1、 扬州市职业大学电气与汽车工程学院 毕业设计说明书 (论文） 作 者 : 学 号： 教研室 : 电气自动化教研室 专 业 : 电气自动化技术 题 目 : 新型鱼缸设计 指导者： 评阅者： 年 月 扬州市职业大学电气与汽车工程学院 毕业设计（论文）评语 学生姓名： 班级、学号 ： 题 目： 新 型 鱼 缸 设 计 综合成绩： 指导者评语： 指导者 (签字 )： 2016年 5月 5 日 毕业设计（论文）评语 评阅者评语： 评阅者 (签字 )： 2016 年 5 月 13 日 答辩委员会（小组）评语： 答辩委员会负责人 (签字 )： 2016 年 5 月 14 日 毕业设计说明书（论文）中文摘要
2、摘要 国民生活水平的不断提高，人们对生活用品质量及功能要求的不断提高，家中养鱼一直采用传统的人工方法进行养殖，没有自动换水除杂等功能，而且对鱼类生存环境温度也没有直观的认识，并且没有办法智能调节，功能单一。故设计一款新型鱼缸，将温度控制，自动换水，过滤循环等新型技术融入其中，将养鱼的雅致与家居环境的美好发挥到最大化。 关键词 AT89C51 单片机，温度传感器 DS18B20，光电耦合器， protel 专科毕业设计说明书（论文） 第 页 共 页 目 录 1绪论 . 1 1.1 新型鱼缸的设计研究目的和意义 . 1 1.2 温度控制系统的研究与应用 . 1 1.3 温度传感器技术 . 1 1.
3、4 鱼缸水循环控制技术 . 2 2 系统总体方案设计 . 2 3系统硬件电路设计 . 6 3.1 传感器接口电路设计 . 7 3.1.1 温度数据采集电路 . 7 3.2 LED 显示接口电设计 . 8 3.2.1 AT89C51 单片机 . 9 3.2.2 LED 数码管 . 13 3.3 温度控制电路的设计 . 15 3.4 鱼缸水循环电路设计 . 16 4系统软件设计 . 21 5 系统软件调试 . 23 5.1 目测 . 23 5.2 硬件调试 . 23 5.3 软件的调试 . 23 5.4 注意事项 . 24 6生态系统设计 . 25 6.1 鱼缸过滤循环系统设计 . 25 6.2
4、鱼缸供氧器件选择 . 26 7综合尺寸及硬件位置设计 . 27 结束语 . 29 致 谢 . 30 参考文献 . 31 附录一 程序 . 32 附录二 硬件电路图 . 44 专科毕业设计说明书（论文） 第 1 页 共 47 页 1 绪论 1.1 新型鱼缸的设计研究目的和意义 在中国，家中养鱼不仅可以美化环境，也是家中养鱼风水中一种催财的方法，对家中风水也是有帮助的。现如今我们生活中的鱼缸是有一段历史的，“鱼缸”这个词在 150 多年前被称作“水族箱”，它的起源地是英国。但是当时人们定义它的时候也仅仅只是一个用来养动植物的水容器。而今伴随人类社会科技的不断进步，以及人们对观赏鱼品味的不断提高，同
5、时现在人们的家居风格也逐渐不同于过去。为了解决对家庭鱼缸的要求越来越高的刚性需求，故而很有必要改进鱼缸的人性化空间。 不过拥有鱼缸的家庭还是占 据少数，中国的大多数家庭没有鱼缸或是家中养鱼的条件和性质。说到条件，想必大家条件反射联想到国情发展社会经济等庞大复杂的问题，我们不可言轻。但我们可以做到的是提高自身素养，完善思想品质。但我可以做到的是最直接最贴近生活的研究，研究新型鱼缸的设计，让新型鱼缸以低廉的价格、实用的功能、环保的特性服务我们，力求更优质的生活！ 因此，本次毕业设计为建立更美好的居家环境，从而选择改进现有的鱼缸，使它为美好的居家环境添砖加瓦！ 1.2 温度控制系统的研究与应用 众所
