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1、<p><b> 機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 說明書</b></p><p> 題目: 智能魚缸設(shè)計(jì) </p><p> 班級(jí): 機(jī)電一體化11-9班 </p><p><b> 組長(zhǎng): </b></p>&
2、lt;p><b> 組員: </b></p><p><b> ?。ò雌匆粝群笈判颍?lt;/b></p><p> 二〇一四 年 十 月 </p><p><b> 摘 要</b></p><p> 隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高,越來越多的人喜歡飼養(yǎng)觀賞魚。
3、但如果由于某些原因忽視了對(duì)觀賞魚的照顧,觀賞魚則有可能因饑餓或魚缸內(nèi)生態(tài)環(huán)境變壞而死亡。因此,設(shè)計(jì)一款智能魚缸系統(tǒng)是非常必要的。</p><p> 本文設(shè)計(jì)了一款基于單片機(jī)的智能魚缸系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)選用Arduino UNO單片機(jī)作為自動(dòng)喂養(yǎng)系統(tǒng)的控制核心,用傳感器采集魚缸內(nèi)的環(huán)境參數(shù)。經(jīng)數(shù)據(jù)處理后,單片機(jī)向各執(zhí)行機(jī)構(gòu)傳送控制信號(hào),實(shí)現(xiàn)自動(dòng)喂食和對(duì)魚缸內(nèi)溫度、水位等環(huán)境因素的自動(dòng)控制,從而為觀賞魚創(chuàng)造一個(gè)良好的生存
4、環(huán)境。本設(shè)計(jì)采用了模塊化的設(shè)計(jì)方法,主要包括主控芯片模塊、喂食器模塊、溫度控制模塊、水位控制模塊和換水模塊。本設(shè)計(jì)集眾多功能于一身,具有結(jié)構(gòu)小巧,操作簡(jiǎn)便,成本低廉等優(yōu)點(diǎn),可以廣泛應(yīng)用于觀賞魚的飼養(yǎng)。</p><p> 關(guān)鍵詞:自動(dòng)喂食器結(jié)構(gòu);單片機(jī);傳感器;自動(dòng)控制;驅(qū)動(dòng)電路;C語言</p><p><b> 目 錄 </b></p><
5、;p><b> 摘 要I</b></p><p><b> 目 錄II</b></p><p><b> 第一章 緒 論1</b></p><p> 1.1 研究目的1</p><p> 1.2國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀1</p><p&
6、gt; 1.3研究的主要內(nèi)容和目標(biāo)1</p><p> 第二章 模塊方案選擇與論證2</p><p><b> 2.1硬件框圖2</b></p><p> 2.2主控芯片模塊2</p><p> 2.3溫度測(cè)量模塊3</p><p> 2.4水位檢測(cè)模塊3</p>
7、;<p> 2.5喂食器模塊3</p><p><b> 2.6換水模塊4</b></p><p><b> 2.7顯示模塊5</b></p><p> 第三章 各模塊的具體設(shè)計(jì)7</p><p><b> 3.1控制模塊7</b></p
8、><p> 3.2溫度測(cè)量模塊7</p><p> 3.3水位檢測(cè)模塊8</p><p><b> 3.4電機(jī)模塊9</b></p><p> 3.5喂食器模塊12</p><p> 3.6顯示模塊14</p><p> 第四章 系統(tǒng)原理圖15</
9、p><p> 第五章 結(jié) 論17</p><p> 5.1設(shè)計(jì)總結(jié)17</p><p><b> 5.2創(chuàng)新點(diǎn)17</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)17</b></p><p> 附錄
10、 18</p><p><b> 緒 論</b></p><p><b> 1.1 研究目的</b></p><p> 隨著社會(huì)的發(fā)展和人們生活質(zhì)量的提高,越來越多的人喜歡飼養(yǎng)觀賞魚。它在美化我們生活環(huán)境的同時(shí),給我們帶來了視覺上的美感和身心享受。但人們不
