新型魚缸設(shè)計(jì)-畢業(yè)論文

1、揚(yáng)州市職業(yè)大學(xué)電氣與汽車工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作者：學(xué)號：教研室：電氣自動化教研室專業(yè)：電氣自動化技術(shù)題目：新型魚缸設(shè)計(jì)指導(dǎo)者：評閱者：2016年5月?lián)P州市職業(yè)大學(xué)電氣與汽車工程學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評語學(xué)生姓名：班級、學(xué)號：題 目：新型魚缸設(shè)計(jì)綜合成績：指導(dǎo)者評語:指導(dǎo)者（簽字）：2016年5月5日畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評語評閱者評語:評閱者（簽字）：2016年5月13日答辯委員會（小組）評語:答辯委員會負(fù)責(zé)人（簽字）:2016 年 5 月 14 ej畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）中文摘要摘要 國民生活水平的不斷提高，人們對生活用品質(zhì)量及功能要求的 不斷提高，家中養(yǎng)魚一直采用傳統(tǒng)的人工方法進(jìn)行養(yǎng)殖，沒有自

2、動換水除雜 等功能，而且對魚類生存環(huán)境溫度也沒有直觀的認(rèn)識，并h沒有辦法智能調(diào) 節(jié)，功能單一。故設(shè)計(jì)一款新型魚缸，將溫度控制，自動換水，過濾循環(huán)等 新型技術(shù)融入其中，將養(yǎng)魚的雅致與家居環(huán)境的美好發(fā)揮到最大化。關(guān)鍵詞 at89c51單片機(jī)，溫度傳感器ds18b20,光電耦合器，protel目錄1緒論11.1新型魚缸的設(shè)計(jì)研究目的和意義112溫度控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用113溫度傳感器技術(shù)11. 4魚缸水循環(huán)控制技術(shù)22系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)33系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)63.1傳感器接口電路設(shè)計(jì)73.1.1溫度數(shù)據(jù)釆集電路73. 2 led顯示接口電路設(shè)計(jì)93.2. 1 at89c51 單片機(jī)93.2.2 led

3、數(shù)碼管133. 3溫度控制電路的設(shè)計(jì)153. 4魚缸水循環(huán)電路設(shè)計(jì)164系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)215系統(tǒng)軟件調(diào)試235. 1目測235. 2硬件調(diào)試2353軟件的調(diào)試235. 4注意事項(xiàng)246牛態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)256. 1魚缸過濾循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)256. 2魚缸供氧器件選擇267綜合尺寸及硬件位置設(shè)計(jì)28結(jié)束語30致謝31參考文獻(xiàn)32附錄一程序33附錄二硬件電路圖45?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）心貝以7貝1緒論1.1新型魚缸的設(shè)計(jì)研究目的和意義在中國，家中養(yǎng)魚不僅可以美化環(huán)境，也是家中養(yǎng)魚風(fēng)水中一種催財(cái)?shù)姆?法，對家屮風(fēng)水也是有幫助的。現(xiàn)如今我們生活屮的魚缸是有一段歷史的，“魚 缸”這個詞在150多年前被稱作“水族

4、箱”，它的起源地是英國。但是當(dāng)吋人們 定義它的時候也僅僅只是一個用來養(yǎng)動植物的水容器。而今伴隨人類社會科技的 不斷進(jìn)步，以及人們對觀賞魚品味的不斷提高，同時現(xiàn)在人們的家居風(fēng)格也逐漸 不同于過去。為了解決對家庭魚缸的要求越來越高的剛性需求，故而很有必耍改 進(jìn)魚缸的人性化空間。不過擁有魚缸的家庭還是占據(jù)少數(shù)，中國的人多數(shù)家庭沒有魚缸或是家中養(yǎng) 魚的條件和性質(zhì)。說到條件，想必大家條件反射聯(lián)想到國情發(fā)展社會經(jīng)濟(jì)等龐大 復(fù)雜的問題，我們不可言輕。但我們可以做到的是提高自身素養(yǎng)，完善思想品質(zhì)。 但我可以做到的是最直接最貼近生活的研究，研究新型魚缸的設(shè)計(jì)，讓新型魚缸 以低廉的價格、實(shí)用的功能、環(huán)保的特性服務(wù)

5、我們，力求更優(yōu)質(zhì)的生活！因此，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)為建立更美好的居家環(huán)境，從而選擇改進(jìn)現(xiàn)有的魚缸, 使它為美好的居家環(huán)境添磚加瓦！1. 2溫度控制系統(tǒng)的研究與應(yīng)用眾所周知，溫度控制技術(shù)的研究最早起源于上世紀(jì)70年代。以前是采用模 擬式組合儀表進(jìn)行釆集樣木信息。分布式控制系統(tǒng)起源于80年代后期。多因子 綜合控制系統(tǒng)是目前的研究。而現(xiàn)如今世界列國的溫度控制系統(tǒng)成長都很快，有 少數(shù)國家在實(shí)現(xiàn)自動化的基礎(chǔ)上正邁向完全自動化和無人化方向發(fā)展。1. 3溫度傳感器技術(shù)溫度傳感器技術(shù)是如今信息技術(shù)主要內(nèi)容之一。為了適應(yīng)現(xiàn)如今科學(xué)技術(shù)的 迅猛發(fā)展，傳感器技術(shù)是現(xiàn)如今科學(xué)技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)之一。該設(shè)備通常能夠轉(zhuǎn)換 為一個非功

6、率器件稱為傳感器，實(shí)際上，是一個功能的塊，外部信號的作用，外?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）部信號。傳感器的溫度測量方法具有較高的精度，可以測量物體內(nèi)部溫度分布。但對 于運(yùn)動而言，熱容量相對較小且溫度分量有腐蝕作用的物體，這種方法會產(chǎn)生很 大的誤差。非接觸測溫元件與被測物體不接觸。輻射換熱原理。該方法的主要特 點(diǎn)是，它可以測量小目標(biāo)運(yùn)動狀態(tài)和物體的熱容量或快速變化。溫度傳感器的發(fā)展可以分為以下幾種：1）光纖傳感器2）智能溫度傳感器3）熱電偶傳感器4）半導(dǎo)體吸收式光纖溫度傳感器5）模擬集成溫度傳感器1. 4魚缸水循環(huán)控制技術(shù)本設(shè)計(jì)所用到的水循環(huán)處理控制系統(tǒng)屬于小型控制技術(shù)領(lǐng)域。它將電子電路、 水壓管道

