本文通过对目前大多数鱼缸应用现状的分析和研究，提出了一种多功能观赏性鱼缸智能控制系统的设计方案。系统以单片机STC89C52为控制核心，选用DS18B20对当前鱼缸的实时温度进行检测，当温度超过阈值范围时声光报警并通过加热片调温，通过按键设置喂食时间、换水时间，当系统到达设定时间，单片机控制继电器动作来完成自动喂食和换水，并通过LCD1602实时显示当前状态。

系统通过仿真实现了温度实时检测自动调节、......。

关键词：自动控制 单片机 观赏鱼缸 传感器技术

ABSTRACT

With the progress and development of the times, people's demand for home ornamental products is increasing, and ornamental fish tanks gradually enter the field of life. At present, the ornamental fish tank system on the market is not perfect enough to adapt to the modern society with the continuous improvement of intelligence.

Based on the analysis and research of the application status of most fish tanks, this paper puts forward a design scheme of multi-functional ornamental fish tank intelligent control system. The system takes STC89C52 as the control core, and selects DS18B20 to detect the real-time temperature of the current fish tank. When the temperature exceeds the threshold range, the sound and light alarm will be given and the temperature will be adjusted through the heating plate. The feeding time and water changing time will be set by pressing the key. When the system reaches the set time, the single chip microcomputer controls the relay action to complete the automatic feeding and water changing, The current status is displayed in real time through LCD1602.

The system realizes the functions of real-time temperature detection, automatic adjustment, over threshold alarm, automatic feeding, regular water change and so on. It has the advantages of convenient operation, high cost performance and good market application prospect.

Keywords: automatic control Series MCU fish tank sensor technology

1 绪论

1.1 研究背景

办公或居家生活的环境对人们的心情很重要，若是有个生机盎然的鱼缸，不仅可以带来轻松愉悦的感觉，而且还能调节居住氛围。所以我们身边的观赏性鱼缸行业就是在这种市场需求下诞生的。随着科学技术的不断进步......，家用观赏型鱼缸渐渐出现在了人们的视野中[1]。

在家居环境或是休闲娱乐场所都有各种各样的鱼缸。让鱼儿在舒适的环境中生存并不是一项简单的任务。随着市面上形形色色非智能鱼缸的出现......

1.2 国内外研究现状

“鱼缸”又称为“水族箱”，“水族箱”一词起源于英国，沿用至今已超过了150年。当时的定义仅仅是一个养动植物的水容器，而随着科技水平的不断进步，以及......。

据有关部门的资料显示，全球水族行业产业规模的年增长率达到15.7%，而在中国每年水族产业相关的消费高达300多亿元，仅各类大小鱼缸的销量就达上百亿元。目前......。

为了满足人们的需求，一些企业团队对自动化的鱼缸设备展开了研究。但就目前来说，效果并不理想。市场上现有的鱼缸控制设备都只能完成简单的自动控制......。

伴随着我国工业4.0进程的发展，国内的各种智能设备得到快速发展，相信我国将在智能化观赏鱼缸方面......。

1.3 论文结构

本次研究内容以8位单片机STC89C52为控制芯片，同时结合传感器技术。以达到可以调节水温、定时给鱼缸投食、自动换水、时间显示、状态显示等功能。这样的设计不仅节省了人力还更加智能化，适合大规模推广。

（1）总体设计：首先根据产品的使用场所，包括环境温度、环境湿度等确定合理的设计方案。权衡利弊，设计出一个价格合理、观赏性高、......。

（2）硬件设计：按照“性价比最高”的原则，来选取适合本产品的芯片来进行设计，进而做出符合设计要求的硬件产品。之后完成硬件原理图并制作出电路板图，并进行电气检查工作。

（3）软件设计：制作出软件功能框图，匹配相应的算法系统资源，调试程序，找出错误并改正。

（4）系统的调试运行：程序设计完成之后系统的运行会存在一定缺陷，通过仿真模拟软件找到系统缺陷并加以修正直至程序顺利运行。

2 鱼缸智能控制系统的总体设计

2.1 系统设计要求

（1）鱼缸的环境参数范围：观赏鱼需要在稳定的环境中才能更好的生存和延长寿命，所以需要调研的环境参数应该包括：......