11、可能每時(shí)每刻都控制好魚類的生活環(huán)境,如果由于某些原因長(zhǎng)時(shí)間忽視了對(duì)觀賞魚的照料,觀賞魚則有可能因饑餓或生態(tài)環(huán)境變壞而死亡。因此,設(shè)計(jì)一款智能魚缸系統(tǒng)是非常必要的。</p><p> 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀</p><p> 目前市場(chǎng)上的魚缸系統(tǒng)功能比較分散,往往只能實(shí)現(xiàn)某個(gè)功能,如過濾功能,增氧功能,加熱功能等,而且大多需要人工操作,自動(dòng)化程度不高。喂食器部分主要采用以定時(shí)電路為控制核
12、心的單次間歇式喂養(yǎng)系統(tǒng),喂食器每次喂食都需要重新設(shè)定,且定時(shí)不準(zhǔn)確,投料不均勻,可靠性差,喂食與間歇時(shí)間設(shè)置不合理,易浪費(fèi)餌料,這些都無法滿足觀賞魚自動(dòng)喂養(yǎng)的功能要求。倘若同時(shí)安裝各種功能不同的設(shè)備,又會(huì)使系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜,增加成本,影響美觀,而且也缺乏彼此功能的協(xié)調(diào)性。</p><p> 現(xiàn)在越來越多的人們開始注重生活環(huán)境的改善,水族箱便進(jìn)入了人們的視線,許多賓館、展會(huì)、寫字樓等都擺上了水族箱來美化環(huán)境,應(yīng)用于水
13、族箱的觀賞魚自動(dòng)控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生,由于水族箱一般體積較大,而且該自動(dòng)喂養(yǎng)系統(tǒng)嵌入在水族箱的櫥柜內(nèi),不可分離,使自動(dòng)喂養(yǎng)系統(tǒng)移植性差,無法應(yīng)用于小型的觀賞魚魚缸上。智能魚缸系統(tǒng)在市場(chǎng)上還基本處于空白,基于這個(gè)市場(chǎng)空白,本文設(shè)計(jì)了基于單片機(jī)的自能魚缸系統(tǒng)。</p><p> 1.3 研究的主要內(nèi)容和目標(biāo)</p><p> 本設(shè)計(jì)選用Arduino UNO單片機(jī)作為自動(dòng)喂養(yǎng)系統(tǒng)的控制核心,加
14、上外設(shè)備組成單片機(jī)最小系統(tǒng),用傳感器采集環(huán)境參數(shù),輸入單片機(jī)處理,單片機(jī)控制各執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)喂食,水溫自動(dòng)控制,水位自動(dòng)控制,力求系統(tǒng)集成化高,結(jié)構(gòu)小巧,操作簡(jiǎn)單。</p><p> 設(shè)計(jì)思路大體為:設(shè)計(jì)方案的選擇,機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì),程序的編寫,電路設(shè)計(jì),修改校核,撰寫說明書和總結(jié)。</p><p> 本設(shè)計(jì)所要達(dá)到的預(yù)期目標(biāo):</p><p> 1. 可以定
15、時(shí)投擲顆粒狀餌料</p><p> 2. 可以實(shí)現(xiàn)水溫的自動(dòng)控制</p><p> 3. 可以實(shí)現(xiàn)水位的自動(dòng)控制</p><p> 4. 可以實(shí)現(xiàn)定時(shí)換水</p><p> 5. 可以實(shí)時(shí)顯示參數(shù)設(shè)置數(shù)據(jù)</p><p> 第二章 模塊方案選擇</p><p><b> 2
16、.1 硬件框圖</b></p><p><b> 喂養(yǎng)系統(tǒng)硬件框架圖</b></p><p> 2.2主控芯片模塊</p><p> 采用Arduino UNO作為主控制芯片,該芯片有足夠的存儲(chǔ)空間,可以方便的在線ISP下載程序,能夠滿足該系統(tǒng)軟件的需要,該芯片提供了兩個(gè)計(jì)數(shù)器中斷,對(duì)于本作品系統(tǒng)已經(jīng)足夠,采用該芯片可以比較