7、控制兩門技術(shù)學(xué)科結(jié)合起來，成為簡易的自動水循環(huán)系統(tǒng)。因?yàn)槲覀冏龅氖羌矣敏~缸，出于產(chǎn)品制造預(yù)算，同吋也為家庭所用的價位考 慮，故而拋開那些高深復(fù)雜的技術(shù)領(lǐng)域，簡而實(shí)用是最初目的。?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）2系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)本課題的初步設(shè)計(jì)方案是通過at89c51單片機(jī)來控制魚缸的溫度檢測模塊 和加熱模塊，以溫度控制系統(tǒng)為本次設(shè)計(jì)的主要研究對彖。其他部分（包括水循 環(huán)、供氧等）為獨(dú)立的工作系統(tǒng)。系統(tǒng)控制電路總原理圖如下：水循環(huán)控制電路電源模塊溫度采集時鐘模塊按鍵電路at89c51溫控電路顯示電路圖2. 1控制電路總原理圖2.1方案論證本次設(shè)計(jì)的方案論證中心是以溫度控制為中心，其他部分為固定模塊。方

8、案一：木論文的初步設(shè)計(jì)方案是對調(diào)功電路導(dǎo)通比的控制，同時進(jìn)行控制 被控對象，加熱器件為負(fù)載。如下圖所示:第一個設(shè)計(jì)方案如上圖所見，該論文的設(shè)計(jì)方案工作原理簡要概述如下:(1) 鋸齒波是由基極二極管bt和rl, r2, r3, w1和c1組成產(chǎn)生的震蕩， 再由經(jīng)射極跟隨器vi、r4輸出。(2) 鋸齒電壓和控制波電壓通過電流的疊加后到v2的基極，合成電壓us, 當(dāng)us>0 (0. 7)時v2導(dǎo)通，us0時，則v2截止。(3) 通過v2、v3和r8、r9、dw1組成直流開關(guān)。(4) 過零脈沖輸出是通過同步變壓器tb、整流橋d1及rio、r11行成一削 波同步電源。系統(tǒng)內(nèi)的溫度傳感器和溫度調(diào)節(jié)器

9、的基本思想是在閉環(huán)控制自動調(diào)溫的基 礎(chǔ)之上，溫度傳感器的功能就是檢測電爐的實(shí)際溫度，同時用來轉(zhuǎn)換電壓訊號和 爐內(nèi)溫度控制電壓來比較，根據(jù)兩者方向的變化和差值的大小，通過對調(diào)節(jié)器相 反方向的調(diào)節(jié)，來調(diào)節(jié)輸出電流開關(guān)導(dǎo)通時間的長短，從而用來設(shè)計(jì)周期里晶閘 管周波數(shù)導(dǎo)通的増大或減小，如果電爐的溫度升高一點(diǎn)或減少一點(diǎn)。采取上面控 制方式，讓爐內(nèi)的溫度在較小的一段范圍里變化，同時控制的精度也較高。方案二：木設(shè)計(jì)的核心是通過單片機(jī)為控制核心，同時也能使的電路相對簡 單化，溫度傳感器ds18b20是溫度信號的采集，溫控的基本思想：通過標(biāo)準(zhǔn)溫度 和采集到的溫度之間的差值來控制電阻絲的通電時間長短，從而來保證恒

10、溫。方 案二的設(shè)計(jì)如下圖所示：圖2.1.2方案二設(shè)計(jì)框圖此方案的控制核心是以單片機(jī)工作進(jìn)行的，它是用溫度傳感器來采集溫度, 溫度控制的對象是釆集來的溫度和標(biāo)準(zhǔn)溫度的差值，來得到我們對標(biāo)準(zhǔn)溫度設(shè)定 的要求。此方案的設(shè)計(jì)成本比較低，以在性能方面較為突顯的可靠性優(yōu)勝其它方 案。2.2系統(tǒng)功能介紹本次論文設(shè)計(jì)是通過對魚缸溫度的檢測和控制，溫控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了基本溫度控 制功能：如果低于設(shè)定的溫度，系統(tǒng)則自動回啟動加熱裝置，使溫度上升，如果 高于設(shè)定的溫度時，則會停止加熱。本論文的溫控系統(tǒng)具有以下幾種功能：1）通過溫度芯片ds18b20對溫度的采集，再以數(shù)字信號傳送給單片機(jī)。2）水體溫度的顯示是通過四位數(shù)碼管

11、進(jìn)行，顯示精度0. 10co3）溫度的設(shè)定則是有三個按鍵來實(shí)現(xiàn)該功能。4）溫度的控制則是通過pwm來實(shí)現(xiàn)。3系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)此方案則是以at89c51為核心，用來對ds18b20房間溫度的檢測，同時將信 號轉(zhuǎn)至單片機(jī)，溫度顯示則是用四位led數(shù)碼管來進(jìn)行顯示，同吋還通過對溫度 的檢測和溫度設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)偏差來控制電阻絲通斷時間的長短，以此來達(dá)到恒溫控 制的目的。3.1傳感器接口電路設(shè)計(jì)3. 1. 1溫度數(shù)據(jù)采集電路ds18b20vccdq gnd3圖3. 1. 1溫度傳感器ds18b20ds18b20是一種網(wǎng)絡(luò)和數(shù)字溫度傳感器，ds18b20溫度傳感器和其他傳感器 相比具有以下幾人特點(diǎn)：只需要一個

