基于51单片机的智能鱼缸系统的设计与制作.pdf

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目录

1设计的意义..............................................................................................................1

2总体设计方案..........................................................................................................1

2.1产品功能分析.................................................................................................1

2.2整体框图设计..............................................................................................1

2.3主要部件的选型............................................................................................2

3硬件电路设计..........................................................................................................2

3.1STC89C52单片机系统设计.............................................................................2

3.2LCD1602液晶显示电路设计..........................................................................3

3.3按键电路设计................................................................................................4

3.4时钟电路设计................................................................................................4

3.5水位检测电路设计.........................................................................................4

3.6温度检测电路设计.........................................................................................5

3.7报警电路设计................................................................................................5

3.8投食电路设计................................................................................................5

3.9加热电路设计................................................................................................6

4Protel电路原理图及PCB板设计.............................................................................7

5产品软件设计..........................................................................................................8

6实物作品操作效果及指引图.................................................................................10

6.1实物作品展示..............................................................................................10

6.2实物作品操作演示.......................................................................................11

7参考资料................................................................................................................19

8附录........................................................................................................................20

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基于51单片机的智能鱼缸系统的设计与制作

1设计的意义

智能鱼缸是新概念的高端鱼缸，解决了传统鱼缸的饲养及照料的困难。智

能鱼缸系统是为了方便在家时间较短，没太多时间照顾家里喂养的鱼类的部分

人群。可以用简洁的操作，定时对鱼缸进行某些特定的处理，目的是让主人在

外面也可以照顾到自己的宠物，使得饲养宠物不在繁琐，极大空闲出了照顾宠

物的时间。

2总体设计方案

2.1产品功能分析

本设计采用STC89C52作为控制核心，通过LCD1602显示当前温度和水位，

温度监测选用了DS18B20传感器，利用继电器模拟相应控制效果。

2.2整体框图设计

系统总体结构框图

1

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2.3主要部件的选型

主控芯片：采用STC89C52单片机作为主控芯片。STC89C52是低功耗、高性

能的八位CMOS微处理器，片内具有8k在线编程Flash存储器。

显示器件：采用LCD1602液晶显示屏。LCD1602液晶又叫LCD1602字符型液

晶。液晶显示功能强大，可以同时显示出16*2即32个字符，可包括数字、字

母、符号、或者自定义字符。LCD1602液晶显示器中的每一个字符都是由5*7的

点阵组成。LCD1602采用并行数据传输也可以采用串行数据传输，控制简单，和

市面上的大多基于HD44780液晶的控制原理完全相同。

3硬件电路设计

3.1STC89C52单片机系统设计

1、STC89C52的概述

STC89C52是一种低功耗，高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程

Flash，使得SCT89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活，超有效的解决

方案。

具有：8K字节Flash，512字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，内置

4KBEEPROM，MAX810复位线路，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断

结构，全双工串口。

2、STC89C52最小系统设计

单片机最小一同一般包括：主控单片机、晶振电路、复位电路三部分组成；

下图3.1为STC89C52单片机的最小系统电路设计图。

2

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图3.1STC89C52单片机最小系统电路

3.2LCD1602液晶显示电路设计

本设计采用了LCD1602液晶显示器来实现温度、时间等信息的显示，LCD1602

液晶显示的接口电路设计如下图3.2所示。

图3.2LCD1602液晶显示的接口电路

3

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3.3按键电路设计

按键电路主要由三个按键组成，在系统中用来实现对投食时间的设置。按

键电路设计如下图3.3所示。

图3.3按键电路

3.4时钟电路设计

DS1302该芯片采用24小时或12小时格式，目的就是显示时间，方便对投

食时间进行设置。时钟电路设计如下图3.4所示。

图3.4DS1302时钟电路

3.5水位检测电路设计

AD转换目的是使数字量与模拟量成正比。搭配上水位传感器使得该模块在

电路中起到了检测水位的效果。水位检测电路设计如下图3.5所示。

图3.5水位检测电路

4

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3.6温度检测电路设计

DS18B20的测温原理与DS1820一致，温度转换时的延时时间也变得更快该

模块在电路中起到了检测水温的效果。电路设计如下图3.6所示。

图3.6DS18B20温度检测电路

3.7报警电路设计

本设计中设计了一个报警电路，当系统出现温度异常或者水位异常时，报

警电路发出报警提示。报警电路设计如下图3.7所示。

图3.7报警电路

3.8投食电路设计

本设计中采用了一个三极管驱动继电器电路，从而控制电机实现投食操作。

电路设计如下图3.8所示。

图3.8投食电路

5

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3.9加热电路设计

水箱加热电路设计如下图3.8所示。

图3.9加热电路

6

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4电路原理图及PCB板设计

图4.1电路原理图

图4.2PCB板图

7