17、靈活的選擇各個(gè)模塊控制芯片,能夠準(zhǔn)確的計(jì)算出時(shí)間,有很好的實(shí)時(shí)性。</p><p> 而且與傳統(tǒng)51相比有如下優(yōu)點(diǎn)</p><p> (1) 學(xué)習(xí)Arduino 單片機(jī)可以完全不需要了解其內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)和寄存器設(shè)置,僅僅知道它的端口作用即可;可以不懂硬件知識(shí),只要會(huì)簡(jiǎn)單的C語言,就可用Arduino 單片機(jī)編寫程序。</p><p> (2) Arduino 軟
18、件語言僅僅需掌握少數(shù)幾個(gè)指令,而且指令的可讀性也強(qiáng),稍微懂一點(diǎn)C語言即可,輕松上手,快速應(yīng)用。</p><p> (3) Arduino 的理念就是開源,軟硬件完全開放,技術(shù)上不做任何保留。針對(duì)周邊I/O設(shè)備的Arduino 編程,很多常用的I/O 設(shè)備都已經(jīng)帶有庫文件或者樣例程序,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行簡(jiǎn)單的修改,即可編寫出比較復(fù)雜的程序,完成功能多樣化的作品。-->針對(duì)DIY,做絢麗作品.</p>
19、<p> (4) Arduino 由于開源,也就意味著從Arduino 相關(guān)網(wǎng)站、博客,論壇里得到大量的共享資源,在共享資訊的輔助下,通過資源整合,能夠加快您創(chuàng)作作品的速度及效率。</p><p> (5) 相對(duì)其他開發(fā)板,Arduino 及周邊產(chǎn)品相對(duì)質(zhì)廉價(jià)優(yōu),學(xué)習(xí)或創(chuàng)作成本低,重要一點(diǎn)是:燒錄代碼不需要燒錄器,直接用USB線就可以完成下載。-->針對(duì)所有想玩電子編程者 。</p&
20、gt;<p> 總之,Arduino編程變得簡(jiǎn)單更人性化和直觀,沒有單片機(jī)基礎(chǔ)的人也能很快上手,是一種綜合性較強(qiáng),開放性較高操作系統(tǒng)。</p><p> 2.3溫度測(cè)量模塊</p><p> LM35 是很常用且易用的溫度傳感器元件,在元器件的應(yīng)用上也只需要一個(gè)LM35元件,只利用一個(gè)模擬接口就可以,難點(diǎn)在于算法上的將讀取的模擬值轉(zhuǎn)換為實(shí)際的溫度。目前,已有兩種型號(hào)的
21、LM35可以提供使用。LM35DZ輸出為0℃~100℃,而LM35CZ輸出可覆蓋-40℃~110℃,且精度更高,兩種芯片的精度都比LM35高,不過價(jià)格也稍高。結(jié)合本設(shè)計(jì)應(yīng)用,我們選擇LM35DZ即可。規(guī)格參數(shù),工作電壓:直流4~30V;工作電流:小于133μA;輸出電壓:+6V~-1.0V;輸出阻抗:1mA負(fù)載時(shí)0.1Ω;精度:0.5℃精度(在+25℃時(shí));漏泄電流:小于60μA;比例因數(shù):線性+10.0mV/℃;非線性值:±
22、1/4℃;校準(zhǔn)方式:直接用攝氏溫度校準(zhǔn);額定使用溫度范圍:-55~+150℃。引腳說明:①電源負(fù)GND;②電源正VCC;③信號(hào)輸出S;</p><p> 2.4 水位檢測(cè)模塊</p><p> 采用投入式液位計(jì)。投入式液位計(jì)又稱為靜壓投入式液位變送器,是一種測(cè)量液位的壓力傳感器.由于液體靜壓與該液體的高度成比例,該液位計(jì)就是根據(jù)這一原理采用隔離型擴(kuò)散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器作
23、為測(cè)量元件,將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號(hào),經(jīng)過高可靠性的放大處理電路及精密溫度補(bǔ)償,將被測(cè)介質(zhì)的表壓或絕壓轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)的電壓或電流信號(hào)。本產(chǎn)品體積小巧,使用安裝方便,直接投入水中即可測(cè)量出變送器末端到液面的液位高度。</p><p> 查資料得,應(yīng)選取YWZ-200液位計(jì)。</p><p><b> 2.5 喂食器模塊</b></p><p> 1)