12、端口線微處理器來實(shí)現(xiàn)ds18b20和單片機(jī)的 雙向溝通。ds18b20支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個ds18b20并聯(lián)在唯一的三線，用來 實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)多點(diǎn)溫度的測量。ds18b20在使用的過程中不需要借助任何外圍元件, 同時傳感器元件與轉(zhuǎn)換電路集成是在一個集成電路，比如品體管的溫度范圍- 55°c+125°c,溫度分辨率為土0. 5°c；對輸出數(shù)字溫度信號的結(jié)果，以“一線 總線”串行傳輸?shù)絚pu,并同于傳送crc的校驗(yàn)，具有很強(qiáng)的抗干擾能力；九數(shù) 字量串行傳輸測量結(jié)果。pr-35和soic是ds18b20的兩種封裝形式，如下表所示。本系統(tǒng)選用pr-35封裝形式。ds18b20

13、返回溫度值有9位，如下表所示:萱腳管腳定義說明iii腳8 腳 soic3pr-3512gnd地211|0數(shù)據(jù)輸入端38vcc電源j3 4 5 6 7nc空腳1表31.2 ds18b20管腳排列msblsbd15d14d13d12d11d10d9d8d7d6d5d!d3d2d1do表3. 1.3 ds18b20溫度值表示方法圖d9為符號位，1用來表示負(fù)，0用來表示正，高字節(jié)的其他位（d10d15） 是以符號位的擴(kuò)展位表示的；d0-d8為數(shù)據(jù)位，以二進(jìn)制補(bǔ)碼表示。溫度是以 1/2clsb形式表示的。下表為數(shù)值和溫度的關(guān)系。aft數(shù)據(jù)（二進(jìn)制）數(shù)據(jù)（十六進(jìn)制ji+125|0000 0000 1111

14、 1010oofahj|+25:0000 0000 0011 0010oo32h!-k).50000 0000 0000 00010001h:! 0 !0000 0000 0000 00000000h:k).5mi mi mi mi;ffefti:：25!1111 1111 1100 1110ffcehj-55mi mi iooi ooioff92hi表3. 1.4 ds18b20數(shù)值和溫度的關(guān)系圖考慮現(xiàn)實(shí)問題，魚缸內(nèi)水不能是一個負(fù)溫度，所以系統(tǒng)不會去考慮負(fù)溫度, 所以在選擇的硬件吋，考慮成本的問題，我們應(yīng)選用商業(yè)設(shè)備，只需要具備次功 能即可，然而工業(yè)級就不需要考慮了。所以單片機(jī)用來讀取溫度信

15、息后，我們只 需將低字節(jié)（d0d8）傳入上位機(jī)和控制電路變可以了。3.2 led顯示接口電路設(shè)計(jì)此設(shè)計(jì)的系統(tǒng)我們選用的是四位數(shù)碼管用動態(tài)來實(shí)時同時顯示房間的溫度,顯示精丿艾0. 10c。具體電路圖如下圖所述： 1卩 1! « *u帕游帕護(hù)圖3. 1.5 led接口電路3. 2. 1 at89c51 單片機(jī)在自動化領(lǐng)域中，溫度的檢測在全部過程中非常重要。單片機(jī)作為此控制器 的核心，對于單片機(jī)的選擇及耍求也fi益進(jìn)步。如何使單片機(jī)適應(yīng)不同的溫度檢 測，對號入座的問題由為關(guān)鍵。為何需要單片機(jī)呢？單片機(jī)作為計(jì)算機(jī)的種，其體積小，功耗小的特點(diǎn)使 其擁有嵌入式的優(yōu)勢。單片機(jī)的應(yīng)用非常廣泛，無論是

16、工程科技或是小型至大型 的制造業(yè)工廠，還是我們身邊隨處可見的電子產(chǎn)品，都有它的立足之地。它的特 殊的優(yōu)勢在很多場合都派上用處了，比如不同的單片機(jī)需要不同的功能性質(zhì)，需 要分頭行動，這叫做分布式系統(tǒng)，往往會出現(xiàn)在環(huán)境相對惡劣的場合屮；航天員 需要及時的向地球人類反映太空艙或者是宇宙的情況時，需要實(shí)吋控制系統(tǒng)，不 僅如此，?；钪械南匆聶C(jī)，微波爐也需要此系統(tǒng)。要使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)體積更小，就需要芯片做得更小，精度也越高。早期的單片機(jī)是4位或者是8位的，在此基礎(chǔ)上發(fā)展岀mcs51系列系統(tǒng)。接著出現(xiàn)了 16 位、32位、64位，無論是性能還是技術(shù)都大大提高了，應(yīng)用也越來越廣泛，可 以作為tpad,手機(jī)的核心，

17、一般安裝1-2個單片機(jī)，而如今的汽車控制上面大 概有三四十個單片機(jī)，它們同時工作，速度大大提升了。技能提升了，消耗的金 錢自然不會低。本文采用at89c51的單片機(jī)為溫控系統(tǒng)的碩件。單片機(jī)的簡介如下：說到單片機(jī)的結(jié)構(gòu)，其實(shí)和計(jì)算機(jī)的結(jié)構(gòu)類似，都需要硬件和軟件，2者結(jié) 合才算一個完整的計(jì)算機(jī)。硬件大致包括cpu,存儲器，t/0設(shè)備接口，定吋器， 中斷系統(tǒng)及時鐘時序系統(tǒng)。cpu中有運(yùn)算器和控制器，是每個計(jì)算機(jī)的核心，軟 件就是程序設(shè)計(jì)語言了。單片機(jī)的引腳敘述：目前最常用的 51 芯片，at89c51 是 programmable and erasable read only memory只讀存儲器

18、，帶有4k字節(jié)的低電壓，并與cm0s8位微處理器組成，統(tǒng)稱 單片機(jī)，主要能與mcs-51兼容。所以使用at89c51的單片機(jī)，為很多控制系統(tǒng) 提供了一款靈活性高的計(jì)劃方案。該芯片具有4k字節(jié)perom, 256個字節(jié)的r a m,完全滿足了整個控制器的存儲容量，也足以使控制器更加精巧。t77p1 0pi )fi 5ri 6f1.7hst nxrywo txd/w 1 intop3 2 rrrn/n jtotj4ti/wstbt3 7xtal2xt al ip» ifoo/ado fo l/adi pl)po2/al>2 hglfol/adl hrjpovalxi hu >

