智能魚缸-設計說明書

設計摘要：

本論文以STC89C52單片機為核心控制器，構建了一套智能魚缸系統。該系統由中控部分、輸入部分和輸出部分組成。中控部分采用STC89C52單片機，負責獲取輸入部分數據并進行處理，控制輸出部分。輸入部分包括TDS水質水溫檢測模塊、HC-SR04超聲波測距模塊、獨立按鍵和供電電路。輸出部分包括LCD1602顯示模塊、打氧繼電器、加熱繼電器、制冷繼電器、注水排水繼電器和LED。系統通過顯示模塊實時顯示溫度、水質、距離等信息，通過按鍵手動控制打氧、照明和LED模塊。加熱繼電器和制冷繼電器實現溫度控制，注水排水繼電器實現水質控制。實驗結果表明，該智能魚缸系統能夠有效監測和控制魚缸環境，提供了一種智能化的養魚方案。

關鍵詞：單片機；水質水溫檢測模塊；超聲波模塊；繼電器

內容預覽：

摘　要

ABSTRACT

1　引言

1.1?選題背景及實際意義

1.2?國內外研究現狀

1.3?課題主要內容

2　系統設計方案

2.1?系統整體方案

2.2?單片機的選擇

2.3?電源方案的選擇

2.4?顯示方案的選擇

3系統設計與分析

3.1?整體系統設計分析

3.2?主控電路設計

3.2.1?STC89C52單片機

3.2.2?晶振電路和復位電路

3.3?液晶屏顯示模塊

3.4?超聲波測距模塊

4 系統程序設計

4.1 編程軟件介紹

4.2 主程序流程設計

4.3 按鍵函數流程設計

4.4 顯示函數流程設計

4.5 處理函數流程設計

5?實物調試

5.1?電路焊接總圖

5.2 設置閾值實物測試

5.3 魚缸水位高度檢測實物測試

5.4 繼電器自動工作實物測試

結 ?論

參考文獻

致 ?謝

1　引言

1.1?選題背景及實際意義

近年以來，隨著我國綜合實力飛速飆升，人們對物質和精神生活質量的要求也不斷提升，就現階段社會現狀來看,魚缸作為家居和裝飾品不儀受到老年人的喜愛，同時得到越水越多年輕人的青睞。

魚缸不僅可以做裝飾品，給人們帶來視覺一種的亨受，減輕壓力，緩解心情，各式各樣的智能家居不斷問世并得到消費者的喜愛因而各樣的智能魚缸作為裝飾品和智能家居的合體應景入駐家庭、辦公室、商場等場所，它不僅可以作為裝飾品給我們帶來視覺享受，緩解精神疲勞，但現階段市場上傳統魚缸居多，需要使用者自行配備加熱器，水泵，氧氣泵等，這些設備需要手動操作，浪費使用者的時間精力，因為無法顯示具體參數，所以使用者無法對含氧品、水溫等進行精準的控制，長時間的輸氧或者加熱不僅會浪費能源，而且會威脅到魚缸內生物的生命，且自行組裝嚴重影響了魚缸的美觀性。利用科技改善傳統生活方式稱為了一種趨勢。消費者對智能魚缸需求不斷增加，這引起了較多廠商的重視，但目前市面上智能魚缸尚處于不完善的狀態，存在功能不齊全，操作復雜，成本過高等問題.因此，我們研究智能魚缸具有很大的意義。

1.2?國內外研究現狀

隨著人們物質生活水平的日益提高,精神生活也有了一定的需求,觀賞養魚也成了人們豐富生活的方法之一.2020年邱義基于STM32單片機為核心設計了一款智能魚缸投食的控制系統,針對魚缸的水溫,光照,水質等環境數據參數進行檢測和控制,并且實現了定時定點定量的投食功能.該系統實現了遠程服務器與STM32的通信,用戶可以通過手機遠程觀測魚缸內數據,控制投食時間以及投食量[1]?,為觀賞養魚人們提供了極大便利。

由于工作忙,出差,旅游等原因,家中,辦公室等場所喂養的魚常常無人管理.為此,2020年彭炫基于STM32單片機設計了一款智能魚缸.該魚缸可以根據設定的參數自動投食,調節水溫和增氧.魚缸內裝有水循環過濾系統,可以較長時間的不用換水.通過手機APP可以設置參數,遠程定量投食和監控魚缸運行狀態.該智能魚缸可以根據預置的魚兒生長所需要的條件,投喂食物,調節環境,實現對魚的無人化管理[2]?.

2018年F 閆，王峰介紹了以STC89C52為控制核心的智能魚缸嵌入式HC-SR04超聲波測距模塊和DS18B20溫度傳感器。該系統可通過WiFi模塊（ESP8266-01）遠程控制和采集魚缸內水位的溫度和水位數據。當水位小于默認值時，將通過向水箱中加水來調整系統。同時，人們還可以隨時獲取數據并控制坦克。微控制器通過WiFi模塊連接到互聯網。借助MicroPython固件，在此WiFi模塊中編譯Python程序，以便連接到家中的WiFi，提供數據傳輸功能。Android智能手機可以通過WiFi連接到該系統并發送命令[3]?。通過這種方式，可以遠程控制魚缸，以確保水箱中水溫和水位的穩定性。

隨著社會經濟和科技的發展，觀賞魚缸工藝品已逐步進入家居環境、辦公環境、購物環境等場所。但是，水族箱水溫的檢測，換水，誘餌投放等操作需要手動操作，并花費大量的時間和精力。2017年楊德設計以STC89 C52單片機為控制核心，采用C語言編程，結合直流電機、溫度傳感器等硬件，實現自動送料、自動充氧、水箱自動更換、自動照明關閉、溫度自動調節等智能控制[4]。設計的實現給人們的生活帶來了極大的便利。

與上述幾種設計方案相比，該設計方案更加方便易懂，便于實際操作，價格低廉，在集成電路的選擇上更易于使用和精巧。

1.3?課題主要內容

本設計是一套智能魚缸系統，通過STC89C52單片機作為核心控制器，實現了對魚缸環境的智能監測和控制。系統包括中控部分、輸入部分和輸出部分。中控部分負責獲取輸入部分的數據并進行處理，控制輸出部分的各個模塊。輸入部分包括水質水溫檢測模塊、超聲波測距模塊、獨立按鍵和供電電路，用于實時監測魚缸的水質、水溫和距離。輸出部分包括顯示模塊、打氧繼電器、加熱繼電器、制冷繼電器、注水排水繼電器和LED，用于顯示環境信息，并通過手動或自動控制實現打氧、加熱、制冷、注水和排水等功能。該智能魚缸系統為魚缸愛好者提供了便捷、智能的養魚方案，提升了養魚體驗。