（2）通过LCD显示屏显示......。

（3）在单片机内设置各类相应参数的阈值，当传感装置检测到当前......。

（4）可根据观赏鱼生存环境的需求......。

2.2 系统总体框架

（1）系统总体功能：充分了解和分析现有各种类型鱼缸的功能......，设计开发了鱼缸的三个模块包括：自动换水模块、自动喂食模块、报警加热模块。

（2）单片机外部接口......。

本设计以STC89C52单片机为核心，......总体系统硬件设计共包括两大部分：控制部分和输入输出部分。系统硬件结构图如图2-1所示。

图2-1 系统硬件结构图

系统主要包括以下几个主要模块：

（1）中央控制模块：主要以单片机为核心包括晶振电路、......。

（2）按键模块：实现系统各项功能的按键设置以及设置过程中的LCD显示控制，......。

（3）时钟模块：使得系统可以进行绝对以及相对时钟的并行管理......。

（4）显示模块：显示当前工作状态......。

2.3 芯片选型

（1）单片机的选型：

方案一：STC89C52单片机。

STC89C52单片机是STC公司生产的一款低功耗高性能.....。

方案二：STM32单片机。

STM32单片机则是意法半导体公司使用......。

方案三：AVR单片机。

AVR单片机是Atmel公司的产品，最早的就是AT90系列单片机，.......。

综合对比上述方案，由于本系统接收数据并不大......。

（2）时钟芯片的选型：

方案一：DS12C887时钟芯片。

DS12C887时钟日历芯片，.......。

方案二：DS1302时钟芯片。

DS1302时钟芯片同样由美国DALLAS公司推出。......。

方案三：DS1307时钟芯片。

DS1307是一款低功耗，具有56字节非失性RAM的全......。

综合通过对比以上方案，本次设计通过单片机对......。

（3）显示屏选型

方案一：LCD1602显示屏

LCD1602显示屏是字符型液晶屏的一种，......。

方案二：点阵式数码管

采用点阵式数码管显示，点阵式数码管......。

综合通过对比以上方案，需要选择一块......。

3 系统的硬件设计

3.1 单片机最小系统

本设计采用的是STC89C52单片机芯片，......单片机最小系统电路如图3-1所示。

图3-1 单片机最小系统

（1）复位电路：复位电路的作用就是在程......。

（2）晶振电路：晶振电路为单片......

3.2 时钟模块

根据本系统I/O端的总数目决定将核心芯片的类型定为8字节的STC89C52单片机。配合DS1302时钟芯片时钟电路，可以提供实时的时间显示包括秒、分、时、日、月、年的信息。只要求3个接口即可，分别是：复位、数据线、串行时钟。时钟模块如图3-2所示。

图3-2 定时模块

时钟RAM数据的进出通过单......管脚描述如表3-1所示。

管脚序号	名称	引脚功能描述
1	VCC2	主电源引脚
2、3	X1、X2	晶振管脚
4	GND	接地引脚
5	RST	复位管脚
6	IO	数据输入输出
7	SALK	穿行时钟
8	VCC1	备用电源引脚

3.3 温度检测模块

此温度模块为DS18B20，主要组成部分由一个......。

该芯片通过引脚2同单片机P1.7口进行对接。......温度检测模块如图3-3所示。

图3-3 温度检测模块

从下表当中不难发现，该元件仅存在3个引脚......引脚功能如表3-2所示。

表3-2 引脚功能表

序号	名称	引脚功能描述
1	GND	地信号
2	DQ	数据输入\输出引脚
3	VDD	可选的电源引脚

3.4 继电器模块

在排水或者进行投食时均要启用电机装置，......继电器模块如图3-4所示。

图3-4 继电器模块

继电器一共有6个引脚，......引脚功能如表3-3所示。

表3-3 引脚功能表

序号	名称	引脚功能描述
1、6	公共引脚	与常开或常闭配合
2、5	电压线圈	连接电源
3	常开点	与公共点配合
4	常闭点	与公共点配合

3.5 显示模块

该电路中采用了LCD1602显示器。......LCD1602显示器如图3-5所示。

图3-5 LCD显示模块

本系统显示电路选择液晶显示器LCD1602，在单片机系统中应用晶液显示器作为输出器件有以下几个优点：

（1）显示质量高，......。

（2）数字式接口，......