19、0 6/ad6 pf po 7/ad7 luexfvpfalepr|f2 7/ai$ |"37f2 6/ai4 rrlnyau hripivaii hrf2 3/an tmf2 2/aiom i/a9圖3. 2. 1 at89c51的管腳圖簡單的描述下管腳的輪廓：vcc：電源電壓gmdp0 口：地址/數(shù)據(jù)總線的合并，一共是8位；p0 口可承載8個門電路。pl u： 8位雙向輸入輸出端口需要順帶一個上拉電阻，對端口輸入1,就 可作為輸入；p1 口可承載4個門電路。p2 口：對端口寫1,此時可作為輸岀口； p2 口接收高字節(jié)地址和某些控制 信號。p3 口：端口輸入1,若它們被內(nèi)部屯阻拉到

20、高電平可作為輸入端；被外部拉 低可作為輸出端。以上4個端口總體上接的都是輸入輸出接口。若電平是輸出式的引腳，那么該電平是高點(diǎn)平，若電平為輸出電流，那么 該電平是低電平；引腳輸出的電平為低電平即為吸入電流。ra/vpp：中央處理器只對外部程序存儲器進(jìn)行訪問，ea端保持低電平。外部晶振引線：xtal1：振蕩器反相放大器的輸出端。xtal2：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。引腳p1.0p1.1p1.5p1.6p1.7特殊功能t2：定時器i計(jì)數(shù)oq2的外部計(jì)數(shù)器輸入t2ex：定時蚤i計(jì)數(shù)器2的捕捉|重載觸發(fā) 及方向控制mosi：用于在線編程(isp) mosi：用于在線編程(isp) sc

21、k：用于在線編程(isp)表322 at89c51 p1端口的特殊功能引腳特殊功能p3.0rxd （串行口輸入）p3.1txd （串行口輸入）p3.2into （外部中斷輸入0）p3.3int1 （外部中斷輸入1）p3.4to （定時器0外部輸入）p3.5t1 （定時器1外部輸入p3.6wr （外部數(shù)抿存儲器寫控制p3.7rd （外部數(shù)據(jù)存儲器讀控制）表3. 2. 3at89c51 p3端口的特殊功能圖3.2.4 at89c51的組成及功能圖單片機(jī)的程序設(shè)計(jì)語言上面敘述完指令，如何讓計(jì)算機(jī)能夠識別并有效的完成任務(wù)呢？這就需要我 們?nèi)绾螀R寫程序設(shè)計(jì)語言。當(dāng)下有3大程序設(shè)訃語言：機(jī)器語言，匯編語言

22、和高 級語言。51系列的單片機(jī)無論從硬件，還是從存儲單元及其他的要求，這里都會優(yōu)先采用匯編語言，匯編語言雖然不及高級語言那么深入，也不像機(jī)器語言那么簡 單，但其分析問題的方法優(yōu)于其他2種。匯編語言基本結(jié)構(gòu)有4種：順序結(jié)構(gòu)：是4種結(jié)構(gòu)中最基礎(chǔ)的，也是最簡單的，一句一句翻譯并執(zhí) 行到最后一個指令。（2）.循環(huán)結(jié)構(gòu)：需要重復(fù)之前的命令時，就直接插入這條指令。這條指令的 使用不僅使整個程序干凈，整潔，也少了許多的步驟。（3）.選擇結(jié)構(gòu)：別名是分支結(jié)構(gòu)，解釋起來非常容易，當(dāng)出現(xiàn)有2條路的時 候，按其條件選擇道路，道路出口的答案也是不同的。（4）.子程序結(jié)構(gòu)：在該結(jié)構(gòu)必須給它命名，其標(biāo)志是返回指令ret或

23、者是 retlo3. 2. 2 led數(shù)碼管圖3. 2.5八段數(shù)碼管i d jdpled顯示器是發(fā)光二極管的顯示器，具有顯示清楚明了、成本比較低、接口 也相對比較方便、同吋配置也相應(yīng)靈活等特點(diǎn)，一般的單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)用中常用它 來顯示系統(tǒng)的工作狀態(tài)同時也是用來采集的信息的輸入數(shù)值等。led顯示器按發(fā)光管的內(nèi)部排布結(jié)構(gòu)的不同，可以分為led數(shù)碼管顯示和led 點(diǎn)陣顯示器。led數(shù)碼管和點(diǎn)陣顯示器各有不同，led點(diǎn)陣顯示器比較靈活，但 占用的單片機(jī)系統(tǒng)軟件、硬件資源遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于led數(shù)碼管。所以除專門應(yīng)用大屏幕 led點(diǎn)陣顯示或有其他特殊顯示要求場合，通常所有單片機(jī)的應(yīng)用系統(tǒng)都是采用 led數(shù)碼管顯示。所

24、以此次設(shè)計(jì)的系統(tǒng)我們也選用的是led數(shù)碼管顯示器。靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示是數(shù)碼管顯示器的兩種工作方式。程序簡單，占用cpu 時間資源也較少，只需要在顯示字符的地方改變時調(diào)用一下顯示程序，對于這種 一般是靜態(tài)顯示。但是靜態(tài)顯示方式硬件電路較為繁多復(fù)雜，每個數(shù)碼管需要一 個8位1/0口、一個8位驅(qū)動、8個限流電阻。對于這種情況我們一般用于數(shù)碼 管位數(shù)較少的場合。為了簡化線路，減低成本，此設(shè)計(jì)的系統(tǒng)我們選用的是動態(tài) 掃描顯示方式。一個一個的有順序的點(diǎn)亮各顯示器，簡單的說就是能在任何時刻只有1位顯 示器在顯示。為了讓人能看到全部的顯示器都在顯示，就需要加快各顯示器逐個 點(diǎn)亮的速度，就是利用人眼的視覺殘留效

