葉子馨 李東青 楊宜澄
摘要:隨著單片機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)在家居生活中的應(yīng)用,人們生活方式越來越自動化和智能化。傳統(tǒng)的魚缸都是人工進(jìn)行喂食,需要手工操作,存在一定的不便。因此設(shè)計(jì)一款基于單片機(jī)的家用智能魚缸,在設(shè)定的時間到來時,通過控制電機(jī)旋轉(zhuǎn),將食物倒八魚缸中,對魚進(jìn)行喂食。同時利用水位傳感器實(shí)現(xiàn)對魚缸水位的檢測,在水位低于設(shè)定值時進(jìn)行自動加水。增加溫度檢測功能,對魚缸內(nèi)水的溫度進(jìn)行檢測,并在水溫過低時進(jìn)行自動加熱。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)7對魚缸的智能化管理,具有很好的使用價值。
關(guān)鍵詞:籃球計(jì)時 單片機(jī) 功能按鍵 數(shù)碼管顯示
引言
但傳統(tǒng)的魚缸喂食和換水都是由人工負(fù)責(zé)。喂食和換水的時間也受繁忙程度限制。一旦主人因?yàn)槭虑闆]在家,就會出現(xiàn)無人喂食和換水現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)借助于單片機(jī)和傳感器技術(shù),設(shè)計(jì)一款智能化的魚缸,自動實(shí)現(xiàn)對魚的喂食和換水。
1整體設(shè)計(jì)
本設(shè)計(jì)采用溫度傳感器、水位傳感器對魚缸內(nèi)水溫和水位進(jìn)行檢測;通過單片機(jī)的定時技術(shù)對喂食時間進(jìn)行設(shè)置;采用電機(jī)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)食物的拋撒;通過電磁閥控制進(jìn)水和出水;利用加熱棒實(shí)現(xiàn)對魚缸水溫的控制;此外還設(shè)計(jì)了顯示單元,可以顯示當(dāng)前魚缸的狀態(tài)。系統(tǒng)功能如下圖l所示。
2系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
2.1自動喂食設(shè)計(jì)
自動喂食功能,是在定時的喂食時間到來時,通過控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)電路如圖2所示。
電機(jī)的驅(qū)動器件選擇ULN2003芯片。ULN2003是一款耐壓等級高、驅(qū)動電流大的復(fù)合晶體管,兼容TTL和CMOS電平驅(qū)動。單片機(jī)通過驅(qū)動ULN2003芯片,間接驅(qū)動步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn),實(shí)現(xiàn)自動喂食的功能。
2.2水位檢測設(shè)計(jì)
魚缸的高水位和低水位檢測傳感器選擇液位開關(guān)。安裝在魚缸的高水位檢測點(diǎn)和低水位檢測點(diǎn)。在魚缸內(nèi)水位沒有達(dá)到下限時,低水位點(diǎn)傳感器輸出高電平信號,水位達(dá)到下限時輸出低電平,高水位檢測原理相同。設(shè)計(jì)如圖3所示。
從圖3可知,水位開關(guān)接線簡單,除了電源和地外,輸出引腳接到單片機(jī)的10口。單片機(jī)通過電平性質(zhì)實(shí)現(xiàn)對水位狀態(tài)的檢測,作出相應(yīng)加水和排水的操作。
2.3加熱單元設(shè)計(jì)
加熱可以是加熱棒也可以是加熱絲等大功率器件,這些器件需要的電壓都是比較高的,通常都會是市電的交流AC220V。單片機(jī)是無法驅(qū)動這么大電壓的,因此要借助其他驅(qū)動器件。本設(shè)計(jì)選擇繼電器作為加熱單元的控制器件,因此可以通過單片機(jī)的IO口就能控制繼電器,最終實(shí)現(xiàn)對大功率加熱器件的控制。繼電器電路設(shè)計(jì)如下圖4所示。
2.4軟件流程設(shè)計(jì)
軟件設(shè)計(jì)是控制硬件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能,軟件流程如圖5所示。首先進(jìn)行初始化操作,對各個功能寄存器及定時器初始值進(jìn)行設(shè)置。然后判斷是否到喂食時間,到的話進(jìn)入喂食流程。對當(dāng)前水溫檢測,低于設(shè)定值時進(jìn)行加熱。判斷水位下限,水位過低則進(jìn)行自動加水,直到到達(dá)高水位。最后對檢測狀態(tài)進(jìn)行顯示。各個子程序結(jié)束后自動返回到主程序。
2.5參數(shù)設(shè)置流程
人們可以根據(jù)自己的需求,對魚缸的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。比如喂食時間,溫度設(shè)置,系統(tǒng)工作模式是自動喂食還是手動喂食等。參數(shù)設(shè)置通過功能按鍵實(shí)現(xiàn)。具體電路如下圖6所示。
從圖6可知,當(dāng)有按鍵按下時,通過延時判斷是否是誤動,單片機(jī)識別具體是哪個功能按鍵,如果是模式設(shè)置,則進(jìn)入模式設(shè)置程序。是參數(shù)設(shè)置,就進(jìn)行參數(shù)設(shè)置,完成整個系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)。
3結(jié)語
設(shè)計(jì)了一款家用智能魚缸,可以根據(jù)設(shè)定時間自動進(jìn)行喂魚操作可以檢測魚缸內(nèi)水的溫度,在溫度低時自動加熱。還具有自動加水、排水以及顯示功能。設(shè)計(jì)給出了具體的軟硬件實(shí)現(xiàn)方案。
參考文獻(xiàn)
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