基于單片機(jī)的魚(yú)缸設(shè)計(jì)

基于單片機(jī)的魚(yú)缸控制器設(shè)計(jì)摘要本文是基于單片機(jī)的魚(yú)缸控制器的設(shè)計(jì)，目前市場(chǎng)上有各種各樣的欣賞類(lèi)的魚(yú)缸，進(jìn)入了不同的應(yīng)用場(chǎng)合，如家庭、賓館和商場(chǎng)等等，但現(xiàn)有的魚(yú)缸一般需要人為的操作，比方水溫的檢測(cè)、水循環(huán)、魚(yú)兒喂食和液位控制等，給人們帶來(lái)了很大的不便。本論文就是基于這一現(xiàn)狀，分析和研究目前大多數(shù)的魚(yú)缸的控制設(shè)備和現(xiàn)狀，提出了一種新型的基于單片機(jī)控制的自動(dòng)化魚(yú)缸控制器，該控制器是以單片機(jī)為核心，再結(jié)合傳感器技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)多種功能，包括溫度控制、水位檢測(cè)、氧含量控制、燈光照明等，真正做到了自動(dòng)化控制。整個(gè)控制系統(tǒng)分為兩局部，一是以單片機(jī)AT89C52為核心，主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)各種控制參數(shù)的設(shè)置、顯示、處理和存儲(chǔ)等。二是輸入輸出局部，主要是采集系統(tǒng)所要求的各種參數(shù)和檢測(cè)信號(hào)，并將核心芯片傳輸?shù)男盘?hào)進(jìn)行執(zhí)行，設(shè)計(jì)出硬件電路和軟件電路，綜合實(shí)現(xiàn)魚(yú)缸控制的集中管理。通過(guò)對(duì)所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)進(jìn)行較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行和測(cè)試，結(jié)果說(shuō)明所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)要求，并且其具有系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)靈活、本錢(qián)低廉和結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，可以廣泛的應(yīng)用于家庭類(lèi)的欣賞性魚(yú)缸。關(guān)鍵字：?jiǎn)纹瑱C(jī)，自動(dòng)化，魚(yú)缸，控制系統(tǒng)TheDesignerofMCU-basedtankABSTRACTThisarticleisbaseddesignautomationaquarium,thereareavarietyofornamentalfishtankonthemarkettoday,intothedifferentapplications,suchashome,hotelandshoppingandsoon,buttheexistingtanksgenerallyrequirehumanoperation,suchaswatertemperaturedetection,watercycle,fishfeedingandlevelcontrol,tobringalotofinconvenience.Thispaperisbasedonthissituation,analysisandresearchequipmentandthecurrentstatusofcontrolofmostofthefishtank,weproposeanewtankbasedautomationmicroprocessorcontrolled,thesystemiscore,combinedwithsensortechnology,setmultipletechnologiesandcontrolfunctionsinone,includingthermostat,automaticfeeding,automaticwaterchange,automaticlighting,theperfectautomatedcontrol.Thewholecontrolsystemisdividedintotwoparts,oneistheAT89C52asthecore,itistoachieveavarietyofcontrolparameterssetting,display,processing,andstorage.Second,theinputandoutputsection,mainlyavarietyofparametersanddetectsignalacquisitionsystemrequires,andwillbeexecuted,hardwaredesignschematicssignaltransmissioncorechipandsoftwaredesign,integratedcentralizedmanagementcontroltank.Basedonthedesignofthesystemforalongtimetorunandtestresultsshowthattheproposedsystemcanachieverequirementsandhavingthesystemisstableandreliable,simpleoperation,designflexibility,lowcostandsimplestructure,etc.,canbewidelyusedinthefamilyclassofornamentalfishtank.KEYWORDS:MCU,automation,fishtank,controlsystem目錄4811前言14088第1章概述2208011.1研究的意義282941.1.1自動(dòng)化魚(yú)缸24291.1.2自動(dòng)化魚(yú)缸應(yīng)用情況及意義268231.2現(xiàn)狀3241851.2.1功能分類(lèi)3223211.2.2單片機(jī)的應(yīng)用338931.2.3控制系統(tǒng)及特點(diǎn)4298421.3論文的主要工作41061.3.1設(shè)計(jì)任務(wù)5154951.3.2設(shè)計(jì)方案528401第2章控制方案6210942.1自動(dòng)化魚(yú)缸的控制原理分析6274222.1.1應(yīng)用方向6322882.1.2控制原理6313052.1.3控制要求7164372.2控制參數(shù)與性能指標(biāo)7290362.2.1溫度7323222.2.2水位8148412.2.3光和氧氣8217872.3設(shè)備造型831250I/O點(diǎn)分析8175442.3.2單片機(jī)的選型991572.3.3電源的選擇9189782.3.4繼電器的選擇10192042.4總體方案1027619第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)13246793.1硬件的總體結(jié)構(gòu)13308193.2主從機(jī)的電路設(shè)計(jì)1479393.3各個(gè)模塊的硬件設(shè)計(jì)15127663.3.1時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì)16117253.3.2鍵盤(pán)與顯示模塊的設(shè)計(jì)166223.3.3溫度控制模塊的設(shè)計(jì)16147043.3.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路的設(shè)計(jì)182854第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)19126734.1設(shè)計(jì)內(nèi)容及方法19115004.1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容19277474.1.2設(shè)計(jì)方法19249054.2主程序的設(shè)計(jì)21203294.3中斷效勞子程序的設(shè)計(jì)22108834.4時(shí)間顯示和溫度讀取程序的設(shè)計(jì)23176564.4.1顯示時(shí)間的設(shè)計(jì)23239984.4.2溫度讀取的設(shè)計(jì)2322704第5章系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)24243145.1硬件電路的抗干擾24209695.1.1單片機(jī)控制系統(tǒng)出錯(cuò)的原因24261505.1.2電路的抗干擾設(shè)計(jì)2499885.2軟件電路的抗干擾25239665.2.1數(shù)據(jù)采集軟件的抗干擾25144345.2.2輸出通道的抗干擾25117295.2.3程序執(zhí)行過(guò)程的抗干擾2630722結(jié)論289956謝辭292832參考文獻(xiàn)30132附錄317406外文資料翻譯41前言本次課題主要是完成基于單片機(jī)的魚(yú)缸控制器的設(shè)計(jì)，針對(duì)于目前市場(chǎng)上的魚(yú)缸情況，其在很大程度上都需要人為的操作，而本次論文的主要工作及目的，便是通過(guò)將單片機(jī)與傳感器技術(shù)相結(jié)合，將人們從操作上解放出來(lái)，實(shí)現(xiàn)魚(yú)缸的自動(dòng)化控制，使得其控制更加穩(wěn)定、靈活和方便。該設(shè)計(jì)要求控制器能實(shí)現(xiàn)魚(yú)缸的自動(dòng)調(diào)溫、自動(dòng)換水以及自動(dòng)除垢等功能。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展，人們的生活水平有了很大的提高，相應(yīng)的對(duì)生活質(zhì)量有了明顯的要求，而休閑水族產(chǎn)業(yè)的出現(xiàn)在很大程度上提高了人們對(duì)自然和享受的追求，目前水族業(yè)的蓬勃開(kāi)展也恰恰說(shuō)明了這一點(diǎn)，但目前市場(chǎng)上的魚(yú)缸還有所欠缺，其正處在初步開(kāi)展的階段，不能到達(dá)群眾的需求。本次論文針對(duì)于這一現(xiàn)狀，提出了將單片機(jī)與魚(yú)缸相結(jié)合的想法，并應(yīng)用傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)硬件和軟件的統(tǒng)一，使其共同協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)魚(yú)缸所不能實(shí)現(xiàn)的自動(dòng)控制。解決人們因?yàn)闀r(shí)間原因不能及時(shí)養(yǎng)護(hù)魚(yú)缸的困難，使得系統(tǒng)可以在設(shè)定參數(shù)后能夠自行的運(yùn)作，減少人為的操作。本次設(shè)計(jì)是先針對(duì)于目前魚(yú)缸市場(chǎng)的現(xiàn)狀，提出新型的控制方案，確定設(shè)計(jì)的主要目的和要實(shí)現(xiàn)的要求，明確設(shè)計(jì)對(duì)象中的各個(gè)控制參數(shù)，并闡述所應(yīng)用的技術(shù)的原理。