25、應(yīng)，給別人帶來的感覺，就是顯示器能 逐個持續(xù)點(diǎn)亮的效果是一樣，這就是動態(tài)掃描顯示方式的工作原理。動態(tài)掃描顯 示電路如下圖：圖3. 2.6動態(tài)掃描圖3. 3溫度控制電路的設(shè)計(jì)圖3. 3. 1加熱模塊電路圖雙向可控硅的通斷是通過脈沖寬度來調(diào)節(jié)的。當(dāng)脈沖的寬度變寬（占空比增 大）時，雙向可控硅的導(dǎo)通時間相對延長一些，電阻絲加熱時間延長這樣也能使 溫度升高。相反脈沖寬度變窄（占空比減?。r，雙向可控硅的導(dǎo)通的時間相對 縮短一些，電阻絲加熱吋間縮短也使得溫度降低。用此方法來控制溫度的一直不 變，保持恒定。3. 4魚缸水循環(huán)電路設(shè)計(jì)3. 4.1電源模塊選擇在考慮實(shí)際生活屮的經(jīng)濟(jì)方面與綠色壞保方面等前提，故

26、而我選擇一款合適 的開關(guān)電源來為水循環(huán)電路供電。經(jīng)查找發(fā)現(xiàn)ac220轉(zhuǎn)dc12v/1. 5a電源應(yīng)用了低功耗開關(guān)電源控制器 tmg0x65,較為適合電路的電源模塊。根據(jù)典型的輸出功率表可知，此用tmg0x65。tmg05653cw27w3ow21w表341 tmg0x65輸出功率表在查找資料后發(fā)現(xiàn)tmg0x65模塊在設(shè)計(jì)調(diào)試過程中有以下特性：上電后，空載時輸出dc12v;上負(fù)載后，負(fù)載電流升至100ma時，輸出電壓 為從12v跳到4點(diǎn)幾伏 再跳回12v,如此循環(huán)。其現(xiàn)象就是電路啟動一過壓保 護(hù)一欠壓一電路啟動。用 萬用表測vdd電壓，vdd的電壓超過23v,再掉到七八 伏再上升再掉到七八伏。將

27、變壓器中給芯片供電的線圈減小匝數(shù)，問題得到緩 解。上個問題只是得到緩解，并沒有徹底解決。當(dāng)負(fù)載電流持續(xù)增人吋，r20、 r21電阻燒毀，剛開 始用的是普通的貼片電阻，看數(shù)據(jù)手冊得知cs限流電阻的 功率需在1w左右，而普通的貼片電阻的額定功率為1/4w,后來改成直插的額 定功率為1.5w的電阻。當(dāng)負(fù)載電流增大至五六百毫安時，tmg0565芯片被擊穿。后來才知道是變壓 器的初級線圈的屯感 太人所致，變壓器的初級線圈電感在950uh左右，漏感最 大100uh,而這個變壓器的初級線圈電感達(dá)到了 900mh,所以在電流增大時導(dǎo)致 了芯片被擊穿。更換了新的變壓器之后問題解決了。3. 4. 2水位控制電路設(shè)

28、計(jì)以電源輸出的12v/1.5a直流電源為本電路的工作電源，為魚缸上方的水位 控制控制開關(guān)（液位開關(guān)）和控制進(jìn)水管的電磁閥提供電源。木水循環(huán)設(shè)計(jì)為考 慮節(jié)能家用等特性，故沒有電機(jī)（水泵）來提供進(jìn)水動力。進(jìn)水動力來源于家用 自來水的水壓，也可將電磁閥看作為電動水龍頭?？紤]到節(jié)能和人道化的設(shè)計(jì)，遵循能量守恒定律，本設(shè)計(jì)采用浮球液位控制 開關(guān)，雖然失去其他類型液位開關(guān)美觀的屬性，但對魚的生活環(huán)境是無害的，同 時也降低了魚缸的成木。浮球液位開關(guān)原理:圖3.4.3浮球液位開關(guān)原理圖（圖片摘自網(wǎng)絡(luò)）當(dāng)液位達(dá)到設(shè)計(jì)要求的高度時，浮球感應(yīng)并傳送信號而使紅燈亮。同理，電磁閥所需的電信號，就是紅燈亮起的電信號。我們

29、選擇了某品牌的液位開關(guān)，測量范圉：08000mm和精度：±10儷， 觸點(diǎn)功率：小于或等于70w,控制屯壓：直流/交流220v、直流12v,工作壓力：1. 6 mpa 2. 5mpa工作溫度：標(biāo)準(zhǔn)型：35120°c,浮球材料：f4、pp、304304 + f4,介質(zhì)密度：0.5 觸發(fā)介質(zhì)粘度： 0. 8pa的基本連接：螺紋或法蘭連接： 常見的接線箱或防爆接線盒或投擲線，外殼防護(hù)等級1p65。電磁閥工作原理：圖3.4. 4電磁閥工作原理圖當(dāng)通電時，電磁力被打開時，上腔壓力迅速減小，關(guān)閉部分是圉繞壓差差, 關(guān)閉部分移動，閥門開啟。圖3.4. 5電磁閥工作原理圖當(dāng)斷電時，彈簧力封閉

30、，入口壓力迅速由旁路孔形成，形成上、下兩個部分 的下壓差。圖3.4.6電磁閥工作原理圖（圖片摘自網(wǎng)絡(luò)）在電磁閥腔的腔孔，每個孔位置的不同，會導(dǎo)致不同的管、中間腔閥，兩面 是兩塊電磁鐵，它面臨的電磁線圈通電時，閥將吸入側(cè)。電磁閥節(jié)能模塊：電磁閥線圈溫升控制模塊（也稱節(jié)能模塊）是用于控制所有螺線管線圈溫升 的一種智能控制器，經(jīng)本公司及同行業(yè)廠家試用，降溫節(jié) 能效果十分明顯，已 廣泛應(yīng)用于高溫環(huán)境中或處于長期工作狀態(tài)上的電磁閥線圈的溫升控制。節(jié)能模塊具以下優(yōu)點(diǎn)：1. 長時間工作線圈內(nèi)不會升溫。（工作吋的溫度一般略高于常溫）2. 耗電量比較低，為原額定功率的20%；3. 工作時沒有漏磁噪聲，就算在17