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5产品软件设计

图5.1程序主流程图

8

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6实物作品操作效果及指引图

6.1实物作品展示

9

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6.2实物作品操作演示

1、接通电源后，电路显示情况：

10

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2、按下设置键，设置现在的时间

11

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3、按下设置键，设置3次投食的时间

12

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4、按下设置键，设置换水的时间及最低水位，温度为多少

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7参考资料

[1]《单片机原理与接口技术C51版》电子科技大学出版社2017.06

[2]《基于STC89C52单片机的控制系统设计》清华大学出版社2015.11

[3]《全国大学生电子设计与制作技能实训》中国电力出版社2015.06

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8附录

附录1元器件清单

基于51单片机的定时鱼缸

序号元器件型号标志数量

1小晶振32.768A11

2蜂鸣器蜂鸣器B11

5电容10uFC11

6电容20pfC2,C32

7发光二极管（红绿黄蓝）发光二极管D13

8排阻//1

9继电器5v蓝色/2

10接线端子/P22

11单排针16pin/1

12单排座16pin/1

13液晶LCD1602LCD11

14三极管8550Q1,Q23

15电阻1KR1,R4,R153

16电阻3KR21

17电阻10KR32

18按键SW-PBS1,S2,S3,S4,S56

19D3B水位传感器//1

20电源插座DCPORTP11

21电源开关sw-灰色SW11

22单片机STC89C52U21

23晶振11.0592Y11

24IC座DIP8/1

25IC座DIP40/1

26洞洞板15*9/1

27USB电源线或电池盒//1

28导线（待选）//1

29焊锡//1

30DS时钟模块//1

313p排针//2

324p排针//1

330832数摸转换//1

348pic座//1

35按键//5

3618b20温度传感器//1

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附录2原理图

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附录3PCB板图

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附录4产品实物图

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附录5程序代码清单

#include<reg52.h>

#defineuintunsignedint

#defineucharunsignedchar

ucharcodetable1[]="WELCOME";

ucharcodetable2[]="MADEBYXINSHI";

ucharcodetable3[]="SE02:00R02:00";

ucharcodetable4[]="FEEDTIME03WORK";

ucharnum;

ucharcount=0,s1num=0;

charmiao=0,fen=2;

uintfeed=3;

voiddianji();

charmiaojs=0;

charfenjs=0;

charmiaoss=0;

charfenss=2;

//对步进电机接口的定义

sbitD1=P1^0;

sbitD2=P1^1;

sbitD3=P1^2;

sbitD4=P1^3;

//对FUNCYION(S1),ADD(S2),减（s3）按键的定义

sbits1=P3^0;

sbits2=P3^1;

sbits3=P3^7;

//对LCD显示屏控制的端口定义

sbitlcdrs=P3^4;

sbitrw=P3^5;

sbitlcden=P3^6;

//*****************LCD显示部分用到的延时程序(1)********************

voiddelay(uintn)

{

uintx,y;

for(x=n;x>0;x--)

for(y=110;y>0;y--);

}

//******************LCD写命令程序*******************************

voidwrite_com(ucharcom)

{

lcdrs=0;

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rw=0;

P2=com;

delay(5);

lcden=1;

delay(5);

lcden=0;

}

//*********************LCD写数据程序******************************

voidwrite_data(uchardate)

{

lcdrs=1;

rw=0;

P2=date;

delay(5);

lcden=1;

delay(5);

lcden=0;

}

//********************开机准备函数********************************

voidinit()

{

write_com(0x80);//确定首地址

for(num=0;num<16;num++)

{

write_data(table3[num]);

delay(20);

}

write_com(0x80+0x40);//确定第二行的首地址

for(num=0;num<16;num++)

{

write_data(table4[num]);

delay(20);

}

//计时器初始化

TMOD=0x01;

TH0=(65536-50000)/256;

TL0=(65536-50000)%256;

EA=1;

ET0=1;

TR0=1;

}

//显示需用的函数

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voidwrite_sfm(ucharadd,uchardate)

{

ucharshi,ge;

shi=date/10;

ge=date%10;

write_com(0x80+add);

write_data(0x30+shi);

write_data(0x30+ge);

}

//**********************按键function（S1）程序**********************

voidkeyscan()

{

if(s1==0)

{

delay(5);

if(s1==0)

{

TR0=0;

s1num++;

while(!s1);

if(s1num==1)

if(s1num==2)

{

write_com(0x80+3);

}

if(s1num==3)

{

write_com(0x80+0X40+10);

}

if(s1num==4)

{

s1num=0;

write_com(0x0c);

}

TR0=1;

}

}

//***************按键ADD（s2）键的子程序****************************

if(s2==0)

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{

delay(5);

if(s2==0)

{

TR0=0;

while(!s2);

if(s1num!=0)

{

if(s1num==1)

{

miao++;

miaoss=miao;

if(miao==60)

miao=0;

miaoss=miao;

fenss=fen;

write_sfm(6,miao);

write_sfm(14,miaoss);

write_sfm(11,fenss);

write_com(0x80+6);//用于恢复地址

}

if(s1num==2)

{

fen++;

if(fen==60)

fen=0;

fenss=fen;

miaoss=miao;

write_sfm(3,fen);

}

if(s1num==3)

{

feed++;

if(feed==6)

feed=0;

write_com(0x80+0x40+10);

write_data(0x30+feed);

write_com(0x80+0x40+10);

}

}

else{dianji();}

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TR0=1;

}

}

//**************************计时中断子程序**************************

voidtimer0()interrupt1

{

TH0=(65536-50000)/256;

TL0=(65536-50000)%256;

count++;

if(count==20)

{

count=0;

miaojs++;

miaoss--;

if(miaoss==-1)

write_sfm(14,miaoss);

if(miaojs==60)

{

miaojs=0;

fenjs++;

if(fenjs==60)

{

fenjs=0;

}

}

}

}

//*******************电机工作时序延时程序************************

voiddelay2(uintq)

{

uintx,y;

for(x=0;x<q;x++)

{

7

for(y=15;y>0;y--);

}

}

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