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要將工作分為兩局部，一是硬件的選用和設(shè)計(jì)，主要是針對(duì)于設(shè)計(jì)所需要的各種設(shè)備和性能的要求，選擇并設(shè)計(jì)出可靠和穩(wěn)定的硬件電路；二是軟件的設(shè)計(jì)，此過(guò)程主要是程序的設(shè)計(jì)和編寫(xiě)，在設(shè)計(jì)好硬件電路的前提下，將編寫(xiě)好的程序?qū)懭胄酒?，有主控制系統(tǒng)下達(dá)命令并使得硬件局部快速準(zhǔn)確的執(zhí)行。此外，由于在硬件和軟件設(shè)計(jì)的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)各種問(wèn)題，并且最終的執(zhí)行結(jié)果可能會(huì)出現(xiàn)偏差，這些主要是由于在系統(tǒng)工作過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)信號(hào)的干擾，導(dǎo)致系統(tǒng)誤動(dòng)作，所以要有一定的抗干擾設(shè)計(jì)，保證系統(tǒng)在發(fā)出信號(hào)、接收信號(hào)以及執(zhí)行動(dòng)作的時(shí)候不會(huì)出錯(cuò)，能夠準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所要求的功能。第1章概述1.1研究的意義1.1.1自動(dòng)化魚(yú)缸自動(dòng)化魚(yú)缸利用先進(jìn)的技術(shù)，真正做到了節(jié)能、環(huán)保和方便實(shí)用，是養(yǎng)魚(yú)者最好最方便的選擇。它改變了原有的很多手工上的操作，比方自己換水、氧氣含量的控制、水質(zhì)不好等問(wèn)題，而應(yīng)用自動(dòng)化魚(yú)缸可以很好的解決這些問(wèn)題，為魚(yú)兒提供了一個(gè)良好的環(huán)境，并且大大地提高了養(yǎng)魚(yú)愛(ài)好者的樂(lè)趣。再也不用人為的進(jìn)行換水，當(dāng)外出時(shí)也不用擔(dān)憂(yōu)魚(yú)兒無(wú)人照料，并且系統(tǒng)設(shè)計(jì)的平安措施也能有效的降低異常情況的發(fā)生等等。真正做到了自動(dòng)化的控制，在時(shí)間上解放了人類(lèi)，為養(yǎng)魚(yú)愛(ài)好者節(jié)省了很多時(shí)間，省去了很多不必要的麻煩。全自動(dòng)魚(yú)缸有各式各樣的款式和不同的型號(hào)，可根據(jù)不同場(chǎng)合選用最適宜最實(shí)用的魚(yú)缸。自動(dòng)化魚(yú)缸節(jié)能環(huán)保，方便控制，解決了一系列的問(wèn)題，如換水難、水中礦物質(zhì)缺乏以及耗時(shí)照料等。系統(tǒng)控制會(huì)自動(dòng)進(jìn)行定時(shí)，然后根據(jù)魚(yú)缸中水量的情況進(jìn)行加水和排水的，保證魚(yú)缸中水量的適度。并且能自動(dòng)去除魚(yú)的糞便和水中的雜質(zhì)，免除了使用清洗過(guò)濾棉給魚(yú)兒帶來(lái)的傷害和對(duì)水質(zhì)的污染。這樣一來(lái)，不僅使得魚(yú)缸的使用變得更加方便，而且美化了環(huán)境，使得養(yǎng)魚(yú)成為賞心悅目的事，人們不用在其上花費(fèi)太多的時(shí)間和勞力，在很大程度上將人們解放出來(lái)，真正實(shí)現(xiàn)了休閑的自動(dòng)化控制。1.1.2自動(dòng)化魚(yú)缸應(yīng)用情況及意義隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展，人民的生活水平得到了很大的改善，人們的生活品位相應(yīng)的也越來(lái)越高，與之相關(guān)的休閑、養(yǎng)生類(lèi)等行業(yè)有了日漸蓬勃的開(kāi)展之勢(shì)。工作和生活在城市里的人或多或少都承受著各方面壓力，心里都渴望著回歸大自然的寧?kù)o與和諧。這樣一來(lái)，一個(gè)生機(jī)盎然、蒼翠欲滴的魚(yú)草水族箱便有了很大的作用，它不但能美化居室的環(huán)境，使得人們近距離的接觸到大自然，更能使人得到綠色和充滿(mǎn)活力的能量，每天欣賞大自然綠色美景的同時(shí)，在心理上得到很大的滿(mǎn)足和平靜。在這種需求下，水族行業(yè)便得到了其開(kāi)展的優(yōu)勢(shì)。魚(yú)缸又被大家稱(chēng)水族箱，它起源于英國(guó)，到現(xiàn)在已經(jīng)有了超過(guò)150年的歷史。在魚(yú)缸市場(chǎng)開(kāi)展早期的時(shí)候，水族箱的作用多用于展覽，主要是在酒店和展覽會(huì)等群眾化的場(chǎng)所的欣賞。但如今隨著生活水平的提高，而且科技的參加使得水族業(yè)得到了快速和良好的開(kāi)展。水族箱更是逐漸成為了普通家庭的室內(nèi)裝飾?，F(xiàn)如今，以水草和金魚(yú)為主的魚(yú)缸被稱(chēng)作“水中微縮的魚(yú)草園林〞，是人們?cè)谛蓍e上的普遍選擇，但人們由于工作繁忙或者不是專(zhuān)業(yè)養(yǎng)護(hù)，導(dǎo)致沒(méi)有很好的結(jié)果，最后的結(jié)局大多是水草的枯萎和魚(yú)兒的死亡。針對(duì)這一現(xiàn)狀，市場(chǎng)上也陸續(xù)出現(xiàn)了各種自動(dòng)化控制的魚(yú)缸，可以完成水溫控制、保證氧含量、自動(dòng)排水以及自動(dòng)照明等。通過(guò)對(duì)目前大多數(shù)水族箱控制設(shè)備應(yīng)用現(xiàn)狀的分析和研究，提出了一種集多中功能于一體的自動(dòng)化魚(yú)缸控制器，該控制系統(tǒng)是以單片機(jī)為控制中心，將其與傳感器技術(shù)相結(jié)合，最終可以集多種功能于一體，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)溫、自動(dòng)喂食、自動(dòng)照明、自動(dòng)換水和自動(dòng)除垢等功能。1.2現(xiàn)狀1.2.1功能分類(lèi)不同場(chǎng)合的自動(dòng)化魚(yú)缸要具有不同的功能及特點(diǎn)，總體說(shuō)來(lái)，要具有以下根本的要求：溫度控制、光照充足、水位控制、自動(dòng)喂食、水質(zhì)監(jiān)測(cè)等，同時(shí)還具有節(jié)能環(huán)保的特點(diǎn)。但是在應(yīng)用到不同場(chǎng)合時(shí)，便需要其有相應(yīng)的功能，如礦廠、公司、水族館、欣賞池、展覽會(huì)、酒店、家庭等。工礦場(chǎng)合要有良好的除噪效果，系統(tǒng)反響要更加靈敏，并且要具有凈化空氣的效果；養(yǎng)殖戶(hù)一類(lèi)必須要方便管理和處理突發(fā)狀況；其它水族館和欣賞池等等一定要在滿(mǎn)足根本條件下做到美觀、賞心悅目，最好帶有音樂(lè)及燈光效果。1.2.2單片機(jī)的應(yīng)用單片機(jī)又被大家稱(chēng)為單片微控制器,它不僅僅只是完成某一個(gè)邏輯功能,它一個(gè)芯片本身便實(shí)現(xiàn)了大局部的集成功能。有人形象的稱(chēng)單片機(jī)就是一臺(tái)微型的計(jì)算機(jī)。它擁有體積小、質(zhì)量輕和價(jià)格低廉等特點(diǎn)，大大的方便了大家的學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開(kāi)發(fā)。同時(shí)，通過(guò)學(xué)習(xí)單片機(jī)，我們可以更好的了解計(jì)算機(jī)的原理與結(jié)構(gòu)。單片機(jī)內(nèi)部和電腦有一些功能相似的模塊，比方同樣有CPU、內(nèi)存、并行總線以及和硬盤(pán)作用相同的存儲(chǔ)器件，但不同的是，單片機(jī)的這些器件的性能相對(duì)與電腦來(lái)說(shuō)要弱很多，不過(guò)價(jià)錢(qián)同時(shí)也低很多，一般不會(huì)超過(guò)10元，所以可以用它來(lái)做一些控制電器的工作。它是一種控制計(jì)算機(jī)，并且其工作是在線式實(shí)時(shí)的，所謂的在線式就是現(xiàn)場(chǎng)控制，這就要求其有較強(qiáng)的抗干擾能力和比擬低的本錢(qián)，這也是它和離線式計(jì)算機(jī)的最大區(qū)別。單片機(jī)主要是靠程序來(lái)控制硬件實(shí)現(xiàn)各種功能的，而且要求其要具有可修改性。其通過(guò)不同的程序來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的不同的功能，尤其是針對(duì)于一些特殊功能，往往要消耗大量的人力和時(shí)間，有些甚至難以實(shí)現(xiàn)。一個(gè)相對(duì)來(lái)說(shuō)比擬簡(jiǎn)單的功能要是用美國(guó)50年代開(kāi)發(fā)的74系列或者60年代的CD4000系列可以實(shí)現(xiàn)的話，那么它的電路一定是很大的PCB板！但如果要應(yīng)用美國(guó)70年代成功投放市場(chǎng)的新型單片機(jī)，便會(huì)有很大的差異！因?yàn)槟阃ㄟ^(guò)單片機(jī)編寫(xiě)的程序就可以實(shí)現(xiàn)其可靠性、高智能以及高效率。1.2.3控制系統(tǒng)及特點(diǎn)控制系統(tǒng)以單片機(jī)AT89C52為控制核心，結(jié)合傳感器技術(shù)，集多種控制功能于一體，包括溫度控制、燈光照明、水位監(jiān)測(cè)、氧含量控制等。整個(gè)系統(tǒng)分為四大局部：第一局部是以單片機(jī)AT89C52為核心的溫度控制局部；第二局部是以單片機(jī)和揚(yáng)聲器SPEAKER為主的功能模塊；第三局部是以LED為主的燈光模塊；第四局部是自動(dòng)/手動(dòng)換水，自動(dòng)/手動(dòng)喂食等功能。該控制系統(tǒng)具有運(yùn)行穩(wěn)定可靠、操作簡(jiǎn)單方便等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、設(shè)計(jì)靈活以及本錢(qián)低廉等特點(diǎn)，并且易于規(guī)模化的生產(chǎn)，可廣泛用于家庭和賓館等。1.3論文的主要工作1.3.1設(shè)計(jì)任務(wù)本文主要針對(duì)自動(dòng)化魚(yú)缸的設(shè)計(jì)，在單片機(jī)的根底上，結(jié)合傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)出自動(dòng)化控制的集成電路，集多種功能于一體，實(shí)現(xiàn)魚(yú)缸的自動(dòng)化控制。本次設(shè)計(jì)主要由輸入輸出和控制局部組成，輸入輸出局部主要完成系統(tǒng)各種參數(shù)的監(jiān)測(cè)、設(shè)定以及調(diào)試等；控制局部主要完成復(fù)位、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、顯示時(shí)鐘和溫度、按鍵以及各種輸入輸出的指示等。1.3.2設(shè)計(jì)方案〔1〕總體設(shè)計(jì)首先對(duì)該系統(tǒng)原理進(jìn)行分析，明白最終運(yùn)行的結(jié)果要求和指示，結(jié)合設(shè)備造型，查閱資料，確定采用適宜的控制系統(tǒng)，提交總體的設(shè)計(jì)方案?！?