31、0v交流電壓啟動時，也不會有漏磁噪聲；4啟動時的磁力比較大，是原啟動能力的15-2倍；5. 工作運(yùn)行較為穩(wěn)定，電源電壓一般波動在25%范圍時電磁閥還可以具備穩(wěn) 定吸合工作；6. 長時間的通電工作，性能也很穩(wěn)定。同時也能起到延長電磁閥使用壽命的 作用。圖3. 4.7電磁閥節(jié)能模塊不可接反線頭，接反即刻燒壞。4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)總體程序框圖如下，總體程序由主程序，按鍵子程序，溫度獲取子程 序三部分組成。圖4.1總體程序框圖開始初始化rom操作命令存儲操作命令讀取溫度值4結(jié)束"圖4. 2讀溫度流程圖5系統(tǒng)軟件調(diào)試5. 1目測1有沒有短路的地方。2. 對照著電路圖看有沒有接錯和漏接的地方。3

32、. 有沒有虛焊地方。4 元器件是否有錯。5. 2硬件調(diào)試在調(diào)試z前應(yīng)該先做電路運(yùn)行z前的準(zhǔn)備工作。為達(dá)到不讓電路硬件損壞的 目的，必須對電路嚴(yán)格檢查，其范圍包括對芯片引腳的短路斷路和焊接方向的兩 種檢查。檢查沒有芯片方面的問題后，開始上電調(diào)試，如果出現(xiàn)芯片變熱的等非 正常現(xiàn)象時，立即斷開電源并查找故障。如果沒有出現(xiàn)非正常現(xiàn)象，再用萬用表 配合示波器測量并記錄。測量的順序是測電源輸岀電氐 測量芯片引腳，觀察示 波器顯示的電源波形，如果示波器顯示有干擾波紋，就需要在z前空出的位置上 接上退耦電容。在電源測量結(jié)束之后，再對有源晶振的輸出腳進(jìn)行示波器測量， 與此同時測量各引腳的電平，并與數(shù)據(jù)手冊里的說

33、明現(xiàn)象進(jìn)行參照比對，來判斷 單片機(jī)工作的正常與否。得到以上結(jié)果之后就可以開始對軟件部分的調(diào)試工作了。5. 3軟件的調(diào)試之所以在軟件的系統(tǒng)模擬調(diào)試的時候，要準(zhǔn)確的了解硬件接口在程序中是否 相對應(yīng)，是因?yàn)檐浖木帉懯怯筛鱾€模塊而來的。最重要的是在編寫軟件是不可 以出現(xiàn)嚴(yán)重的知識性錯課。在沒有發(fā)現(xiàn)什么問題之后，就可以通過pc將程序燒 進(jìn)單片機(jī)，從而檢驗(yàn)是否按理想要求工作。在有問題發(fā)生的時候，細(xì)心修改，直 到成功。1、測試環(huán)境水體體積低于1立方米、環(huán)境溫度為28°c測試儀器：數(shù)字萬用表、溫度計(jì)(0-100°c)2、測試方法 運(yùn)行系統(tǒng)，采用溫度計(jì)測量水體溫度，并記錄變化情況3、測試結(jié)

34、果設(shè)定溫度由0°c40°c標(biāo)定溫差=l°c 調(diào)節(jié)時間15s （具體視現(xiàn)場情況）靜態(tài)誤差=0. 5°c最大超調(diào)量1°c5. 4注意事項(xiàng)（1）由于焊接時的疏忽操作而損壞了元件，使得我們在調(diào)試的時候出現(xiàn)了問 題卻沒有具體找著，我不得不逐一排查元件，才解決了問題。調(diào)試驅(qū)動電路吋，數(shù)碼管的不能正常顯示問題最為凸顯，后檢查為接觸不良 導(dǎo)致。實(shí)驗(yàn)時，數(shù)碼管忽隱忽現(xiàn)的奇怪現(xiàn)象令人非常不安，后檢查乂是接觸不良導(dǎo) 致。芯片的接觸不良，用外力均勻插入得以解決。（4）由于調(diào)試時線路較為復(fù)雜，導(dǎo)致調(diào)試結(jié)果出現(xiàn)很大的誤差，我通過梳理 線路耐心的尋找原因之后也達(dá)到了預(yù)期目的

35、。（5）因?yàn)樵谡{(diào)試的時候有些模塊的電路調(diào)試都有些許的問題，所以我 們對線路進(jìn)行檢查是不可或缺的，電路的連接、元件管腳的連接都是需要進(jìn)行必 要的檢查的。（6）當(dāng)然還有程序方面的問題，經(jīng)老師指導(dǎo)后發(fā)現(xiàn)單片機(jī)的ea管腳出 現(xiàn)沒有接地的情況。是因?yàn)榇纬绦蛑挥玫搅藛纹瑱C(jī)內(nèi)部程序存儲器，其要求是必 須接管腳，這樣的話程序才不會出現(xiàn)亂跳現(xiàn)象。6生態(tài)系統(tǒng)設(shè)計(jì)6. 1魚缸過濾循環(huán)系統(tǒng)設(shè)計(jì)過濾循環(huán)系統(tǒng):說明：1）圖屮黑色線條代指水管，紅色線條指的是電源線2）箭頭是水流方向，其中三通到魚缸這段既是進(jìn)水管又是出水管（電磁閥打 開時為進(jìn)水管，反之為出水管）3）進(jìn)水管全部使用4*6mm透明高壓pu管，內(nèi)徑4nun,外徑6