6、周知，温度控制技术的研究最早起源于上世纪 70 年代。以前是采 用模拟式组合仪表进行采集样本信息。分布式控制系统起源于 80 年代后期。多因子综合控制系统是目前的研究。而现如今世界列国的温度控制系统成长都很快，有少数国家在实现自动化的基础上正迈向完全自动化和无人化方向发展。 1.3 温度传感器技术 温度传感器技术是如今信息技术主要内容之一。为了适应现如今科学技术的迅猛发展，传感器技术是现如今科学技术的关键技术之一。该设备通常能够转换为一个非功率器件称为传感器，实际上，是一个功能的块，外部信号的作用，外部信号。 传感器的温度测量方法具有较高的精度，可以测量物体内部温度分布。但对于运动而言，热容量
7、相对较小且温度分量有腐蚀作用的物体，这种方法会产生很专科毕业设计说明书（论文） 第 2 页 共 47 页 大的误差。非接触测温元件与被测物体不接触。辐射换热原理。该方法的主要特点是，它可以测量小目标运动状态和物体的热容量或快速变化。 温度传感器的发展可以分为以下几种： 1）光纤传感器 2）智能温度传感器 3）热电偶传感器 4）半导体吸收式光纤温度传感器 5）模拟集成温度传感器 1.4 鱼缸水循环控制技术 本设计所用到的水循环处理控制系统属于小型控制技术领域。它将电子电路、水压管道控制两门技术学科结合起来，成为简易的自动水循环系统。 因为我们做的是家用鱼缸，出于产品制造预算，同时也为家庭所用的价
8、位考虑，故而抛开那些高深复杂的技术领域，简而实用是最初目的。 2 系统总体方案设计 本课题的初步设计方案是通过 AT89C51 单片机来控制鱼缸的温度检测模块和加热模块，以温度控制系统为本次设计的主要研究对象。其他部分（包括水循环、供氧等）为独立的工作系统。 专科毕业设计说明书（论文） 第 3 页 共 47 页 2.1 方案论证 本次设计的方案论证中心是以温度控制为中心，其他部分为固定模块。 方案一：本论文的初步设计方案是对调功电路导通比的控制，同时进行控制被控对象，加热器件为负载。如下图所示： 第一个设计方案如上图所见，该论文的设计方案工作原理简要概述如下： AT89C51 电源模块 时钟模
9、块 按键电路 温度采集 显示电路 水循环控制电路 温控电路 专科毕业设计说明书（论文） 第 4 页 共 47 页 （ 1）锯齿波是由基极二极管 BT 和 R1， R2， R3， W1 和 C1 组成产生的震荡，再由经射极跟随器 V1、 R4 输出。 （ 2）锯齿电压 和控制波电压通过电流的叠加后到 V2 的基极，合成电压 Us，当 Us0（ 0.7）时 V2导通， Us0 时，则 V2 截止。 （ 3）通过 V2、 V3 和 R8、 R9、 DW1 组成直流开关。 （ 4）过零脉冲输出是通过同步变压器 TB、整流桥 D1 及 R10、 R11 行成一削波同步电源。 系统内的温度传感器和温度调节
10、器的基本思想是在闭环控制自动调温的基础之上，温度传感器的功能就是检测电炉的实际温度，同时用来转换电压讯号和炉内温度控制电压来比较，根据两者方向的变化和差值的大小，通过对调节器相反方向的调节，来调节输出电流开关导通时间的长 短，从而用来设计周期里晶闸管周波数导通的增大或减小，如果电炉的温度升高一点或减少一点。采取上面控制方式，让炉内的温度在较小的一段范围里变化，同时控制的精度也较高。 方案二：本设计的核心是通过单片机为控制核心，同时也能使的电路相对简单化，温度传感器 DS18B20 是温度信号的采集，温控的基本思想：通过标准温度和采集到的温度之间的差值来控制电阻丝的通电时间长短，从而来保证恒温。方案二的设计如下图所示： 方案二设计框图如上 此方案的控制核心是以单片机工作进行的，它是用温度传感器来采集温度，温度控制的对象是采集来的温度和标准温度的差值，来得到我们对标准温度设定的要求。此方案的设计成本比较低，以在性能方面较为突显的可靠性优胜其它方