〕硬件設(shè)計(jì)分別設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)采集電路，控制電路，通訊電路等，并使其集成顯示、運(yùn)行，應(yīng)用CAD軟件畫(huà)出電氣控制原理圖?！?〕軟件設(shè)計(jì)主要是對(duì)程序的編寫(xiě)，各個(gè)子程序模塊要做到系統(tǒng)的結(jié)合，并應(yīng)用到單片機(jī)的集成顯示?！?〕通信聯(lián)調(diào)控制方案2.1自動(dòng)化魚(yú)缸的控制原理分析應(yīng)用方向?qū)τ诓煌膱?chǎng)合，其魚(yú)缸要求也不盡相同。本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)化魚(yú)缸主要是應(yīng)用于家庭欣賞類(lèi)魚(yú)缸，在功能和美觀上相比于大型高檔類(lèi)魚(yú)缸稍有欠缺，但在應(yīng)用和操作方面會(huì)盡量到達(dá)市場(chǎng)要求，在很大長(zhǎng)度上減少了人為操作。設(shè)計(jì)系統(tǒng)可以檢測(cè)魚(yú)缸中含氧量、溫度、水垢等，并做出相應(yīng)的反響，還有水位探測(cè)功能，應(yīng)用碳棒及時(shí)的探測(cè)水位并補(bǔ)充水量。另外應(yīng)用的自動(dòng)化系統(tǒng)可以時(shí)時(shí)的顯示魚(yú)缸的所有數(shù)據(jù)，并且?guī)в袌?bào)警系統(tǒng)，真正的做到了方便快捷。2.1.2控制原理本次論文設(shè)計(jì)是基于單片機(jī)的自動(dòng)化控制，將單片機(jī)應(yīng)用到魚(yú)缸系統(tǒng)中，使其到達(dá)自動(dòng)化控制，更為快捷方便的控制。在單片機(jī)的根底上擴(kuò)展一些接口，用來(lái)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換、數(shù)字顯示、鍵盤(pán)寫(xiě)入和輸出控制等，并參加相關(guān)的應(yīng)用軟件，組成完整的單片機(jī)系統(tǒng)。針對(duì)于單片機(jī)的性能高、靈活性強(qiáng)的特點(diǎn)，將其應(yīng)用到魚(yú)缸的控制中，結(jié)合傳感器和感應(yīng)器技術(shù)等實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化的控制。在實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化控制中，共分為以下幾個(gè)控制方向：溫度、水位、含氧量等，并且還要帶有緊急情況的報(bào)警系統(tǒng)，以防突發(fā)情況的發(fā)生。其中各種參數(shù)的設(shè)定和調(diào)試可根據(jù)天氣和周?chē)h(huán)境的變化做出相應(yīng)的改變，最終的目的是為魚(yú)兒提供一個(gè)良好的生活環(huán)境。本次系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)采用分塊的模式，主要由控制局部和輸入輸出局部協(xié)調(diào)完成系統(tǒng)功能。其中，控制局部主要完成復(fù)位、數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、顯示溫度和時(shí)鐘、按鍵以及各種輸入和輸出等；而輸入輸出局部主要完成系統(tǒng)的各種控制參數(shù)的設(shè)定以及與主系統(tǒng)的通信等。結(jié)合上述要點(diǎn)，在實(shí)現(xiàn)平安和自動(dòng)化控制的前提下，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)方便、靈活、平安的統(tǒng)一。2.1.3控制要求針對(duì)魚(yú)缸的自動(dòng)化控制，本次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)要做到以下要求：實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)魚(yú)缸內(nèi)的環(huán)境參數(shù)：由于魚(yú)缸內(nèi)的各種魚(yú)兒和水草等需要一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定并且良好的生活環(huán)境，因此要保證魚(yú)缸內(nèi)各種參數(shù)的穩(wěn)定，其中包括含氧量、溫度、光照、水位等。要盡可能的將各種參數(shù)控制或者調(diào)整到適宜的范圍，以保證魚(yú)兒的良好成長(zhǎng)。能夠?qū)崟r(shí)的顯示溫度、系統(tǒng)參數(shù)的設(shè)定以及當(dāng)前工作狀態(tài)和系統(tǒng)時(shí)間。有報(bào)警系統(tǒng)，即當(dāng)魚(yú)缸內(nèi)的環(huán)境參數(shù)超過(guò)設(shè)定值時(shí)，系統(tǒng)能夠及時(shí)的發(fā)出報(bào)警信號(hào)并做出反響動(dòng)作，以保證環(huán)境參數(shù)的穩(wěn)定。為了適應(yīng)不同的需求，系統(tǒng)要能在自動(dòng)和手動(dòng)的模式下自由切換。2.2控制參數(shù)與性能指標(biāo)本次設(shè)計(jì)的控制對(duì)象是魚(yú)缸，控制的目的是使其能自動(dòng)調(diào)節(jié)，為魚(yú)類(lèi)提供適宜的生活環(huán)境。設(shè)計(jì)的過(guò)程中要注意水溫、水位、氧含量等參數(shù)。要求該系統(tǒng)能自動(dòng)檢測(cè)并顯示魚(yú)缸內(nèi)的溫度和氧含量等，并做出及時(shí)的補(bǔ)充，利用碳棒檢測(cè)水位的上下，并應(yīng)用單片機(jī)控制水泵進(jìn)行供水，協(xié)調(diào)工作到達(dá)一個(gè)功能完善的自動(dòng)控制系統(tǒng)。2.2.1溫度魚(yú)類(lèi)是冷血?jiǎng)游?，也就是說(shuō)它們需要從周邊環(huán)境吸取熱量以供應(yīng)自身新陳代謝。魚(yú)類(lèi)在水中不斷用鰓過(guò)濾水，進(jìn)行呼吸，這就導(dǎo)致了它們新陳代謝產(chǎn)生的熱量會(huì)很快消散在水中，體溫也和周?chē)疁叵嗨?。魚(yú)類(lèi)大多數(shù)喜歡生活在溫度為25.5~28.8攝氏度的水中。溫度或熱量是影響?hù)~(yú)類(lèi)新陳代謝的重要因素，如果溫度過(guò)高，魚(yú)類(lèi)體內(nèi)的酶將停止工作；如果溫度過(guò)低，魚(yú)類(lèi)體內(nèi)的酶的結(jié)構(gòu)將會(huì)被破壞。此外，如果水溫過(guò)低，熱帶魚(yú)將很可能會(huì)喪失其意識(shí)，魚(yú)類(lèi)體內(nèi)的寄生蟲(chóng)和細(xì)菌會(huì)伺機(jī)侵害魚(yú)類(lèi)的健康。隨著水溫的升高，氧氣的溶解度會(huì)降低，而魚(yú)類(lèi)恰恰是需要氧氣來(lái)進(jìn)行生存，這樣便可能會(huì)導(dǎo)致魚(yú)類(lèi)因缺氧而死去，所以一定要給魚(yú)類(lèi)一個(gè)適宜的水溫。綜上所述，可根據(jù)系統(tǒng)設(shè)定的溫度范圍來(lái)控制加熱器的啟動(dòng)和停止，以提供一個(gè)適宜的水溫。2.2.2水位水位檢測(cè)主要是控制魚(yú)缸內(nèi)的水量，通過(guò)水泵將水箱中的水抽到魚(yú)缸中，并應(yīng)用碳棒時(shí)時(shí)檢測(cè)水位，當(dāng)檢測(cè)到水位到達(dá)要求時(shí)，立即通過(guò)單片機(jī)控制水泵停止加水。2.2.3光和氧氣魚(yú)缸中不僅僅只有魚(yú)類(lèi)，同時(shí)還有共同生活的植物。而光是植物健康生長(zhǎng)的必要因素，在適宜的光照條件下更加有利于植物的生長(zhǎng)，同時(shí)利于魚(yú)兒的生活。綠色植物是唯一能產(chǎn)生氧氣的植物，植物良好的生長(zhǎng)可以及時(shí)補(bǔ)充魚(yú)缸內(nèi)的氧氣。在自動(dòng)化系統(tǒng)的配合下可以更加方便的控制魚(yú)缸內(nèi)的含氧量，為魚(yú)兒創(chuàng)造了一個(gè)良好的環(huán)境。2.3設(shè)備造型2.3.1I/O點(diǎn)分析本次設(shè)計(jì)的自動(dòng)化魚(yú)缸是基于單片機(jī)的自動(dòng)化應(yīng)用，參考于其中的控制參數(shù)，利用傳感器等技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制，需要參加一個(gè)作為輸入的3*4的鍵盤(pán)，以此來(lái)設(shè)置溫度和含氧量的參數(shù)。其中設(shè)置的溫度標(biāo)準(zhǔn)和氧氣含量等均可以通過(guò)鍵盤(pán)來(lái)手動(dòng)輸入，隨時(shí)的根據(jù)周?chē)h(huán)境的變化來(lái)調(diào)控參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，為魚(yú)兒提供更好的生活環(huán)境。而通過(guò)傳感器作為輸出的實(shí)時(shí)溫度和含氧量一并作為輸出點(diǎn)來(lái)考慮，只需在傳感器與單片機(jī)的根底上橋接一個(gè)LED顯示模塊，就可以方便的顯示所需要控制的參數(shù)，以此來(lái)改變或者重新設(shè)置。其中水位的控制是通過(guò)碳棒來(lái)實(shí)現(xiàn)，因此并不需要作為輸出點(diǎn)。2.3.2單片機(jī)的選型單片機(jī)共可以分為1位、4位、8位、16位、32位機(jī)等。其中1位機(jī)和4位機(jī)本錢(qián)低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但指令不豐富，而且編程復(fù)雜，主要運(yùn)用于簡(jiǎn)單的控制；相對(duì)來(lái)說(shuō)16位機(jī)和32位機(jī)雖然性能優(yōu)越、集成密度高，但在價(jià)格上比擬高，因此得不到廣泛的應(yīng)用；而8位單片機(jī)體積較小、指令多而廣、價(jià)格低廉，而且產(chǎn)品的應(yīng)用幾乎占據(jù)了大局部的單片機(jī)市場(chǎng)，將會(huì)成為系統(tǒng)控制的主流機(jī)型。ATMEL、NXP、STC和SST等公司生產(chǎn)的高性能8位89C52/S51單片機(jī)有很多優(yōu)勢(shì)，比方其有豐富的系統(tǒng)資源，特別是其內(nèi)部增加的存儲(chǔ)器FlashROM，它可以高速的改寫(xiě)，大大的方便了單片機(jī)的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用。因?yàn)?9C52=80C31+373+2732，而且其價(jià)格低廉，因此，在市場(chǎng)上有相當(dāng)大的應(yīng)用性。經(jīng)過(guò)綜合考慮，本次論文選用AT89C52型的單片機(jī)作為自動(dòng)化魚(yú)缸的主控制芯片，AT89C52是一種低功耗、低電壓、高性能的8位單片機(jī)。