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。
基于手机遥控的智能鱼缸控制系统的设计
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。
鱼缸温控器解除恒温的方法
鱼缸温控器解除恒温的方法
要解除鱼缸温控器的恒温设置，可以按照以下步骤进行操作：
1. 找到鱼缸温控器上的温度调节按钮或旋钮。
有些温控器可能还有其他功能键，可以先查看说明书或厂家提供的指南。
2. 将温度调节按钮或旋钮逆时针旋转至当前水温以下的温度。
例如，如果鱼缸温度为25C，可以将温度调节至24C或更低。
3. 确保温控器已解除恒温设置后，等待一段时间观察鱼缸水温的变化。
温控器通常有一定的延迟时间，因此鱼缸的水温可能不会立即改变。
4. 必要时，可以使用温度计来监测鱼缸的水温，并根据需要进行调整。
将温度调节向下旋转，可以降低鱼缸水温，而向上旋转则可以提高水温。
需要注意的是，如果鱼缸的水温过低或过高，可能会对鱼类的健康造成影响。
因此，在调整温控器设置或解除恒温之前，建议先了解鱼类所需的适宜水温范围，并确保在此范围内进行温控。
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EL背光源结构
LED背光源
• LED(Light Emitting Diode(发光二极管)) • 主要特性：
– 亮度均匀 – 使用寿命长（10^5h） – 低电压驱动，不需要逆变器 – 颜色丰富
LED背光源结构
CCFL vs EL vs LED
光源 LED EL CCFL 形式 点光源 面光源 线光源 均匀度 不好 极好 好 功耗 大 小 较大 应用 小尺寸 中、小尺寸 大尺寸 成本 低 较高 高 专用电源 无 有 有
开口率
• 什么是开口率？光线能透过LCD的有效区 域的比例 • 开口率直接决定了LCD的亮度
开口率的计算
开口率计算举例
• 光线从背光板发射出，依次经过一下几个 零件，各个零件的穿透率如下：
– 偏光片：50% – 玻璃：95% – 液晶：95% – 开口率：50% – 彩色滤光片：27%
• 计算光线的总通过率
彩色TN-LCD屏结构
• 结构说明
–1 – 2&3 –4 – 5&6 –7 –8 玻璃基材 方向互相垂直的偏光板 彩色滤光片 方向互相垂直的电极 配向膜 垫片（spacer）
TFT-LCD切面结构图
LCD部分
• • • • • • • • 偏光板 玻璃基板 Black matrix 彩色滤光片 配向膜 框胶和Spacer 薄膜晶体管 存储电容
LCD背光源分类
• CCFL背光源 • EL背光源 • LED背光源
CCFL背光源
• CCFL(冷阴极荧光灯)：充满惰性气体的密 闭玻璃管
CCFL背光源结构
EL背光源
• 场致发光片（EL冷光片）：将发光粉（荧 光粉）置于两个平板电极之间构成 • 发光原理：发光材料中电子在电场的作用 下碰撞发光中心，出现电力并发生能级跃 迁而导致发光 • 平面光源
液晶
• 液晶（LC,Liquid Crystal）
– 物质第四态——液晶
• 液晶的发现（关键词）
– 植物学家 – 1888 – 介于固相和液相间的半熔融流动白浊状液体 – 双折射率 – 等方性液态（isotropic liquid）
物质三态
• 三态
第四态
• 液晶态
什么是液晶
• 液晶定义：物质在一定温度范围内，同时 具有液体和固体的性质
TN-LCD工作原理
• 当上下两块玻璃之间没有施加电压时，液 晶的排列会按照两块玻璃上的配向膜而定 • 对于TN型液晶来说，上下的配向膜的角度 恰好为90°，所以液晶分析的排列由上而 下会自动旋转90° • 当入射的光线经过上面的偏光板时，会只 剩下单方向极化的光波。
• 通过液晶分子时，由于液晶分子总共旋转了90度， 所以当光波到达下层偏光板时，光波的极化方向 恰好转了90度。而下层的偏光板与上层的偏光板， 角度也恰好差异90°。所以，光线便可顺利的通 过。 • 如果对上下两块玻璃之间施加电压时，液晶分子 受到磁场的影响，排列方向会倾向平行于电场方 向。从图中可以看到，液晶分子的排列都变成站 立着的，此时通过上层的偏光板的单方向的极化 光波，经过液晶分子时，便不会改变极化方向， 因此就无法通过下层偏光板。
– 液晶显示器本身仅能控制光线通过的亮度，相 当于是开关，本身并无发光的功能，因此需要 加上一个背光板，提供一个光源
背光板的组成
背光板的工作过程
• 灯管是主要的发光零件，通过导光板，将 光线分布到各处，而反射板则将光线限制 住都只往TFT-LCD的方向前进，最后，通 过prism sheet和扩散板的帮助，将光线均 匀的分布到各个区域去，提供TFT-LCD一 个明亮的光源。 • TFT-LCD通过电压控制液晶的转动，控制 通过光线的亮度，以此来形成不同的灰阶。
偏光板光透图
偏光板的工作原理
玻璃基板
• 上下各一块 • 作用：夹住液晶 • 结构特点：玻璃与液晶接触的一面，并不 是光滑，而是有锯齿状的沟槽。 • 这个沟槽的目的是希望长棒状的液晶分子， 或沿着沟槽排列
配向膜
• 分布：玻璃与液晶接触的一面 • 作用：使液晶的排列有一定的顺序 • 实际的制造过程中，并无法将玻璃作成有 如此的槽状的分布，只能使用配向膜来使 液晶的排列有一定的顺序
