張海通 陳玉玲
沈陽工學(xué)院
魚缸智能控制系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)
張海通 陳玉玲
沈陽工學(xué)院
本文通過對魚缸智能控制系統(tǒng)的分析與研究,設(shè)計了一個基于單片機(jī)的魚缸智能控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)主要針對目前人們普遍養(yǎng)魚的方式加以改善,實(shí)現(xiàn)智能化,自動化的控制,給飼養(yǎng)者提供方便的同時還給缸中的魚提供一個更舒適的生活環(huán)境。
智能控制 單片機(jī) 紅外遙控
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)熱帶魚知識拉近人與人之間的距離,是用于饋贈親朋好友的最佳品。因此設(shè)計一個系統(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。
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,溫度檢測選用了DS18B20溫度傳感器對溫度進(jìn)行實(shí)時監(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
軟件作為設(shè)計控制系統(tǒng)的一個非常重要環(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)計結(jié)構(gòu),各個功能程序需要分別編寫用于調(diào)試。每個模塊在調(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)計過程。
其中DS18B20的工作流程為:初始化→ROM操作指令→存儲器操作指令→數(shù)據(jù)傳輸。其工作包括初始化程序、讀時序、寫時序。主機(jī)控制DS18B20能完成溫度轉(zhuǎn)換需要經(jīng)過三個步驟:涉及讀寫之前要對DS18B20進(jìn)行復(fù)位,成功后則會發(fā)送一條ROM指令,最終將會發(fā)出RAM指令,之后就能對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)換開始時發(fā)等待轉(zhuǎn)命令,當(dāng)采用12位分辨率時轉(zhuǎn)換時間約為750ms,在本程序設(shè)計中采用1s顯示程序延遲的完成。同時要注意的是要對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。
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)對魚缸溫度的實(shí)時監(jiān)控和控制,并且可以控制一些輔助設(shè)備的啟動和停止。本系統(tǒng)存在一些優(yōu)點(diǎn)的同時也存在著一些不足,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,會使加熱裝置頻繁啟動停止,容易加快設(shè)備損耗。
(2)功能不夠全面,在以后的設(shè)計中可以針對魚缸的水位進(jìn)行檢測,水位低時可以自動注水,以達(dá)到完全自動化控制。
[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[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)。