它采用了CMOS工藝，并具有高密度非易失性，而且其輸出引腳和指令系統(tǒng)都有較強(qiáng)的穩(wěn)定性。片內(nèi)的FlashROM在系統(tǒng)內(nèi)允許改編程序。具有功能強(qiáng)、靈活性高且價(jià)格合理等特點(diǎn)。它有40個(gè)引腳，32個(gè)外部雙向輸入輸出的端口，同時(shí)內(nèi)含2個(gè)外中斷口，2個(gè)全雙工串行通信口，3個(gè)16位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器，2個(gè)讀寫(xiě)口，既可以按照常規(guī)的方法進(jìn)行編程，也可以在線編程。另外，它將通用的微處理器和Flash存儲(chǔ)器巧妙的結(jié)合到一起，尤其是可反復(fù)擦寫(xiě)的Flash存儲(chǔ)器的應(yīng)用，有效的降低了開(kāi)發(fā)本錢(qián)。所選用的AT89C52單片機(jī)內(nèi)部片內(nèi)資源豐富，有8K字節(jié)的閃爍存儲(chǔ)器，而本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要用單片機(jī)C語(yǔ)言編寫(xiě)，這樣編譯后生成的代碼不僅較為簡(jiǎn)短，而且效率較高，這樣有了多余的程序存儲(chǔ)空間防止了再外部擴(kuò)展，有效的簡(jiǎn)化了系統(tǒng)電路和降低了系統(tǒng)本錢(qián)。2.3.3電源的選擇基于是家庭的自動(dòng)化魚(yú)缸，考慮到方便的操作問(wèn)題，直接選用220伏的常用電源，不僅可以方便魚(yú)缸的接線問(wèn)題，還可以省去中間升降壓的麻煩。而對(duì)于單片機(jī)的電源選擇那么要針對(duì)于所選用的單片機(jī)的類(lèi)型，結(jié)合其各種參數(shù)，并考慮到中間所加的各種應(yīng)用模塊。由于本次設(shè)計(jì)選用的是89C52單片機(jī)，所以直接選用5伏的直流電源，作為單片機(jī)的電源供應(yīng)。2.3.4繼電器的選擇繼電器是一種當(dāng)輸入量的變化到達(dá)規(guī)定要求時(shí)，在電氣輸出電路中使被控量發(fā)生預(yù)定的階躍變化的一種電器。其原理是通過(guò)改變輸入到線圈上的電壓來(lái)改變電磁場(chǎng)，進(jìn)而控制電路的開(kāi)和關(guān)。按照工作原理和結(jié)構(gòu)特征，繼電器共分為以下幾類(lèi)：電磁繼電器、固態(tài)繼電器、時(shí)間繼電器、舌簧繼電器、溫度繼電器等。繼電器的選擇有以下考前須知：使用環(huán)境、輸入信號(hào)、輸入?yún)⒘俊⒇?fù)載情況等。針對(duì)于魚(yú)缸的水中環(huán)境和使用現(xiàn)狀，以及魚(yú)缸的電壓、電流、輸入輸出等情況，選用最常用的光電隔離器來(lái)作為平安保護(hù)裝置，其具有體積小、使用壽命長(zhǎng)、工作溫度范圍寬、抗干擾性能強(qiáng)．無(wú)觸點(diǎn)且輸入與輸出在電氣上完全隔離等特點(diǎn)。綜上所述，本次系統(tǒng)選用型號(hào)為SRS-05VDC-SL的繼電器，它的觸點(diǎn)負(fù)載為中功率，觸電形式為常開(kāi)型。2.4總體方案本次設(shè)計(jì)主要是以單片機(jī)89C52為核心，在此根底上應(yīng)用其它的模塊，如溫度顯示模塊、自動(dòng)供水模塊、自動(dòng)報(bào)警模塊和按鍵輸入模塊等。應(yīng)用傳感器技術(shù)和感應(yīng)系統(tǒng)將其系統(tǒng)完美的結(jié)合到一起，能人性化的調(diào)試和隨時(shí)隨境的改變參數(shù)的設(shè)定，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化魚(yú)缸的自動(dòng)控制。以下是總體硬件結(jié)構(gòu)方案圖：系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖其中主控制局部包括：中心控制模塊：主要是以單片機(jī)為控制核心，其功能是用來(lái)將A/D轉(zhuǎn)換器送來(lái)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，從而向各種設(shè)備發(fā)出各種控制信號(hào)。時(shí)鐘控制電路模塊：同步控制系統(tǒng)的相對(duì)時(shí)鐘和絕對(duì)時(shí)鐘，定時(shí)檢測(cè)各種環(huán)境參數(shù)和各項(xiàng)控制器的開(kāi)或關(guān)。人機(jī)交互按鍵控制模塊：主要是用來(lái)實(shí)現(xiàn)按鍵的寫(xiě)入功能以及設(shè)置后相應(yīng)的LED的顯示，以便到達(dá)良好的人機(jī)交互功能。1〕通過(guò)LED數(shù)碼管實(shí)時(shí)顯示參數(shù)值；2〕通過(guò)鍵盤(pán)寫(xiě)入各種參數(shù)；3〕發(fā)生異常時(shí)能通過(guò)LED管和蜂鳴器報(bào)警。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)/復(fù)位模塊：能夠存儲(chǔ)各種參數(shù)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并存儲(chǔ)系統(tǒng)的工作過(guò)程，當(dāng)遇到異常情況時(shí)能夠復(fù)位重啟。數(shù)碼顯示模塊：能夠?qū)崟r(shí)的顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)和時(shí)間、當(dāng)前溫度以及控制過(guò)程中的參數(shù)變化。其中輸入輸出控制局部包括：各種信號(hào)的輸入模塊：能夠?qū)Ⅳ~(yú)缸中檢測(cè)到的各種信號(hào)準(zhǔn)確輸入，如溫度的監(jiān)測(cè)、水位上下的監(jiān)測(cè)以及含氧量的監(jiān)測(cè)等。這個(gè)模塊主要是由傳感器、放大器、多路開(kāi)關(guān)以及A/D轉(zhuǎn)換器等組成，完成數(shù)據(jù)的采集。其中傳感器的作用是感應(yīng)魚(yú)缸內(nèi)各種環(huán)境參數(shù)的的變化，然后將其轉(zhuǎn)化為電信號(hào)；放大器的作用是將系統(tǒng)接收到的一些微小的信號(hào)放大，以便于接收系統(tǒng)可以很快的接收并利于下面的執(zhí)行；多路開(kāi)關(guān)的作用是將接收到的電信號(hào)傳給A/D轉(zhuǎn)換器，這樣便可以讓單片機(jī)接收到可以識(shí)別的數(shù)字信號(hào)。各種子系統(tǒng)的輸出控制模塊：主要由各種輸出控制的設(shè)備組成。根據(jù)系統(tǒng)檢測(cè)到的各種參數(shù)信號(hào)，控制相應(yīng)的子系統(tǒng)進(jìn)行工作，各個(gè)子系統(tǒng)既不互相干擾又能協(xié)調(diào)工作，同時(shí)可以顯示各種輸出。作為核心的單片機(jī)將設(shè)定值和采集值進(jìn)行比擬，發(fā)出控制信號(hào)并傳輸給相應(yīng)的設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)不適宜參數(shù)的調(diào)節(jié)。第3章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本章內(nèi)容是介紹自動(dòng)化魚(yú)缸控制的硬件結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)，主要包括以下設(shè)計(jì):主從機(jī)電路模塊、時(shí)鐘電路模塊、鍵盤(pán)控制與顯示模塊、溫度控制模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路模塊等。下文中詳細(xì)的闡述了各電路設(shè)計(jì)中芯片的選型要求，并根據(jù)其內(nèi)部組成、性能參數(shù)和功能特點(diǎn)等設(shè)計(jì)出了具體的硬件電路。在綜合各個(gè)電路的元件性能的前提下，保證所設(shè)計(jì)的各個(gè)電路之間可以協(xié)調(diào)工作，在主系統(tǒng)的控制和調(diào)試下可以到達(dá)方便快捷的效果，實(shí)現(xiàn)硬件局部的高效執(zhí)行性和系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。3.1硬件的總體結(jié)構(gòu)硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)是本次論文的兩個(gè)重要方面，本章主要寫(xiě)該系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，主要遵循以下幾點(diǎn)原那么：〔1〕硬件電路的設(shè)計(jì)和軟件電路的設(shè)計(jì)是相輔相成的，軟件電路功能的實(shí)現(xiàn)要靠硬件電路來(lái)執(zhí)行，而硬件電路的實(shí)現(xiàn)要靠軟件電路來(lái)下命令。但是用軟件實(shí)現(xiàn)硬件的功能還要占用CPU的時(shí)間，所用的時(shí)間要更長(zhǎng)一點(diǎn)。但在另一方面，用軟件電路實(shí)現(xiàn)功能的話，不僅可以使得硬件電路大大簡(jiǎn)化，這樣一來(lái)降低了本錢(qián)，同時(shí)防止異常情況的發(fā)生，可以提高硬件電路的可靠性。所以在本次系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過(guò)程中，在滿(mǎn)足可行性和系統(tǒng)要求的前提下，盡可能的用軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)硬件功能?！?〕保證可靠性和抗干擾性。根據(jù)可靠性的設(shè)計(jì)理論，在設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)所用的芯片越少，那么系統(tǒng)出現(xiàn)故障的時(shí)機(jī)越少，同時(shí)電路板上的地址數(shù)據(jù)總線受到的干擾就越少，所以單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是在滿(mǎn)足功能要求和可靠的情況下，盡可能的使用少量的芯片和線路，大幅度改善組件數(shù)、電路板空間、抗干擾性、功耗以及系統(tǒng)本錢(qián)?！?〕確保靈活的功能升級(jí)和系統(tǒng)擴(kuò)展。由于一開(kāi)始并不能完全考慮到系統(tǒng)的各個(gè)方面，在后續(xù)的設(shè)計(jì)中需要不斷的完善系統(tǒng)和補(bǔ)充功能，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中應(yīng)考慮到在以后的應(yīng)用，也就是說(shuō)應(yīng)該在系統(tǒng)設(shè)計(jì)不需要做很大變動(dòng)的情況下，盡可能的修改少量的軟件和硬件，甚至在不修改的情況下就能實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的要求。