36、mm4）電源：220v交流電轉(zhuǎn)dc 12v 1.5a直流電5）節(jié)能模塊輸入輸出dc 12v5）電磁閥dc 12v常關(guān)（通電開），2分接頭6）水位控制開關(guān)需要支架固定7）采用平時打點(diǎn)滴時使用的輸液管8）進(jìn)水管接家里水龍頭，需耍轉(zhuǎn)接頭所有出水管通下水道（可自行安排）工作原理：魚缸內(nèi)部換水結(jié)構(gòu)圖如上，通過調(diào)節(jié)魚缸上部的水位控制開關(guān)來對魚缸的水 位進(jìn)行設(shè)定，也是通過它來對進(jìn)水和排水進(jìn)行控制。我們這里的設(shè)計(jì)沒有涉及電 機(jī)等高耗能器材，目的源于響應(yīng)國家的低碳節(jié)能環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的號召。 利用家庭自來水的水力壓進(jìn)行自動裝水，同時也利用地心引力的高低落差對相對 較高的缸體里的水進(jìn)行自動排放。魚缸過濾見如上

37、圖藍(lán)色線和其以下部分，缸體下方部分為放水裝置，其中管 道上的六邊形為手動閥門，凹形為缸體與水管過渡裝置，凹形上方藍(lán)色線為防止 魚同水一起排掉而設(shè)計(jì)的過濾網(wǎng)。為考慮質(zhì)量和造價等特性，我選擇防止魚掉落 的過濾網(wǎng)為不銹鋼網(wǎng)孔，距離缸體底部應(yīng)有l(wèi)cni的懸空距離，留作魚的排泄物和 其他雜物。如下圖：lcm圖6. 1.2過濾網(wǎng)原理圖6. 2魚缸供氧器件選擇一般的魚缸充氧泵是用一個通過220v/50iiz的交流電，利用電磁感應(yīng)原理的作為工作動力來源，線圈一端的銜鐵會形成50h刁的推挽運(yùn)動，帶動氣泵的 氣室進(jìn)行吸合動作，氣室上面有兩個單向氣閥，一個只進(jìn)氣不出氣，連接外面的 空氣,進(jìn)氣口處有過濾海綿,海綿上的

38、沉淀物變多，進(jìn)氣口的空氣流量就會變少； 另外一個只出氣不進(jìn)氣，連接的是氣泵的出氣口。因?yàn)轸~缸增氧泵的制作成本相對直接購買而言過高，所以我選擇購買比較實(shí) 用的成品增氧泵來為魚缸工作。比如某品牌型號為yp-018的微型增氧泵，電源?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說明書(論文)央類型為交流電，電壓220v,風(fēng)量1.8l/min,額定壓力為20pa,功率2. 5w,噪音 為40db (a) o價格低廉，品質(zhì)實(shí)惠，為魚缸制作成本減輕一部分的壓力。7綜合尺寸及硬件位置設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)魚缸為家用型，考慮到在市場上的推廣銷售和家庭需求不一的前提, 故而在外形尺寸設(shè)計(jì)上沒有固定的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，消費(fèi)者們可以按照要求訂做。在對木魚缸的概念設(shè)計(jì)上

39、，我選擇了以一戶房屋實(shí)際使用面積為120昭家庭 （除去墻體、樓梯、走廊、電梯以及其他等公用空間）作為設(shè)計(jì)對象，具體設(shè)計(jì) 如下：圖7. 1魚缸總體設(shè)計(jì)圖玻璃方而我選擇鋼化玻璃為新型魚缸的水載體，我們大家現(xiàn)今用的手機(jī)（觸 屏機(jī)）都有用過鋼化玻璃膜作為手機(jī)屏幕保護(hù)膜。當(dāng)發(fā)生意外時，此類型玻璃可 避免對人體的傷害。就上圖居家面積為120昭的尺寸設(shè)計(jì)，其總體尺寸為80*45*150cih,這樣的 高度對于常規(guī)家庭最適合不過。其觀賞尺寸為80*40*70 （長、寬、高）厘米。 魚缸玻璃尺寸為80*72*0.6 （0.6為厚度）厘米玻璃一塊、72*40*0.6厘米玻璃 兩塊。魚缸上方的蓋頂盒高度為10cm,

40、其余尺寸與總體尺寸一致，其內(nèi)部放置魚 缸工作電源、溫控電路和水循環(huán)控制電路。魚缸后方有一厚度為5cm的長方體盒, 內(nèi)部為水循環(huán)工作管道，與魚缸水體接觸面積內(nèi)、在觀賞尺寸從下往上2/3的高 度處有水循環(huán)管道接口，水位控制開關(guān)于至下而上65cm處。玻璃缸下方是一 80*40*70厘米的工作柜，其連接水體的是一外形極似炒鍋 的排水緩沖缸，緩沖缸下方接排水管道，排水管道上裝置一水閥，用來控制是否 排水。與排水管一起的有水循環(huán)系統(tǒng)出水管，可在水閥附近發(fā)現(xiàn)調(diào)節(jié)水循環(huán)速度 的打點(diǎn)滴用的水流調(diào)速器。圖中沒有畫出增氧泵的放置，這里我將增氧泵放于此 工作柜中，將氣管通過后而的箱體從魚缸上方送入水中。另外的剩余空間

41、可用來 放置魚飼料和其他養(yǎng)魚用品。魚缸缸體底部向上lcm有不銹鋼網(wǎng)，尺寸與水體平面一致。魚缸底部中央有 -直徑為20cm的圓孔作放水用。結(jié)束語我的三年就這樣的匆匆結(jié)束，有些不舍，在感慨時光溜走之快的同時，也有 很多的回憶情不自禁的泛濫腦海。從又黑又瘦身骨單薄滿臉寫著對新環(huán)境的茫然 的“白紙”，到又胖又白對世態(tài)了然指掌的一個表情一個眼神都可以分析出條條 道道來的“裝訂木”。經(jīng)歷歲月的歷練風(fēng)雨的洗禮，最終我們離開母校離開老師 離開與我一起瘋狂的同學(xué)，滿載學(xué)校給予的知識包裹闖蕩世界！這次的論文設(shè)計(jì)讓我受益非凡。對于論文中所遇到的難題，我還是通過三年 所學(xué)的知識、查找書籍、通過網(wǎng)絡(luò)和老師指導(dǎo)殷勤指導(dǎo)下

