撰写开题报告、外文翻译、文献综述）
第二阶段
（论文初稿撰写或方案设计）
第三阶段
（论文终稿或图纸绘制）
内容
组织纪律
完成任务情况
组织纪律
完成任务情况
组织纪律
完成任务情况
检
查
情
况
教师签字
签字日期
签字日期
签字日期
重 庆 理 工 大 学
毕业设计（论文）任务书
题 目基于单片机的智能
鱼缸的设计与实现
（任务起止日期2016年2月29日～2016年6月15日）
计算机科学与工程学院
计算机科学与技术专业112030701班
学生姓名李洋学号11203070314
指导教师黄贤英系主任黄贤英
二级学院院长杨武
课题内容
随着人们生活节奏的加快，很多养鱼爱好者因为工作繁忙无法照顾自家养的小鱼。现在市场上常用的鱼缸控制系统有：换水器、加氧泵等养鱼设备，但是它们大多是非智能化的、单独工作的器件。本课题提出开发一个基于单片机的智能鱼缸系统，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、灯光变换和自动喂食等功能为一体的控制系统。
2
—
—
4
在需求分析的基础上搭好系统框架，完成系统的功能设计、界面设计以及一些其它工作，准备论文1稿
2
—
—
5
开始对各功能模块进行程序编写，同时对整个系统进行调试,准备论文2稿
3
—
—
—
6
准备毕业论文3稿，继续对系统测试，完善系统，准备毕业设计答辩
3
—
—
—
7
毕业设计答辩，提交毕业设计所有相关文档
2
—
注：1、此表由指导教师填写；
5、泵阀控制电路设计；
6、安卓手机APP端开发设计；
7、编写并调试程序；（基于Keil平台）；
8、撰写毕业设计论文，提交完整的毕业设计资料。
主要参考文献：
[1]王珍娟，宋正刚.鱼缸智能控制器的设计[J].甘肃科技. 2012(09)
[2]刘焕成,编著.单片机原理及系统设计[M].清华大学出版社, 2011
学生完成毕业设计（论文）工作进度计划表
序号
毕业设计（论文）工作任务
工作进度日程安排
周次
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
1
毕业实习，收集并整理课题相关资
2
查阅资料，熟悉课题相关技术及其基本原理，完成开题报告、文献综述等
3
—
—
—
3
深入分析系统的业务功能和流程，确定业务模型，完成需求分析并给出初步设计方案
课题任务要求
本课题要求学生对单片机、传感器信息采集以及蓝牙通信技术的熟练运用，实现智能鱼缸的硬件设计、软件设计以及手机APP的设计。具体任务要求如下：
1、根据课题内容，查找其他相关文献，完成开题报告、文献综述等毕设文档；
2、进行单片机选型及单片机最小系统设计；
3、传感器选型及其硬件电路设计；
4、系统输入输出控制电路设计，以及蓝牙电路；