其中，功能擴(kuò)展對(duì)系統(tǒng)的影響也很大。按照系統(tǒng)的要求和以上幾點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)原那么，本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)以單片機(jī)AT89C52為核心，再結(jié)合傳感器技術(shù)，由溫度控制、數(shù)碼顯示、信號(hào)的輸入和輸出等單元電路組成。下面就主要的電路設(shè)計(jì)做詳細(xì)的介紹。3.2主從機(jī)的電路設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)魚(yú)缸的自動(dòng)化控制，并到達(dá)方便快捷的目的，在設(shè)計(jì)過(guò)程中盡可能的將各個(gè)控制局部的放置最大效率化與資源化，即將系統(tǒng)的主控制局部和輸入輸出控制局部的功能板分別放在魚(yú)缸的不同位置，這樣可以進(jìn)一步提高系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性。而設(shè)計(jì)的主控制其作為主機(jī)，設(shè)計(jì)的輸入輸出控制器作為從機(jī)，并將其分別應(yīng)用到所設(shè)計(jì)的電路中，即主控制電路和輸入輸出控制電路。在主控制電路中用AT89C52作為主控制芯片，它主要是實(shí)現(xiàn)控制中心、時(shí)鐘控制電路模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)/復(fù)位模塊、數(shù)碼顯示模塊以及人機(jī)按鍵控制模塊的相互協(xié)調(diào)運(yùn)行，保證系統(tǒng)的完善；而輸入輸出控制電路主要工作是能夠準(zhǔn)確、及時(shí)的輸出魚(yú)缸中檢測(cè)到的各種環(huán)境參數(shù)和各路控制信號(hào)。綜合上述情況，在兩個(gè)電路能夠正常工作的前提下，再將兩者結(jié)合到一起，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。在這三局部電路的設(shè)計(jì)中，要細(xì)節(jié)考慮其之間的工作模式和特點(diǎn)，綜合其不同的性能和工作狀態(tài)，減少不必要的消耗和損失，并能夠在此根底上更加的方便靈活，實(shí)現(xiàn)最終系統(tǒng)所要求的自動(dòng)化控制。以下是作為主從機(jī)電路的電路結(jié)構(gòu)圖：上述系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)圖由兩局部組成，即主控制局部和輸入輸出控制局部，并在這兩者之間可以進(jìn)行通信，用來(lái)實(shí)現(xiàn)兩局部的信息傳遞。其中主控制局部主要由以下電路組成：時(shí)鐘電路，主要功能是實(shí)時(shí)的顯示系統(tǒng)的日期統(tǒng)時(shí)間，選用單片機(jī)主芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，更加方便簡(jiǎn)捷的顯示時(shí)間；數(shù)據(jù)存儲(chǔ)/復(fù)位電路，用來(lái)存儲(chǔ)系統(tǒng)所檢測(cè)到的各種環(huán)境參數(shù)和信息，并能夠在發(fā)生異常的情況下及時(shí)動(dòng)作復(fù)位，防止發(fā)生不必要的損失，；指示燈的接口電路，主要是實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)的各種參數(shù)以及調(diào)試過(guò)程的信號(hào)的數(shù)字化，有8路輸出指示燈與住CPU的P2.0~P2.7連接組成；與LED顯示芯片和鍵盤(pán)的接口電路，完成鍵盤(pán)輸入和顯示的連接。輸入輸出局部主要由輸出指示、溫度檢測(cè)、水位上下檢測(cè)以及其他參數(shù)的檢測(cè)組成，其中溫度檢測(cè)選用芯片DS18B20的DQ端與P0.4連接組成電路，而水位上下的檢測(cè)那么用碳棒來(lái)實(shí)現(xiàn)。3.3各個(gè)模塊的硬件設(shè)計(jì)3.3.1時(shí)鐘電路模塊的設(shè)計(jì)本次硬件設(shè)計(jì)中時(shí)鐘電路模塊所選用的核心芯片AT89C52，用來(lái)完成系統(tǒng)中實(shí)時(shí)時(shí)鐘的顯示和設(shè)置。其中，實(shí)時(shí)的時(shí)鐘/日歷電路用來(lái)提供詳細(xì)的時(shí)間和日期，人性化的的選擇12或者24小時(shí)格式，并且每個(gè)月的天數(shù)可以自動(dòng)調(diào)整，減少了手動(dòng)的麻煩。該時(shí)鐘電路主要完成三個(gè)功能，即時(shí)間的顯示、相對(duì)時(shí)鐘以及時(shí)間的處理。其中相對(duì)時(shí)鐘主要是控制魚(yú)缸的各種操作，實(shí)現(xiàn)溫度控制和氧氣含量的時(shí)間調(diào)整。時(shí)間的處理主要是設(shè)置鬧鐘、事件的提醒以及作為備忘錄使用。3.3.2鍵盤(pán)與顯示模塊的設(shè)計(jì)該模塊的設(shè)計(jì)是直接選用鍵盤(pán)輸入通過(guò)單片機(jī)AT89C52來(lái)進(jìn)行寫(xiě)入，并采用LED來(lái)進(jìn)行顯示結(jié)果與過(guò)程，該模塊靈敏度高，性能可靠，而且消耗價(jià)格低廉，能夠準(zhǔn)確的到達(dá)系統(tǒng)的要求，實(shí)現(xiàn)輸入和顯示的綜合統(tǒng)一。此模塊的核心是要設(shè)計(jì)的鍵盤(pán)與顯示的電路，主要實(shí)現(xiàn)復(fù)位、LED顯示以及鍵盤(pán)輸入的功能，這些功能分別由復(fù)位電路、8位的LED顯示電路、鍵盤(pán)的輸入控制電路實(shí)現(xiàn)，可以更好的實(shí)現(xiàn)各個(gè)參數(shù)的設(shè)定、控制和調(diào)試。3.3.3溫度控制模塊的設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)溫度控制模塊過(guò)程中，選用DALLAS公司生產(chǎn)的芯片DS18B20作為核心芯片，它是一種一線式數(shù)字溫度傳感器，主要由以下四局部組成：溫度傳感器、配置存放器、64位ROM以及非揮發(fā)的溫度報(bào)警觸發(fā)器。其溫度的測(cè)量范圍是-55~+125攝氏度，有3個(gè)引腳T0-92，是小體積的的封裝形式，其溫度的測(cè)量精確程度可以到達(dá)0.0625攝氏度，并且有9-12位的A/D轉(zhuǎn)換精度，還可以將測(cè)量到的溫度擴(kuò)展為16位數(shù)字量，并通過(guò)串行的方式輸出。其工作電源有兩種方式，一是可以在遠(yuǎn)端直接引入，二是可以通過(guò)寄生電源產(chǎn)生。以下是DS18B20的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：其中，VDD是外接的供電電源，GND是接地，DQ是數(shù)字信號(hào)的輸入/輸出端。將單片機(jī)的P04口與芯片DS18B20的引腳2相連，可組成溫度檢測(cè)電路。它用外部5伏的電源供電，并連接4.7K歐姆的上拉電阻，這樣可以保證在有效的時(shí)鐘周期內(nèi)提供足夠的電流。電路圖如下所示：3.3.4數(shù)據(jù)存儲(chǔ)電路的設(shè)計(jì)在此電路設(shè)計(jì)時(shí)采用ATMEL/愛(ài)特梅爾公司生產(chǎn)的芯片AT24C02N-SU27D作為存儲(chǔ)器使用，其導(dǎo)電類(lèi)型為雙極型，工作溫度為-40~85攝氏度，價(jià)格低廉，但性能較高，靈敏度強(qiáng)。此芯片在該電路中主要實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)設(shè)定的參數(shù)和工作過(guò)程中數(shù)據(jù)變化的存儲(chǔ)，將其與單片機(jī)相連組成完善的電路，可以寫(xiě)入和存儲(chǔ)單片機(jī)的程序與指令。第4章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)4.1設(shè)計(jì)內(nèi)容及方法4.1.1設(shè)計(jì)內(nèi)容軟件設(shè)計(jì)是本次論文的中自動(dòng)化魚(yú)缸控制的主要內(nèi)容和重點(diǎn)，主要是根據(jù)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的功能要求，在已選好的系統(tǒng)硬件的根底上進(jìn)行系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)。為了到達(dá)系統(tǒng)功能的明確和完善，操作簡(jiǎn)便以及可靠性強(qiáng)的特點(diǎn)，一般采用結(jié)構(gòu)化的程序設(shè)計(jì)方法。該程序設(shè)計(jì)方法共分為以下三個(gè)方面：從上到下的設(shè)計(jì)、模塊化編程和結(jié)構(gòu)化編程。此外，還需要加強(qiáng)軟件的抗干擾性，實(shí)現(xiàn)其程序的可靠性。單片機(jī)系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)是采用C語(yǔ)言來(lái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的程序共分為三模塊，即主程序模塊、溫度檢測(cè)模塊和溫度顯示模塊。每個(gè)模塊都有一定的功能和作用，其中一些還包括有一些子程序，它們既相互獨(dú)立有相互聯(lián)系，低級(jí)模塊可以被高級(jí)模塊調(diào)用，共同實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)統(tǒng)一。設(shè)計(jì)方法由于本次設(shè)計(jì)是基于自動(dòng)化魚(yú)缸的設(shè)計(jì)，并采用了模塊化的設(shè)計(jì)共同實(shí)現(xiàn)控制。模塊化設(shè)計(jì)就是把軟件按照系統(tǒng)要求和要實(shí)現(xiàn)的各種功能將其劃分為幾個(gè)較簡(jiǎn)單的和相對(duì)獨(dú)立但又相關(guān)的模塊。其中，在實(shí)現(xiàn)模塊化的設(shè)計(jì)過(guò)程中，一定要注意分解、信息隱藏和模塊的獨(dú)立性等方面。分解是我們?cè)谌粘Ｉ钪杏龅綇?fù)雜問(wèn)題時(shí)常用的解決方法，對(duì)問(wèn)題求解的大量實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，將一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題分解為幾個(gè)較小較簡(jiǎn)單的問(wèn)題，能夠明顯的降低解決問(wèn)題的難度和復(fù)雜度。而針對(duì)于此次軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，各個(gè)組成模塊是相互聯(lián)系的，要防止將系統(tǒng)劃分為很多模塊，這樣一來(lái)各個(gè)模塊相互之間的聯(lián)系也就越少，可以減少出錯(cuò)的連鎖反響。