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。
很多公司都有 51 系列的兼容机型推出，今后很长的一段时间内将占有大量市场。
51 单片机是基础入门的一个单片机，还是应用最广泛的一种。
需要注意的是 51 系列的单片机一般不具备自编程能力。
80C51 是 MCS-51 系列中的一个典型品种；其它厂商以 8051 为基核开发出的 CMOS 工艺单片机产品统称为 80C51 系列。
4 基于单片机的智能鱼缸控制系统的总体设计
系统主要分为水温检测调节模块、液位检测控制模块、计时投食模块、系统显示模块4个功能模块，各个模块设计：
水温检测调节模块系统可手动设定最高温度和最低温度的温度区间、由DS18B20数字温度传感器检测到当前温度，实现信号转换，将温度信号转换为数字，信号，然后通过已写入控制核心的程序进行识别和检测到当前温度不在所设定的最高温度到最低温度的范围内且低于所设定的最低温度时，加热器启动并进行加热，加热所设定的温度区间中的最高温度时停止加热，以此来保持温度在所设的温度区间值内。
液位检测控制模块：常用的液位检测模块有超声波检测，使用超声波水位计和使用液位传感器检测，超声波检测有着精确度高、检测水位的过程中受影响因素少等特点、但是超声波水位计价格昂贵，多用于精密度要求高的高分子液位检测，基于成本考虑，本设计采用的是液位传感器df-893，通过两个液位传感器一个检测最高水位一个检测最低水位，其工作原理与温度检测相似，当液位传感器检测到鱼缸水位在两个液位传感器中间时，不进行其他工作，当水位低于最低水
位时，传感器将检测到的水位信号值转化为数字信号，再由单片机识别、控制执行电路进行水位的增加，当水位到最高水位时，停止加水。
计时投食模块：系统可以手动设定投食时间，当计时器检测到达到投食时间的时候，由单片机控制执行电路投食。
系统显示模块：系统的各个既定和设定参数显示在LCD1602，包括温度、投食时间等。
5 系统框图和程序设计
5.1 系统框图
图1 系统功能流程图
图2 系统的主程序工作流程图
5.2 程序设计
在本设计的程序设计中，我们将在KEIL5软件上进行编写并进行模块化处理，根据各个模块的设计对每个功能模块程序进行编写，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。
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#include
#include
#include
#include
#include
#include
/***********换水的开关与模拟的灯****/
sbit open1=P3^4;
6 结束语
本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、温度控制和自动喂食等功能为一体的集成控制系统。
同时该系统设计灵活、成本低廉，便于量生产，可广泛安装于家庭、宾馆、网吧、高级写字楼等的场所增加美观。
该智能鱼缸控制系统综合利用了许多高新技术，例如传感器技术，，嵌入式控制技术，开发了一套简洁实用的鱼缸智能控制系统。
整个系统的软硬件设计十分合理，其中底层软件部分采用了模块化程序设计方法，使得硬件部分各个模块之间相互独立工作，同时又受单片机的控制，使得各个模块之间又相互协同工作，提高了整个系统的可靠性和可扩展性。
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项目名称：宿州学院第十五届大学生科研项目项目编号：ZCXM22－258
“宿州学院大学生创新创业计划资助”。