24、驅(qū)動(dòng)采用步進(jìn)電機(jī)。步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。通俗一點(diǎn)講:當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào),它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(及步進(jìn)角)。你可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時(shí)你也可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度,從而達(dá)到調(diào)速的目的。選型MP28GA,具體參數(shù)如下:</p><p> 機(jī)械結(jié)構(gòu)采用步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)自己設(shè)計(jì)的食物儲(chǔ)存器里,具體設(shè)
25、計(jì)見下一章內(nèi)容。</p><p><b> 2.6換水模塊</b></p><p> 采用單片機(jī)控制電磁閥定期打開,來控制換水。</p><p> 選用直動(dòng)式電磁閥。直動(dòng)式電磁閥,通電時(shí),電磁線圈產(chǎn)生電磁力把關(guān)閉件從閥座上提起,閥門打開;斷電時(shí),電磁力消失,彈簧把關(guān)閉件壓在閥座上,閥門關(guān)閉。翻閱相關(guān)資料,選取JY2303型號(hào),其相關(guān)參數(shù)如
26、下:尺寸,25;閥座直徑,25mm;流量系數(shù),12.0kv;流體壓力范圍0~0.8MPa</p><p><b> 2.7 顯示模塊</b></p><p> 方案1:采用七段數(shù)碼管顯示。數(shù)碼管是一類數(shù)字形式的顯示屏,通過對(duì)其不同的管腳輸入相對(duì)的電流,會(huì)使其發(fā)亮,從而顯示出數(shù)字能夠顯示時(shí)間、溫度等參數(shù)。由于它的價(jià)格便宜、使用簡(jiǎn)單、在電器,特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛
27、,但數(shù)碼管顯示屏不能顯示漢字[10]。</p><p> 方案2:采用1602LCD顯示屏。字符型液晶模塊是一種用5x7點(diǎn)陣圖形來顯示字符的液晶顯示器,根據(jù)顯示的容量可以分為1行16個(gè)字、2行16個(gè)字、2行20個(gè)字等等。該液晶顯示器體積小、功耗低、顯示內(nèi)容豐富、超薄輕巧使用方便,在各種儀器儀表和低功耗應(yīng)用系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛[11]。</p><p> 方案3:采用全彩LED顯示屏。該彩屏不
28、僅能夠顯示數(shù)字、字符而且能夠顯示圖像,性能穩(wěn)定,色彩艷麗,畫面逼真,在手機(jī),相機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品中有著廣泛的應(yīng)用。但這種顯示屏相比較而言價(jià)格較貴。</p><p> 綜合設(shè)計(jì)要求,系統(tǒng)需要顯示數(shù)字、字符但不需要顯示畫面,為了節(jié)約成本我們采用方案2。</p><p> 1602LCD主要技術(shù)參數(shù):</p><p> 顯示容量為16×2個(gè)字符;芯片工作電壓為4
29、.5~5.5V;工作電流為2.0mA(5.0V);模塊最佳工作電壓為5.0V;字符尺寸為2.95×4.35(W×H)mm。</p><p> 1602液晶接口引腳定義:</p><p><b> 接口說明:</b></p><p> 1、兩組電源 一組是模塊的電源 一組是背光板的電源 一般均使用5V供電。本次試驗(yàn)背光使
30、用3.3V供電也可以工作。</p><p> 2、VL是調(diào)節(jié)對(duì)比度的引腳,串聯(lián)不大于5KΩ的電位器進(jìn)行調(diào)節(jié)。本次實(shí)驗(yàn)使用1KΩ的電阻來設(shè)定對(duì)比度。其連接分高電位與低電位接法,本次使用低電位接法,串聯(lián)1KΩ電阻后接GND。</p><p> 3、RS 是很多液晶上都有的引腳 是命令/數(shù)據(jù)選擇引腳 該腳電平為高時(shí)表示將進(jìn)行數(shù)據(jù)操作;為低時(shí)表示進(jìn)行命令操作。</p><p
