張海通 陳玉玲

沈陽工學(xué)院

魚缸智能控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

張海通 陳玉玲

沈陽工學(xué)院

本文通過對(duì)魚缸智能控制系統(tǒng)的分析與研究，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于單片機(jī)的魚缸智能控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要針對(duì)目前人們普遍養(yǎng)魚的方式加以改善，實(shí)現(xiàn)智能化，自動(dòng)化的控制，給飼養(yǎng)者提供方便的同時(shí)還給缸中的魚提供一個(gè)更舒適的生活環(huán)境。

智能控制 單片機(jī) 紅外遙控

1 引言

智能魚缸是新概念的高檔魚缸。智能魚缸解決了傳統(tǒng)魚缸飼養(yǎng)及照料的困難，并所有的功能實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化供給。更好地飼養(yǎng)熱帶魚，智能魚缸滿足熱帶魚的所有生存條件。讓更多人成為養(yǎng)魚愛好者是水族用戶的首要選擇。智能魚缸可用于裝飾、觀賞等，如裝飾客廳、書房、辦公室、公共場(chǎng)所等地方;智能魚缸完美呈現(xiàn)熱帶魚的絢麗多姿，可當(dāng)夜燈、裝飾品、加濕器使用；放松心情、緩解壓力、消除學(xué)習(xí)及工作中的眼睛疲勞；通過交流飼養(yǎng)熱帶魚知識(shí)拉近人與人之間的距離，是用于饋贈(zèng)親朋好友的最佳品。因此設(shè)計(jì)一個(gè)系統(tǒng)成本低廉，功能全面，并且可以遠(yuǎn)距離紅外遙控，能為用戶提供了更多的方便和舒適的智能魚缸非常重要。

2 硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)用STC89C52單片機(jī)為核心處理器，通過LCD1602液晶屏作為顯示模塊，可以顯示魚缸當(dāng)前的溫度和設(shè)定溫度，溫度檢測(cè)選用了DS18B20溫度傳感器對(duì)溫度進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控并通過液晶屏顯示出來相應(yīng)數(shù)值。在控制方面則采用了紅外遙控的方式，用戶可根據(jù)自己的需要設(shè)定相應(yīng)水溫，還可以進(jìn)行燈光、增氧、抽水操作，這些都是利用單片機(jī)和繼電器進(jìn)行控制和實(shí)施的，繼電器通過功率放大芯片與單片機(jī)相連以實(shí)施控制，硬件結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

圖1 硬件結(jié)構(gòu)框圖

3 軟件部分設(shè)計(jì)

軟件作為設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的一個(gè)非常重要環(huán)節(jié)，靈活性很強(qiáng)，可以按照系統(tǒng)要求和其功能進(jìn)行變化。軟件是采用模塊化的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，各個(gè)功能程序需要分別編寫用于調(diào)試。每個(gè)模塊在調(diào)試成功之后，將所有的模塊組合連接起來，組成系統(tǒng)軟件。這種設(shè)計(jì)有助于程序代碼進(jìn)行優(yōu)化，而且便于維護(hù)、編程和調(diào)試。

本系統(tǒng)使用STC89C52作為核心處理器，其軟件設(shè)計(jì)主要分為液晶屏初始化及顯示程序、溫度傳感器讀寫數(shù)據(jù)程序、紅外解碼程序、溫度控制程序和繼電器控制程序。將各部分程序組合起來，實(shí)現(xiàn)了一套完整的魚缸智能控制系統(tǒng)軟件部分。以DS18B20的工作為例介紹一下程序設(shè)計(jì)過程。

其中DS18B20的工作流程為：初始化→ROM操作指令→存儲(chǔ)器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。其工作包括初始化程序、讀時(shí)序、寫時(shí)序。主機(jī)控制DS18B20能完成溫度轉(zhuǎn)換需要經(jīng)過三個(gè)步驟：涉及讀寫之前要對(duì)DS18B20進(jìn)行復(fù)位，成功后則會(huì)發(fā)送一條ROM指令，最終將會(huì)發(fā)出RAM指令，之后就能對(duì)DS18B20進(jìn)行如期操作。溫度數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始時(shí)發(fā)等待轉(zhuǎn)命令，當(dāng)采用12位分辨率時(shí)轉(zhuǎn)換時(shí)間約為750ms，在本程序設(shè)計(jì)中采用1s顯示程序延遲的完成。同時(shí)要注意的是要對(duì)DS18B20的RAM中讀數(shù)進(jìn)行BCD碼的轉(zhuǎn)換運(yùn)算，并進(jìn)行溫度值正負(fù)的判定。

4 結(jié)論

通過軟件調(diào)試以及硬件實(shí)物的制作，基本達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)魚缸溫度的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制，并且可以控制一些輔助設(shè)備的啟動(dòng)和停止。本系統(tǒng)存在一些優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)也存在著一些不足，優(yōu)點(diǎn)有：

（1）成本低廉，功能實(shí)用，可以基本滿足對(duì)魚缸控制的要求。

（2）紅外遙控，操作方便，用戶不用走到魚缸面前，可在家中任意地方直接用手中的遙控器控制魚缸。

不足有：

（1）控制方式不夠完善，依靠繼電器控制魚缸的溫度，會(huì)使加熱裝置頻繁啟動(dòng)停止，容易加快設(shè)備損耗。

（2）功能不夠全面，在以后的設(shè)計(jì)中可以針對(duì)魚缸的水位進(jìn)行檢測(cè)，水位低時(shí)可以自動(dòng)注水，以達(dá)到完全自動(dòng)化控制。

[1] 馬淑華，王鳳文，張美金．單片機(jī)原理與接口技術(shù)[M]．北京：郵電大學(xué)出版社，2007：56-78

[2]譚浩強(qiáng)．C語言設(shè)計(jì)[M]．北京：清華大學(xué)出版社，2005：125-41

張海通，1996年生，男，漢族，吉林省扶余市，沈陽工學(xué)院信息與控制學(xué)院自動(dòng)化專業(yè)學(xué)生，研究方向：電子技術(shù)。

陳玉玲(通訊作者)，1981年生，女，漢族，遼寧省凌源市，教師，講師，碩士學(xué)位，研究方向：單片機(jī)、電子技術(shù)。