魚缸智能控制系統設計與實現

張海通 陳玉玲

沈陽工學院

魚缸智能控制系統設計與實現

張海通 陳玉玲

沈陽工學院

本文通過對魚缸智能控制系統的分析與研究，設計了一個基于單片機的魚缸智能控制系統。本系統主要針對目前人們普遍養魚的方式加以改善，實現智能化，自動化的控制，給飼養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境。

智能控制 單片機 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魚缸飼養及照料的困難，并所有的功能實現全自動化供給。更好地飼養熱帶魚，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;智能魚缸完美呈現熱帶魚的絢麗多姿，可當夜燈、裝飾品、加濕器使用；放松心情、緩解壓力、消除學習及工作中的眼睛疲勞；通過交流飼養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。因此設計一個系統成本低廉，功能全面，并且可以遠距離紅外遙控，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 硬件結構設計

本系統用STC89C52單片機為核心處理器，通過LCD1602液晶屏作為顯示模塊，可以顯示魚缸當前的溫度和設定溫度，溫度檢測選用了DS18B20溫度傳感器對溫度進行實時監控并通過液晶屏顯示出來相應數值。在控制方面則采用了紅外遙控的方式，用戶可根據自己的需要設定相應水溫，還可以進行燈光、增氧、抽水操作，這些都是利用單片機和繼電器進行控制和實施的，繼電器通過功率放大芯片與單片機相連以實施控制，硬件結構框圖如圖1所示。

圖1 硬件結構框圖

3 軟件部分設計

軟件作為設計控制系統的一個非常重要環節，靈活性很強，可以按照系統要求和其功能進行變化。軟件是采用模塊化的設計結構，各個功能程序需要分別編寫用于調試。每個模塊在調試成功之后，將所有的模塊組合連接起來，組成系統軟件。這種設計有助于程序代碼進行優化，而且便于維護、編程和調試。

本系統使用STC89C52作為核心處理器，其軟件設計主要分為液晶屏初始化及顯示程序、溫度傳感器讀寫數據程序、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，實現了一套完整的魚缸智能控制系統軟件部分。以DS18B20的工作為例介紹一下程序設計過程。

其中DS18B20的工作流程為：初始化→ROM操作指令→存儲器操作指令→數據傳輸。其工作包括初始化程序、讀時序、寫時序。主機控制DS18B20能完成溫度轉換需要經過三個步驟：涉及讀寫之前要對DS18B20進行復位，成功后則會發送一條ROM指令，最終將會發出RAM指令，之后就能對DS18B20進行如期操作。溫度數據轉換主要是發溫度轉換開始時發等待轉命令，當采用12位分辨率時轉換時間約為750ms，在本程序設計中采用1s顯示程序延遲的完成。同時要注意的是要對DS18B20的RAM中讀數進行BCD碼的轉換運算，并進行溫度值正負的判定。

4 結論

通過軟件調試以及硬件實物的制作，基本達到了預期目標，可以實現對魚缸溫度的實時監控和控制，并且可以控制一些輔助設備的啟動和停止。本系統存在一些優點的同時也存在著一些不足，優點有：

（1）成本低廉，功能實用，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，容易加快設備損耗。

（2）功能不夠全面，在以后的設計中可以針對魚缸的水位進行檢測，水位低時可以自動注水，以達到完全自動化控制。

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

[2]譚浩強．C語言設計[M]．北京：清華大學出版社，2005：125-41

張海通，1996年生，男，漢族，吉林省扶余市，沈陽工學院信息與控制學院自動化專業學生，研究方向：電子技術。

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