• 几个概念
– 帧周期：驱动X电极从第一行到最后一行所需 时间为帧周期 – 占空比(Duty)：驱动每一行所占用的时间与帧 周期的比值为占空比Duty – 偏压比(Bias)：非选通时波形电压与选通时波 形电压之比为偏压比Bias
STN-LCD
• STN-LCD和TN-LCD结构相似 • 区别：
– 均匀性，即晶体内部各处宏观性质相同； – 各向异性，即晶体中不同的方向上性质不同； – 能自发形成多面体外形； – 有确定的、明显的熔点； – 有特定的对称性； – 能对X射线和电子束产生衍射效应等
液晶 VS 温度
液晶的性质
• 液体：流动性、连续性、粘滞性 • 固体（晶体）：各向异性、双折射率、布 拉格反射、衍射及旋光效应
背光板部分
• • • • • • 灯管 导光板 偏光板 扩散板 反射板 Prism sheet（棱镜片）
薄膜晶体管TFT
• TFT-LCD，中文名薄膜晶体管液晶显示器 • 液晶显示器需要电压控制来产生灰阶。 • TFT-LCD使用薄膜晶体管来产生电压，以 控制液晶转向的显示器 • 长在玻璃上的TFT就相当于一个开关，它主 要决定了LCD驱动器要不要对这一点充电。 • 至于充电的电压多高，直接决定显示怎么 样的灰阶，这个是由LCD驱动器决定
液晶的双折射率
• 液晶的特点是在外场的作用下，液晶分子 轴的方向会发生改变。例如当对液晶施加 电场时，液晶分子轴的排列会变化，从而 引起液晶光轴的转动，最终导致了液晶双 折射率的变化，这就是我们所说的液晶电 控双折射特性。
常见液晶的种类
TN-LCD结构
偏光板(polarizer)
• 光的波动性 • 光波的行进方向，是与电场及磁场互相垂 直的，同时，光波本身的电场与磁场分量， 彼此也是互相垂直的。 • 偏光片的作用就像栅栏一般，会阻隔掉与 栅栏垂直的分量，只允许与栅栏平行的分 量通过
鱼缸温度控制系统
实验四：LCD显示实验
系统设计回顾
数码管显示
CH452
LED指示
加热电路
MCU
蜂鸣器
温度传感器 DS18B20
鱼缸
现在的系统设计框图
实验目的
• 掌握LCD的原理 • 掌握LCD背光的原理 • 掌握LCD控制器的使用
实验要求
• 在前面温度采集、显示以及控制实验的基 础上，使用LCD屏（1602）实时显示采集 到的温度数值
晶体
• 晶体是原子、离子或分子按照一定的周期 性，在结晶过程中，在空间排列形成具有 一定规则的几何外形的固体。
• 晶体的分布非常广泛，自然界的固体物质 中，绝大多数是晶体。气体、液体和非晶 物质在一定的合适条件下也可以转变成晶 体。
• 石英晶体
• 石墨晶体
晶体的通性
• 晶体内部原子或分子排列的三维空间周期 性结构，是晶体最基本的、最本质的特征， 并使晶体具有下面的通性：
LCD屏分类（一）
• 按照驱动方式分类
– 静态驱动 – 被动矩阵驱动
• TN-LCD • STN-LCD
– 主动矩阵驱动
• TFT-LCD
数码管驱动
• 静态驱动 • 动态驱动
数码管静态显示
数码管动态显示
LCD静态驱动
LCD矩阵驱动
• LCD多路驱动
矩阵驱动原理
• 电极沿X、Y方向排列成矩阵，如前一页图 所示，按顺序给X电极施加选通波形，给Y 电极施加与X电极同步的选通或非选通波形， 如此周而复始 • 通过此操作，X、Y电极交点的像素可以是 单独的选通态或非选通态来自常见彩色滤光片的排列方式
框胶和Spacer
• 胶框：让液晶面板中的上下两层玻璃，能 够紧密黏住，并提供面板中的液晶分子与 外界的阻隔。框胶围绕于面板四周，将液 晶分子框限于面板之内 • Spacer：主要是提供上下两层玻璃的支撑， 要求均匀的分布在玻璃基板上
背光板部分
• CRT屏幕显示：利用高速的电子枪发射出 电子，打击在银光幕上的荧光粉，籍以产 生亮光，来显示出图像 • 为什么需要背光板？
实验分析
• 硬件需求分析
– LCD显示模块 – LCD控制和驱动电路设计
• 新的硬件
– LCD
常见的显示设备
• 普通的显示屏 • LCD显示器 • 背投电视
LCD原理
• 薄膜晶体管液晶显示器 • Thin-film transistor liquid crystal display， 简称TFT-LCD • 薄膜晶体管 • 液晶
Black matrix
• Black matrix：主要用来遮住不打算透光的 部分，例如：信号走线，薄膜晶体管TFT
彩色滤光片
• 三原色：红、绿、蓝 • 像素：将RGB三种颜色，分成独立的三个 点，各自拥有不同的灰阶变化，然后把邻 近的三个RGB显示的点，当做一个显示的 基本单位，也就是pixel
TFT-LCD梯面结构图
玻璃基板
• 上下各一块 • 作用：夹住液晶 • 结构特点：
– 下面的那层玻璃上长有薄膜晶体管(Thin film Transistor, TFT) – 上面的那层玻璃上则贴有彩色滤光片
配向膜
• 分布：玻璃与液晶接触的一面 • 作用：使液晶的排列有一定的顺序
放大镜下的LCD
– TN-LCD液晶分子的排列，由上到下旋转的角 度总共是90度 – STN-LCD液晶分子排列，其旋转的角度会大于 180度，一般为270度
LCD背光源
• 为什么要背光源？ • 常见的光源有哪几种？
常见光源
• • • • • • 白炽灯 卤钨灯 荧光灯 低压钠灯 高强度气体放电灯（HID） 场致发光照明