并且可以使得模塊的接口工作量大大減少，但每個(gè)軟件都有一個(gè)最小的本錢(qián)劃分區(qū)，只要在這個(gè)范圍內(nèi)將系統(tǒng)劃分為適宜的模塊數(shù)，就可以使工作量和設(shè)計(jì)難度保持最小。信息隱藏是指將對(duì)不需要了解某些數(shù)據(jù)與過(guò)程的模塊隱藏起來(lái)。因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)程序和系統(tǒng)時(shí)，會(huì)需要一些在特定情況下才會(huì)用到的信息，而這些信息的出現(xiàn)可能會(huì)影響到模塊間的信息交換，所以，最好的方法就是將其隱藏起來(lái)。當(dāng)發(fā)生特定情況才允許這些信息交流。這一思想的目的是為了提高模塊的獨(dú)立性，它防止了在用不到隱藏信息時(shí)將其擴(kuò)展到其它模塊的風(fēng)險(xiǎn)，這樣一來(lái)，各個(gè)模塊的功能比擬單一，不容易發(fā)生與其它模塊共享信息的情況。應(yīng)用這一思想，使得系統(tǒng)易于測(cè)試、聯(lián)調(diào)和維護(hù)。模塊獨(dú)立性是將系統(tǒng)分為幾個(gè)模塊時(shí)要遵守的必要準(zhǔn)那么，要使得模塊劃分的合理，就必須堅(jiān)持模塊的獨(dú)立性。獨(dú)立性主要是指模塊本身的結(jié)構(gòu)和塊間的聯(lián)系。前者指模塊內(nèi)部的組成局部，其相互協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)功能；后者指多個(gè)模塊之間的相互聯(lián)系，它們既相互獨(dú)立又相互聯(lián)系。只有保證模塊的獨(dú)立性很高，才能使得塊內(nèi)組成局部的聯(lián)系越強(qiáng)，同時(shí)摸塊間的聯(lián)系越弱，防止異常情況的傳染。在開(kāi)發(fā)軟件的同時(shí)，還要注意軟件開(kāi)發(fā)中文檔的建立。因?yàn)槲覀冊(cè)陂_(kāi)發(fā)軟件的過(guò)程中，會(huì)使用大量的信息，同時(shí)還會(huì)產(chǎn)生很多信息，這時(shí)最好建立一個(gè)軟件文檔，可以提高軟件過(guò)程中的能見(jiàn)度，記錄下開(kāi)發(fā)的過(guò)程。軟件文檔的編制，使得開(kāi)發(fā)人員對(duì)各個(gè)階段的工作都進(jìn)行全面的思考，以便減少返工的時(shí)機(jī)，還可以在開(kāi)發(fā)早期發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤的地方，可以很快解決這些問(wèn)題，防止后續(xù)的麻煩，并且便于系統(tǒng)軟件的升級(jí)、使用和維護(hù)。本次系統(tǒng)是以上述的軟件設(shè)計(jì)思想為指導(dǎo)，采用Kei1C51集成環(huán)境開(kāi)發(fā)軟件局部。Kei1C51是美國(guó)Kei1Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)，它是由C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語(yǔ)言的功能更加完善，有很強(qiáng)的可維護(hù)性，結(jié)構(gòu)的可靠性更高，并且易于讀寫(xiě)。Kei1C51軟件提供全Windows界面，在編程時(shí)可以調(diào)用豐富的庫(kù)函數(shù)，并且可以進(jìn)行集成開(kāi)發(fā)和調(diào)試。同時(shí)，經(jīng)編譯后生成的匯編代碼更加緊湊，并且容易理解，使得Kei1C51生成目標(biāo)代碼的效率大大提高。本次論文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的軟件局部主要包括：主程序、初始化子程序、中斷效勞程序、溫度檢測(cè)程序、溫度顯示程序、工作狀態(tài)控制程序。4.2主程序的設(shè)計(jì)系統(tǒng)的軟件主程序主要是檢測(cè)魚(yú)缸內(nèi)的各種環(huán)境參數(shù)，實(shí)現(xiàn)環(huán)境參數(shù)的設(shè)定和改變。在設(shè)計(jì)過(guò)程中仿照硬件電路的設(shè)計(jì)方法，將系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能合理的劃分為幾個(gè)小系統(tǒng)，通過(guò)編寫(xiě)其對(duì)應(yīng)的子程序，使得幾個(gè)子程序可以相互聯(lián)系，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)所要求的溫度、含氧量、水位等設(shè)計(jì)。應(yīng)用此模塊化的設(shè)計(jì)不僅可以使設(shè)計(jì)的思路更加清晰，而且更加方便了程序的編寫(xiě)和調(diào)試。以下是系統(tǒng)主程序的工作流程圖：4.3中斷效勞子程序的設(shè)計(jì)對(duì)于主程序中的各種信息和數(shù)據(jù)的處理主要由兩種途徑，一是通過(guò)在顯示間隙中完成，二是通過(guò)中斷效勞子程序來(lái)完成。T0的中斷效勞子程序主要完成定時(shí)數(shù)據(jù)的傳送、按鍵處理和按鍵的消抖等。而計(jì)數(shù)器T1是用來(lái)產(chǎn)生波特率，不會(huì)中斷。以下是定時(shí)器的中斷效勞子程序流程圖：本次系統(tǒng)利用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，它是在工作方式1下，進(jìn)行20mS的定時(shí)，接著通過(guò)所設(shè)計(jì)的T0中斷效勞子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)時(shí)和分的計(jì)時(shí)。該程序是提供了一個(gè)時(shí)間基準(zhǔn)，同時(shí)給采樣數(shù)據(jù)提供根本的計(jì)時(shí)信息。由于該系統(tǒng)晶振的設(shè)置為110.592M，同時(shí)定時(shí)器T0設(shè)置為20mS，所以裝入的TH0和TL0的初值分別為B8H和00H。以下是當(dāng)進(jìn)行20mS的計(jì)數(shù)初值時(shí)的計(jì)算：〔1〕機(jī)器周期TF=12*〔1/11.0592〕us〔2〕定時(shí)器的計(jì)數(shù)值T0/TP=20000*〔11.0592/12〕=18432〔3〕裝入定時(shí)器的初值為X=216-T*f/12=65536-18432=471044.4時(shí)間顯示和溫度讀取程序的設(shè)計(jì)4.4.1顯示時(shí)間的設(shè)計(jì)本次系統(tǒng)為了方便控制和應(yīng)用簡(jiǎn)捷，針對(duì)于時(shí)間的顯示用主芯片AT89C52來(lái)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)匯編語(yǔ)言完成程序的編寫(xiě)，經(jīng)芯片讀取并由LED顯示。詳細(xì)程序見(jiàn)附錄。4.4.2溫度讀取的設(shè)計(jì)在利用芯片DS18B20讀取溫度時(shí)，首先要取得到芯片DS18B20檢測(cè)到的溫度值，該溫度值是以BC碼的形式來(lái)顯示，然后再以十進(jìn)制的形式輸出，而且輸出的溫度值會(huì)是實(shí)際檢測(cè)到的溫度值的十倍，并且會(huì)含有一位不顯示的小數(shù)。詳細(xì)程序見(jiàn)附錄。第5章系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計(jì)針對(duì)于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用中，有很多的干擾問(wèn)題，它們是以一種或者多種的方式存在并作用于單片機(jī)的控制系統(tǒng)，其對(duì)于控制能系統(tǒng)產(chǎn)生比擬大的影響，使得系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的功能不能到達(dá)要求，最后還可能會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的后果，所以必須要參加一些必要的抗干擾設(shè)計(jì)，尤其是對(duì)于自動(dòng)化魚(yú)缸中魚(yú)類(lèi)和水草植物的生活環(huán)境的監(jiān)控，要求其必須要具備良好的抗干擾能力，才能實(shí)現(xiàn)最終的理想的控制。就單片機(jī)的控制系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，其抗干擾的設(shè)計(jì)主要是針對(duì)于硬件和軟件兩局部。硬件的抗干擾主要是應(yīng)用一些物理的器件來(lái)較少或者消除干擾，能很大程度上將大局部的干擾消除，其優(yōu)點(diǎn)是效率較高，可以給系統(tǒng)創(chuàng)造一個(gè)良好工作環(huán)境，但同時(shí)會(huì)造成本錢(qián)的增加和硬件體積的增大。而軟件的抗干擾主要是參加一些控制算法來(lái)到達(dá)目的，它是通過(guò)編寫(xiě)或者改變程序來(lái)實(shí)現(xiàn)，在一定程度上會(huì)占用CPU，這樣一來(lái)會(huì)影響到系統(tǒng)的工作效率和穩(wěn)定性。所以，一般選擇將硬件的抗干擾和軟件的抗干擾相互結(jié)合，使其協(xié)調(diào)工作，到達(dá)最終抗干擾能力強(qiáng)并且硬件少的效果。5.1硬件電路的抗干擾5.1.1單片機(jī)控制系統(tǒng)出錯(cuò)的原因一般來(lái)說(shuō)，造成單片機(jī)控制系統(tǒng)受到干擾的原因來(lái)自?xún)蓚€(gè)方面，一是電路的設(shè)計(jì)，二是生產(chǎn)本身的制造問(wèn)題。總的來(lái)說(shuō)，主要由以下幾個(gè)外在原因：元件本身的質(zhì)量較低；單片機(jī)本身的抗干擾能力較低；工作環(huán)境的影響較大；期間的功率缺乏；沒(méi)有屏蔽保護(hù)的功能等。5.1.2電路的抗干擾設(shè)計(jì)針對(duì)于實(shí)際電路的抗干擾，主要有以下三個(gè)注意方面：〔1〕接地。該設(shè)計(jì)主要是實(shí)現(xiàn)保護(hù)接地，即連接大地，可以有效的提高系統(tǒng)的抗干擾能力?！?〕濾波。顧名思義指的是將采集到的各種信號(hào)加以分類(lèi)，通過(guò)其不同的頻率特性控制其方向。一般用的濾波器有高通濾波器、低通濾波器和帶通濾波器。比方將低通濾波器連接到交流電源上，便可以讓系統(tǒng)所需要的交流電得以通過(guò)，阻止其它的高頻干擾信號(hào)進(jìn)入并將其導(dǎo)入大地?！?〕制作電路板時(shí)的布線和工藝。將電路板合理的劃分區(qū)域，使其不會(huì)再布線上產(chǎn)生干擾；時(shí)鐘要盡可能的遠(yuǎn)離I/O線，盡量與之垂直；電源線和接地線要較粗，過(guò)孔盡可能的少等等。