31、> 4、RW 也是很多液晶上都有的引腳 是讀寫選擇端 該腳電平為高是表示要對(duì)液晶進(jìn)行讀操作;為低時(shí)表示要進(jìn)行寫操作。</p><p> 5、E 同樣很多液晶模塊有此引腳 通常在總線上信號(hào)穩(wěn)定后給一正脈沖通知把數(shù)據(jù)讀走,在此腳為高電平的時(shí)候總線不允許變化。</p><p> 6、D0—D7 8 位雙向并行總線,用來傳送命令和數(shù)據(jù)。</p><p> 7、
32、BLA是背光源正極,BLK是背光源負(fù)極。</p><p> 1602液晶的基本操作分以下四種:</p><p><b> 各模塊的具體設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 3.1控制模塊 </b></p><p> 上圖為Arduino的原理圖,接線為GND接地,5v接5v電壓</
33、p><p> 3.2 溫度測(cè)量模塊</p><p> LM35 是很常用且易用的溫度傳感器元件,在元器件的應(yīng)用上也只需要一個(gè)LM35元件,只利用一個(gè)模擬接口就可以,難點(diǎn)在于算法上的將讀取的模擬值轉(zhuǎn)換為實(shí)際的溫度。</p><p> 與單片機(jī)的連接如圖所示:</p><p> 3.3 水位檢測(cè)模塊</p><p>
34、 系統(tǒng)用液位計(jì)對(duì)水位進(jìn)行檢測(cè),當(dāng)魚缸中水位低于預(yù)定值時(shí),與液位計(jì)相連的單片機(jī)會(huì)發(fā)出信號(hào),繼電器導(dǎo)通,開關(guān)閉合,便控制電磁閥導(dǎo)通,向魚缸內(nèi)補(bǔ)水,當(dāng)水位達(dá)到設(shè)定值時(shí),單片機(jī)便使電磁閥關(guān)閉,停止補(bǔ)水。</p><p><b> 3.4 電機(jī)模塊</b></p><p> 該步進(jìn)電機(jī)空載耗電在50mA以下,帶64倍減速器,輸出力矩比較大,可以驅(qū)動(dòng)重負(fù)載,極適合開發(fā)板使用。
35、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。當(dāng)步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器接收到一個(gè)脈沖信號(hào),它就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)按設(shè)定的方向轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)固定的角度(稱為“步距角”),它的旋轉(zhuǎn)是以固定的角度一步一步運(yùn)行的。可以通過控制脈沖個(gè)數(shù)來控制角位移量,從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的;同時(shí)可以通過控制脈沖頻率來控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速度和加速度,從而達(dá)到調(diào)速和定位的目的。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器構(gòu)成步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的性能,不但取決于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)自身的性能,也
36、取決于步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的優(yōu)劣。對(duì)步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器的研究幾乎是與步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的研究同步進(jìn)行的。</p><p><b> 步進(jìn)電機(jī)</b></p><p> 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)板UL2003,外形尺寸:31×35mm</p><p><b> 接線圖</b></p><p><b>