42、完成。因?yàn)橹R枳累的 不穩(wěn)定，編寫論文的過程中，我又拿起當(dāng)年的書籍進(jìn)行復(fù)習(xí)，如今深諳溫故而知 新的道理！同時我也感同身受，沒有扎實(shí)的知識積累上升自己的理論水平是不可 以將理論與實(shí)踐相結(jié)合來完成論文的。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，讓我明白理論與實(shí)際的相輔相成。無論是我們的學(xué)習(xí)或 是工作，我們都不僅要立足于書本，書為本的道理想必應(yīng)是婦孺皆知的，我們還 要以解決理論和實(shí)際中真實(shí)的問題為目的，將理論與實(shí)踐有智慧的相結(jié)合，全方 位的考慮問題，將問題的關(guān)鍵處進(jìn)行深度處理，力求最佳！總而言之，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)讓我學(xué)習(xí)了很多，它是大學(xué)生涯中的最后一堂課、 不比尋常的一堂課，它對我的未來具有非比尋常的意義。再見！大學(xué)!一路

43、走來，在畢業(yè)設(shè)計(jì)即將結(jié)束之際我向所有幫助過我的老師和同學(xué)說 一聲，謝謝！我想沒有他們的幫助，畢業(yè)設(shè)計(jì)就會做得很困難，甚至不會再規(guī)定 的時間內(nèi)完成。這次畢業(yè)設(shè)計(jì)是許老師悉心指導(dǎo)下完成的。許老師以其淵博的學(xué)識、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)?治學(xué)風(fēng)范、高度的責(zé)任感使我受益非淺。在做設(shè)計(jì)的過程中也遇到了不少的問題, 許老師給了我許多關(guān)懷和幫助，并且隨時詢問我畢業(yè)設(shè)計(jì)的進(jìn)展情況、細(xì)心的指 導(dǎo)我們，也經(jīng)常打電話或者發(fā)電子郵件過來指導(dǎo)我的設(shè)計(jì)。在論文工作中，得到了學(xué)院有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)和老師的幫助與支持，在此表示衷心的 感謝。最后，在即將完成畢業(yè)設(shè)計(jì)之時，我再次感謝對我指導(dǎo)、關(guān)心和幫助過老師、 領(lǐng)導(dǎo)及同學(xué)。在此表示由衷的感謝！參考文獻(xiàn)1

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47、255k44:cpl p3.0mov r3,#3ok51call tm_dispdjnz r3,k5djnz r4,k44dec r2cjne r乙#00,k4k6: clr p3.0lcall chewensetb tromain2:jb01h, main1lcall tm_dispsjmp main2chewen:clr rsiclr rsolcall get_tmlcall tm_covlcall dtoblcall dt0b1clrcmov a,33hsubb a,44hmov 44h,amov a,34hsubb a,45hmov 45h,arettoint:push accpush

48、 bsetb rsoincr2cjne r2,#100,jt0inc6fhmov a,6fhcjne a,#20,jt0mov 6fh,#00hincr3mov r2,#00hcjne r3,#2,jt0setbo1hmov r3,#00jto: clr rsopop bpop accretikkey: mov r2,#00mov r4,#0ahks2: lcall tm dispdjnz r4,ks2setb p2.1jbp2.1,kkey1jnbp2.1,$mov 60h,#dspbuf+lmov r1,#dspbuf+1mov r2,#00key1: lcalltm_disp_2mov

49、p2,#0ffhmov a,p2orla,#01cplajz key1key2: jnb acc.1,key3jnbp2.1,$incr1incr2cjne r2,#03,l13mov r1,#dspbuf+1mov r2,#00l13: mov 6oh,r1sjmp key1key3: jnb acc.2,key4jnbp2.2,$mov a,r1cjne r1,#41h,l1cjne a,#09,llsjmp key5li: cjne r1,#42hzl2mov a,r1cjne a,#09,llsjmp key5l2:cjne r1,#43h,l3?？飘厴I(yè)設(shè)計(jì)說明書（論文）cjne a,

50、#09,llkey5: movr1,#00l3:sjmpkey1ll: incamovr1,al6:sjmpkey1key4: jnb acc.3,key1jnbp2.3,$mov 30h,41hmov31h,42hmov32h,43hacall dtobkkey1:ret9999999999999999999999999999999999999dtob:setb rsosetb rsimov a,31hmov b,#10mulabadd a,32hmov33h,amov 34h,#00mov r6,30hcjne r6,#00,jt2sjmpjt22jt2: mov a,33hadd a,#

51、100mov33h,amov a,34haddc a,#00mov 34h,adjnz r6,jt2jt22:clr rsiclr rsoretdt0b1: setb rsosetb rsimov a,42hmov b,#10mulabadd a,43hmov 44h,amov 45h,#00mov r6,41hcjne r6,#00,jjt2sjmpjjt22jjt2: mov a,44hadd a,#100mov 44h,amov a,45haddc a,#00mov 45h,adjnz r6,jjt2jjt22: clr rsiclr rsoretwr 18b20: mov r2,#08

52、hclrcsetb dqmov r3,#02hdjnz r3,$nopwr1: clr dqmov r3,#03hdjnz r3,$rrc amov dq,cmov r3,#20djnz r3,$setb dqmov r3,#o3hdjnz r3,$djnz r2,wr1setb dqretrd 18b20: mov r4,#02hmov r1,#22hreo: mov r2,#08hre1:clrcsetb dqnopclr dqnopnopsetb dqmov r3,#o1hdjnz r3,$mov c,dqmov r3,#o1ohdjnz r3,$rrc adjnz r2,re1movr1,adecr1djnz r4,re0retini_18b20:setb dqnopclr dqmov