5.2軟件電路的抗干擾軟件電路所產(chǎn)生的干擾主要是由于干擾信號(hào)侵入了系統(tǒng)的輸入通道，并且與所需的信號(hào)相疊加，造成信號(hào)的弱化甚至錯(cuò)誤的動(dòng)作，最終導(dǎo)致系統(tǒng)無(wú)法正常工作。而針對(duì)于軟件電路上的抗干擾設(shè)計(jì)不僅能夠在可靠性上使得系統(tǒng)有很大的提升，而且使得硬件的本錢(qián)有效的降低，使得系統(tǒng)具有自我診斷并恢復(fù)的能力。在實(shí)際的操作中，軟件電路的抗干擾設(shè)計(jì)主要由以下幾個(gè)方面：減少或者消除輸入信號(hào)的噪音、改正輸入過(guò)程中的干擾或者錯(cuò)誤的信號(hào)和將運(yùn)行混亂的程序重新進(jìn)入正軌等。5.2.1數(shù)據(jù)采集軟件的抗干擾在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，往往在數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中會(huì)發(fā)生誤差，其主要原因是由于干擾信號(hào)進(jìn)入了輸入通道中，使得信號(hào)發(fā)生了較大的偏差，以至于會(huì)造成控制的異常。針對(duì)于以上情況，在此抗干擾的設(shè)計(jì)中，主要是采用濾波算法，防止了硬件設(shè)備的添加，而且其可靠性和靈活性很高。本次采用常用的程序判斷濾波法，可以有效的減少程序編寫(xiě)后運(yùn)行出現(xiàn)的干擾。5.2.2輸出通道的抗干擾輸出通道中所產(chǎn)生的干擾是由于在外圍器件工作時(shí)時(shí)常產(chǎn)生的電磁脈沖，該電磁脈沖會(huì)影響輸出信號(hào)的狀態(tài)。比方，由于系統(tǒng)產(chǎn)生的靜電干擾會(huì)使得單片機(jī)控制系統(tǒng)輸出的低電平轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娖?，造成錯(cuò)誤的控制。對(duì)于此類(lèi)干擾，可通過(guò)重復(fù)的寫(xiě)控制命令的方式來(lái)解決。上文中提到該類(lèi)干擾一般是靜態(tài)的脈沖干擾，比方當(dāng)單片機(jī)輸出一個(gè)正確的信號(hào)時(shí)，由于干擾信號(hào)的原因會(huì)使得接收設(shè)備得到一個(gè)錯(cuò)誤的信號(hào)，這樣一來(lái)會(huì)造成設(shè)備的錯(cuò)誤動(dòng)作，為了防止這種情況，有效的方法便是讓單片機(jī)屢次重復(fù)的輸出一個(gè)正確的信號(hào)，并要保證其輸出周期盡可能的短，這樣就可以保證在干擾信號(hào)沒(méi)有干擾之前便可以得到一個(gè)正確的信號(hào)，從而保證設(shè)備的正確動(dòng)作。5.2.3程序執(zhí)行過(guò)程的抗干擾在該設(shè)計(jì)中主要采用兩種方法來(lái)進(jìn)行對(duì)程序執(zhí)行過(guò)程中產(chǎn)生的干擾的解決，即指令冗余和軟件陷阱。〔1〕指令冗余我們知道，一般CPU在取指令時(shí)是先取操作碼再取操作數(shù)。而單片機(jī)控制系統(tǒng)有時(shí)會(huì)發(fā)生“跑飛〞的狀況，即系統(tǒng)在遇到異常情況或者受到干擾時(shí)，程序的運(yùn)行會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，可能會(huì)執(zhí)行到別的程序。當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生此種情況并“跑飛〞到某個(gè)雙字節(jié)時(shí)，可能會(huì)先取走操作數(shù)，這樣便造成了程序出錯(cuò)。而當(dāng)“跑飛〞到了三字節(jié)的指令上時(shí)，由于字節(jié)數(shù)的增加會(huì)使得上述情況更易發(fā)生。而為了防止這種情況發(fā)生，通常采用指令冗余的方法，即在較為關(guān)鍵的地方插入一些重寫(xiě)的單字節(jié)指令，對(duì)于雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令，解決方法是插入兩個(gè)以上字節(jié)的NOP指令。這樣一來(lái)，即使發(fā)生了上述“跑飛〞的情況，但由于存在空的操作指令NOP，便防止了“跑飛〞的狀況，使得系統(tǒng)可以自行的進(jìn)入正軌。但要注意的是，為了提高程序的執(zhí)行效率，在編寫(xiě)一個(gè)程序時(shí)，盡可能的使用少量的指令冗余。軟件陷阱上文中所述的“跑飛〞狀況還有一個(gè)特殊情況，即當(dāng)進(jìn)入了非程序區(qū)時(shí)，指令冗余便起不到任何作用，這時(shí)我們可以設(shè)置一個(gè)軟件陷阱。軟件陷阱是將“跑飛〞的程序強(qiáng)制的拉入一個(gè)入口地址，它是專(zhuān)門(mén)處理錯(cuò)誤的程序，比方所設(shè)定的處理錯(cuò)誤的程序入口地址為ERR，那么可以用下面的軟件陷阱來(lái)實(shí)現(xiàn)：NOPNOPLJMPERR一般在EPROM中非程序區(qū)參加這樣的軟件陷阱，該軟件陷阱通常設(shè)定在正常程序不能執(zhí)行到的地方，因此不會(huì)影響程序執(zhí)行效率。在EPROM容量足夠大的情況下，最好多設(shè)置一些軟件陷阱。結(jié)論本次論文的課題是針對(duì)于市場(chǎng)上現(xiàn)代化魚(yú)缸的欠缺，做出一些研究和改善，將單片機(jī)應(yīng)用其上，并結(jié)合傳感器技術(shù)，分別進(jìn)行硬件和軟件的設(shè)計(jì)，使其可以既相互獨(dú)立有能協(xié)調(diào)工作，共同實(shí)現(xiàn)其自動(dòng)化的控制。論文中詳細(xì)了闡述了魚(yú)缸中的各種參數(shù)，分析其對(duì)魚(yú)缸中魚(yú)兒和植物的影響，并得出最適合的參數(shù)設(shè)定，并提出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案以便實(shí)現(xiàn)魚(yú)缸的自動(dòng)化設(shè)計(jì)。從實(shí)際模塊的運(yùn)行結(jié)果來(lái)看，系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)時(shí)間的時(shí)時(shí)更新和顯示，還可以讀取溫度，檢測(cè)水位等，而這些參數(shù)正是保證魚(yú)兒和植物健康生長(zhǎng)的不可或缺的因素。所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)在性能和操作上有了很大程度的提高，性能可靠，系統(tǒng)工作起來(lái)相當(dāng)靈活，可以自動(dòng)換水和測(cè)溫，大大的減少了人為的操作，在真正意義上解放了不必要的麻煩，省去了很多時(shí)間。這樣一來(lái)，不僅實(shí)現(xiàn)的魚(yú)缸的自動(dòng)化控制，而且防止了由于人為操作可能會(huì)帶來(lái)的不好影響。本次設(shè)計(jì)雖然到達(dá)了系統(tǒng)的要求，在一定程度上實(shí)現(xiàn)了魚(yú)缸控制器的自動(dòng)化控制，但由于時(shí)間的限制以及自己本身知識(shí)和水平的欠缺，此設(shè)計(jì)還存在一些缺乏，有的地方不能統(tǒng)籌兼顧。經(jīng)過(guò)這次的設(shè)計(jì)和動(dòng)手操作，覺(jué)得現(xiàn)代化的魚(yú)缸還可以再進(jìn)一步的開(kāi)展，比方可以完全將人力解放出來(lái)，利用高新的科技可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，還可以巧妙的將觸摸屏與魚(yú)缸的操作面板結(jié)合起來(lái)，使得其操作更加方便靈活，可以省去大把的時(shí)間。另外由于魚(yú)缸內(nèi)的控制參數(shù)太多，它們的檢測(cè)、設(shè)定以及保持都需要繁瑣的算法以及各種設(shè)備來(lái)控制，希望將來(lái)可以創(chuàng)造更加方便的控制。通過(guò)這次的設(shè)計(jì)，我學(xué)到了很多東西，深層次的了解了單片機(jī)的工作過(guò)程、結(jié)構(gòu)組成和各種性能，并且接觸了多種新的技術(shù)。在應(yīng)用多個(gè)芯片的同時(shí)，讓我對(duì)軟件這一塊的興趣提升了，并有很大的收貨。在學(xué)習(xí)編程的過(guò)程中遇到了很多的困難，不過(guò)經(jīng)過(guò)調(diào)整都一一克服，并結(jié)合動(dòng)手制作電路，讓我將所學(xué)到的理論知識(shí)運(yùn)用到了實(shí)踐當(dāng)中，使得對(duì)所學(xué)掌握的更加透徹，很好了鍛煉了自己，讓自己的動(dòng)手能力得到了很大的提高，也為今后的工作奠定了一定的根底。謝辭在這次的論文完成中，我要特別感謝導(dǎo)師羅尚民的幫助，在這里致予我最誠(chéng)摯的謝意和尊敬。在論文的選題和資料的搜集以及編寫(xiě)，羅老師給了我莫大的幫助和細(xì)心的指導(dǎo)。羅老師講復(fù)雜的專(zhuān)業(yè)知識(shí)靈活易懂的講解給我，態(tài)度非常嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真，并且實(shí)事求是，為人也樸實(shí)真誠(chéng)，這些對(duì)我有很大的啟發(fā)，讓我受益匪淺。感謝葛運(yùn)旺老師在課題的選擇和設(shè)計(jì)論文的方案等方面給予了我很大的幫助。每一周都同步指導(dǎo)論文的情況，幫助我解決了很多技術(shù)和理論上的難題。另外，在編寫(xiě)程序和制作實(shí)物以及調(diào)試的過(guò)程中，我要感謝同學(xué)吳小剛的無(wú)私幫助，讓我對(duì)制作有了更加清晰的認(rèn)識(shí)，學(xué)到了很多東西，使得我的論文可以順利的完成。最后，再次向所有給予我?guī)椭⒅С值睦蠋熀屯瑢W(xué)們以及在百忙中評(píng)閱論文和知道辯論的老師們致予我最真誠(chéng)的謝意。