（3）体积小、重量轻，......。

LCD1602采用16脚接口，各引脚接口说明如表3-4所示。

表3-4 LCD引脚功能表

编号	符号	引脚说明	标号	符号	引脚说明
1	VSS	电源地	9	D2	数据
2	VDD	电源正极	10	D3	数据
3	VL	液晶偏压	11	D4	数据
4	RS	数据选择	12	D5	数据
5	R/W	读/写选择	13	D6	数据
6	E	使能信号	14	D7	数据
7	D0	数据	15	BLA	背光正极
8	D1	数据	16	BLK	背光负极

3.6 系统硬件电路

本系统以STC89C52为主控芯片链接各个独立模块......系统硬件电路如图3-6所示。

图3-6 系统硬件电路图

4 系统的软件设计

4.1 系统主程序设计

系统监控主程序的基本流程功能如下。......具体主程序工作流程图如图4-1所示。

图4-1 系统主程序流程图

4.2 时钟子程序设计

从DS1302中读取时钟的方法为：按照顺序从DS1302的内部，......。流程图如图4-2所示。

图4-2 时钟子程序流程图

4.3 温度子程序设计

DS18B20温度的读取，首先单片机要获取此芯片中的数值，......写入DS18B20具体流程如图4-3所示。

图4-3 写入DS18B20子程序流程图

4.4 继电器子程序设计

本设计所用到的水泵、加热器都是通过继电器的吸......继电器工作流程图如图4-4所示。

图4-4 继电器子程序流程图

4.5 液晶显示子程序设计

LCD1602有16个引脚，......具体如表4-1所示。

表4-1 LCD工作状态介绍

RS	RW	操作指令
0	0	写入指令寄存器（清屏）
0	1	读取位址计数器的值
1	0	写入数据寄存器（显示各字符等）
1	1	从数据寄存器读取数据

LCD1602液晶显示在执行程......。

LCD1602要显示字符时，......。

其显示程序流程图如图4-5所示。

图4-5 液晶显示子程序流程图

5 系统调试

本次测试使用KEIL软件进行。首先......。

5.1 系统软件仿真

如果在软件调试时出现系统各个模块都没有按照预想的结果运行时......系统仿真图如图5-1所示。

图5-1 系统仿真图

仿真结果：

（1）首先进行的是传感器采集程序......。

（2）上电后观察.......。

（3）设定定点......。

（4）设定温度下限......。

（5）同理，设定投食时间......。

（6）温度采集模块......。

（7）分别按动三个按键......。

（8）设置换水时......。

软件测试总结：

通过长时间的实际测试运行，表明本......。

5.2 系统硬件调试

调试时要在干燥且没有信号干扰的地方进行。......。

硬件功能测试：

该系统每天最多可以设置三次自动喂食时间最少......。定点喂食时间调试如图5-2所示。

图5-2 定点喂食时间调试

本系统设有定点模拟换水功能，......。调试界面如图5-3所示。

图5-3 模拟换水调试界面

在养殖观赏鱼时有些鱼类的生存温度不能过低，......温度调试界面如图5-4所示。

图5-4 温度调试界面

一般元器件使用时要先阅读使用说明书，按照要求严格执行操作，......硬件实物图图如图5-5所示。

图5-5 硬件实物图

经过一段时间的调试，目前能够完成自动化水温检测、......。

6 总结与展望

6.1 总结

本设计采用STC89C52作为主控芯片可实现水温的监测与控制、定时换水、蜂鸣报警、定时投食等功能。同时具备显示模块，能够实时显示当前工作状态和温度。

产品开始工作后默认进入自动模式，......。

总结最终系统实现了自动喂食、温度检测报警、自动加热和模拟换水功能。

6.2 展望

对于本产品需要改进的地方有以下几点：

（1）基于实际生活中会有各种不同种类的观赏鱼要进行观赏，......

（2）由于本次设计的各个模块参数的存储......。

最后希望通过......。

致谢

首先在这即将毕业的时间里，非常感谢我的导师对我论文指导做出的贡献。从题目的选定、资料的制作准备、研究和制作直到论文的格式修改等各个环节都得到了刘老师细心的指导。......

另一方面我也要感谢周围同学，老师营造了一个良好的大学生活氛围，......。

最后，再次向所有给予我支持帮助和鼓励的老师同学和朋友，送上

附录

源程序

#define uchar unsigned char

#define uint unsigned int

#include<STC89C52RC_RD_PLUS.h>

#include<ds1302.c>

#include<ds18b20.c>

#include<lcd1602.c>

#include<beep.c>

#include<eeprom.c>

/***********换水的开关与模拟的灯****/

sbit open1=P3^4;

......

小小惊喜，为方便参考，一起打包的资料如下，可在下面链接下载哦。

完整版可点击如下下载>>>>>>>>

本文介绍了在设计的过程的关键点，供大家参考学习，如果下载链接失效或者对其他单片机硬件设计感兴趣的可以添加微信biyezhan007

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