37、 補(bǔ)充:</b></p><p> 由于喂食器需要定時(shí)向魚缸投入飼料,為了防止因臨時(shí)斷電導(dǎo)致的定時(shí)功能失效問題,我們需要單片機(jī)可以向外部讀取時(shí)間,所以添加了DS1307。</p><p> DS1307是一款低功耗,具有56字節(jié)非失性RAM的全BCD碼時(shí)鐘日歷實(shí)時(shí)時(shí)鐘芯片,地址和數(shù)據(jù)通過兩線雙向的串行總線的傳輸,芯片可以提供秒,分,小時(shí)等信息,每一個(gè)月的天數(shù)能自動(dòng)調(diào)整。并
38、且有閏年補(bǔ)償功能。</p><p> 有以下特點(diǎn):可對(duì)秒,時(shí),分,每月的天數(shù),月份,每周的天數(shù)進(jìn)行計(jì)數(shù),并具有閏年補(bǔ)償功能;計(jì)年上限2100;56字節(jié)非失性的RAM;兩線串行接口;可編程方波輸出;自動(dòng)掉電檢測(cè)和切換電路;在電池備份模式下,功耗小于500nA;工業(yè)級(jí)的工作溫度: -40 到80;8腳DIP和SOIC封裝;</p><p><b> 主要參數(shù):</b>
39、</p><p> 存儲(chǔ)器配置:64 x 8Bit;</p><p> 電源電壓范圍:4.5V to 5.5V;</p><p> 芯片封裝類型:DIP和SOP;</p><p><b> 針腳數(shù):8;</b></p><p> 工作溫度范圍:0°C to +70°C
40、;</p><p><b> 封裝類型:DIP;</b></p><p> 工作溫度最低:0°C;</p><p> 工作溫度最高:70°C;</p><p> 中斷類型:全天時(shí)間;</p><p> 器件標(biāo)號(hào):1307;</p><p>
41、器件標(biāo)記:DS1307+;</p><p> 存儲(chǔ)器容量:56 bytes;</p><p> 存儲(chǔ)器類型:RAM;</p><p> 接口類型:Serial, I2C;</p><p> 時(shí)鐘頻率:32.768kHz;</p><p><b> 溫度范圍:商用;</b></p&g
42、t;<p><b> 特點(diǎn):方波輸出;</b></p><p> 電壓, Vcc 最大:5V;</p><p> 電源電壓最大:5.5V;</p><p> 電源電壓 最小:4.5V</p><p><b> 類型:RTC</b></p><p>&l
43、t;b> 芯片標(biāo)號(hào):1307</b></p><p> 表面安裝器件:通孔安裝</p><p><b> 輸出數(shù):1</b></p><p> 邏輯功能號(hào):1307</p><p> DS1307與Arduino的接線</p><p><b> 3.5喂食器
44、模塊</b></p><p><b> 機(jī)械結(jié)構(gòu)3d圖如下</b></p><p> 電機(jī)通過聯(lián)軸器與喂食器相連,電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)一周,喂食器翻轉(zhuǎn)一周,即喂食一次,通過單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和頻率來實(shí)現(xiàn)定時(shí)喂食的功能。</p><p> 聯(lián)軸器的選用,通過查相關(guān)手冊(cè),選用GH1-15-M聯(lián)軸器。</p><p
45、> 步進(jìn)電機(jī)的選用在上文中已介紹過。</p><p> 喂食器為一個(gè)圓柱體加一個(gè)外殼,外殼內(nèi)放置食物,頂部設(shè)有蓋子用于添加食物,圓柱體的旋轉(zhuǎn)軸為轉(zhuǎn)矩輸入軸,圓柱體設(shè)有一個(gè)挖開的不同口,可以在旋轉(zhuǎn)到底部的時(shí)候?qū)⒁欢〝?shù)量的食物投入魚缸,而且能有效防止食物的卡死。</p><p> 設(shè)計(jì)尚有不足,未經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,只是簡(jiǎn)單制作裝配圖。</p><p> 魚缸的整
46、體結(jié)構(gòu)如下:</p><p><b> 3.6 顯示模塊</b></p><p> 如上文中2.7所示,我們選用1602LCD實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)字和字符的顯示。1602液晶也叫1602字符型液晶它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的點(diǎn)陣型液晶模塊。內(nèi)置128個(gè)字符的ASCII字符集字庫,可顯示兩行,每行16個(gè)字符,但不能顯示漢字或圖形,只有并行接口,無串行接口。<