參考文獻(xiàn)【1】王兆安，電力電子技術(shù)第五版〔第五版〕，機(jī)械工業(yè)出版社，2023【2】李朝青，單片機(jī)原理及接口技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社，2023【3】劉國(guó)榮，計(jì)算機(jī)控制技術(shù)〔第二版〕，北京機(jī)械工業(yè)出版社，2023【4】胡壽松，自動(dòng)控制原理〔第五版〕，科學(xué)出版社，2006【5】李維祥，單片機(jī)原理及應(yīng)用，天津大學(xué)出版社，2001【6】林渭勛，現(xiàn)代電力電子技術(shù)，北京機(jī)械工業(yè)出版社，2006【7】陳治明，電力電子器件根底，北京機(jī)械工業(yè)出版社，1992【8】師黎，等，反響控制系統(tǒng)導(dǎo)論，北京科學(xué)出版社，2005【9】楊素行，模擬電子技術(shù)，高等教育出版社，2023【10】余孟嘗，數(shù)字電子技術(shù)，高等教育出版社，1994【11】付家才，單片機(jī)控制工程實(shí)踐技術(shù)，北京化學(xué)工業(yè)出版社，2004,5【12】鄭國(guó)欽，夏哲磊，集成傳感器入門(mén)，浙江科學(xué)技術(shù)出版社，2002,4【13】周航慈，單片機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社，2002,11【14】趙海蘭，朱劍，趙祥偉，DS1302實(shí)時(shí)顯示時(shí)間的原理和應(yīng)用，電子科學(xué)技術(shù)出版社，2004【15】王幸之，單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)抗干擾技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社，2000,2【16】何立民，單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)選編〔2〕，北京航空航天大學(xué)出版社，2000,8【17】馬忠梅，籍順心，單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)〔第三版〕，北京航空航天大學(xué)出版社,2003,11【18】畢復(fù)昭，多功能水族箱，實(shí)驗(yàn)教學(xué)與儀器，1994【19】彭國(guó)平，鄧洪波，梁振權(quán)，水族箱自動(dòng)控制裝置的設(shè)計(jì)，廣東自動(dòng)化與信息工程，1999附錄時(shí)鐘顯示程序#include<reg52.H>#include<intrins.H>#include<math.H>#defineucharunsignedchar#defineuintunsignedintsbitdula=P2^6;sbitwela=P2^7;sbitrw=P1^1;sbitRS=P1^0;sbitbeep=P2^3;sbitLCDEN=P2^5;sbitrelay=P2^1;sbitP2_0=P2^0;ucharcodetable1[]="15.6.1000:00:00";ucharcount,s1num;charmiao,shi,fen;typedefunsignedcharU8;/*definedforunsigned8-bitsintegervariable 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voidinerDelay_us(unsignedcharn){ for(;n>0;n--) _nop_();}voidDelay(U16j){U8i; for(;j>0;j--) { for(i=0;i<27;i++); }}voidRH(void) { //主機(jī)拉低18msP2_0=0; Delay(180); P2_0=1; //總線由上拉電阻拉高主機(jī)延時(shí)20us Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); Delay_10us(); //主機(jī)設(shè)為輸入判斷從機(jī)響應(yīng)信號(hào) P2_0=1; //判斷從機(jī)是否有低電平響應(yīng)信號(hào)如不響應(yīng)那么跳出，響應(yīng)那么向下運(yùn)行 if(!P2_0) //T! { U8FLAG=2; //判斷從機(jī)是否發(fā)出80us的低電平響應(yīng)信號(hào)是否結(jié)束 while((!P2_0)&&U8FLAG++); U8FLAG=2; //判斷從機(jī)是否發(fā)出80us的高電平，如發(fā)出那么進(jìn)入數(shù)據(jù)接收狀態(tài) while((P2_0)&&U8FLAG++); //數(shù)據(jù)接收狀態(tài) COM(); U8RH_data_H_temp=U8comdata; COM(); U8RH_data_L_temp=U8comdata; COM(); U8T_data_H_temp=U8comdata; COM(); U8T_data_L_temp=U8comdata; COM(); U8checkdata_temp=U8comdata; P2_0=1; //數(shù)據(jù)校驗(yàn) U8temp=(U8T_data_H_temp+U8T_data_L_temp+U8RH_data_H_temp+U8RH_data_L_temp); if(U8temp==U8checkdata_temp) { U8RH_data_H=U8RH_data_H_temp; U8RH_data_L=U8RH_data_L_temp; U8T_data_H=U8T_data_H_temp; U8T_data_L=U8T_data_L_temp; U8checkdata=U8checkdata_temp; }//fi }//fi }voidmain(){ ucharnum;//uchartable[]="xianzaiwendu:";sendChangeCmd(); inerDelay_us(100); // //調(diào)用溫濕度讀取子程序 RH();init();//writeComm(0x80);//writeString(table,16); write_com(0x80); for(num=0;num<16;num++) { write_date(table1[num]); } delay(5); TMOD=0x01; TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; EA=1; ET0=1; TR0=1;while(1){delayMs(1000);//溫度轉(zhuǎn)換時(shí)間需要750ms以上writeComm(0xc0);}}voidtimer0()interrupt1{ TH0=(65536-50000)/256; TL0=(65536-50000)%256; count++;if(count==18) { count=0; miao++; if(miao==60) { miao=0; fen++; if(fen==60) { fen=0; shi++; if(shi==24) { shi=0; } write_sfm(8,shi); } write_sfm(11,fen); } write_sfm(14,miao); } }外文資料翻譯WiththesubstantialincreaseinChina'seconomicdevelopmentandpeople'slivingstandards,changesinconsumptionconceptofagreatpeople,andthelevelofconsumergradeareimproving.Increasingpeople'squalityoflife,personalizedenvironment,environmentalprotectionmoreandmorepeople'sattention,associatedwithleisure,homedecorationandotherindustriesaccordinglyincreasinglyboomingtrend.Livingandworkingin"reinforcedconcretejungle"inthecitywhosufferallkindsofpressure,heartlostalldesirethattranquilityandharmonyofnaturalliving,andavibrant,verdantgrassaquariumfishcannotonlygivethebandtoverylooseandcomfortablesenseofbeauty,betterregulationofindoorenvironment,peoplefinderthatreturningtothegreen,freshfish,letthebeautyofnaturearoundherforever."Aquarium"Itisinthisindustrydemandemerged."Aquarium"alsoknownas"aquarium","aquarium"termoriginatedinBritain,stillinusetodayhasmorethan150years.Thendefinejustaraisingofanimalsandplantsofthewatercontainer,andastechnologicallevelofprogress,aswellaspeoplegrowornamentalfishbreedingandincreasinglevelsofaquaticplants,theaquariumisnotonlyconsideredtobeacontainerofplantsandanimalstoraise,andwasconsideredtobeamicrocosmofthenaturaldomain,itisarelativelycompleteecosystem.Earlyon,theaquariummorepopularexhibitionspacesandparksforeveryonetoenjoy,withtheimprovementoflivingstandards,scienceandtechnologyandtherapiddevelopmentofaquaticbreedingindustry.Aquariumhasbecomeacommonhouseholdinteriors.Inrecentyears,thisinplants,mainlygoldfishaquariumcalled"miniaturewatergardenfishgrass",lovedbythepeople,butbecausepeoplelacktheskillsortheconservationisnottimelyduetotimeconservationreasons,often"Didnotlastlong,"thefinaloutcomethana"deadfishdeadgrass."Forconservationissuesoftheaquarium,themarketalsohasbeenfoundinvarioustanktemperaturecontrol,drainage,oxygenationandlightingequipment,suchasfilters,heaters,improvingwaterqualityandoxygenpumpsandotherequipment.However,duetomanyproducts.Functionisnotuniform,butmostlynon-intelligent,asingletemperaturecontrol,oxygenationorlightingsystems.Ifyouwanttoformacompletesetofconstanttemperature,oxygenationandlightingfeaturesasoneofthecontrolsystem,oftenyouneedtopurchasemultipledeviceswereinstalled.Greaterneedtoinvestincost.Afterassemblingapluralityofsinglesystemsimultaneouslymechanization,therearesomewasteofresources.Thisnotonlyincreasesthecost,duplicationofinvestment,affecttheappearanceandfunctionoftheuseofinflexible,inconvenient,overallperformancecannotbepro