47、/p><p><b> 接線圖如下:</b></p><p><b> 第四章 原理圖</b></p><p> (大圖見打印的圖紙中)</p><p><b> 系統(tǒng)電路原理圖</b></p><p> ULN2003APG驅(qū)動(dòng)芯片原理圖<
48、/p><p><b> 液位計(jì)機(jī)械圖</b></p><p><b> 顯示部分電路圖</b></p><p><b> 第五章 結(jié) 論</b></p><p><b> 5.1 設(shè)計(jì)總結(jié)</b></p><p><b&g
49、t; 創(chuàng)新點(diǎn)</b></p><p> (1)單片機(jī)控制,智能化程度高。(2)恒溫控制。(3)水位控制。(4)定時(shí)換水。(5)定時(shí)喂食。(6)顯示</p><p><b> 設(shè)計(jì)不足</b></p><p> ?。?)沒有水中氧氣含量檢測(cè)裝置,不能獨(dú)立準(zhǔn)確供氧。(2)沒有無線模塊,不能遠(yuǎn)程控制</p><p
50、> 本文所設(shè)計(jì)的智能魚缸系統(tǒng),采用單片機(jī)為控制芯片,實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量喂食,實(shí)現(xiàn)水溫、水位的自動(dòng)控制,控制水位,定時(shí)換水等。系統(tǒng)體積小,重量輕,自動(dòng)化程度高,操作簡(jiǎn)便,能夠?qū)崿F(xiàn)科學(xué)、自動(dòng)喂養(yǎng),用戶可以通過按鍵選擇,設(shè)定自動(dòng)喂養(yǎng)系統(tǒng)的各項(xiàng)工作參數(shù),從而控制喂養(yǎng)系統(tǒng)工作,易學(xué)易用,降低了人力物力成本。在程序上,本設(shè)計(jì)用C語言進(jìn)行編程,采用模塊化的編程方法,各模塊間獨(dú)立程度高,避免了模塊間的相互影響,對(duì)系統(tǒng)整體進(jìn)行了綜合調(diào)試,運(yùn)行效果良好,
51、設(shè)計(jì)比較完善。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> [1]張海萍.小小水族箱裝著大市場(chǎng)[N].市場(chǎng)報(bào),2002-10-21.</p><p> [2]葛華.多功能觀賞魚缸自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].南京:東南大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院,2010.05.</p><p> [3]劉建輝.單片機(jī)智能控制
52、技術(shù)[M].北京工坊工業(yè)出版社,2007.</p><p> [4]夏宇聞.Verilog HDL數(shù)字設(shè)計(jì)教程[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2008,6.</p><p> [5]蘭吉昌.單片機(jī)C51完全學(xué)習(xí)手冊(cè)[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2008,10.</p><p> [6]求是科技.單片機(jī)典型模塊設(shè)計(jì)實(shí)例導(dǎo)航第二版[M].北京人民郵電出版社,
53、2009.</p><p> [7]雷伏容.51單片機(jī)常用模塊涉及查詢手冊(cè)[M].北京清華大學(xué)出版社,2010.</p><p> [8]江志紅.51單片機(jī)技術(shù)與應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)案例精選[M].北京清華大學(xué)出版社,2008.</p><p> [9]郭天祥.51單片機(jī)C語言教程[M].北京:電子工業(yè)出版社.2009,12.</p><p>
54、 [10]閻石.數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)[M].北京:高等教育出版社.2006,1.</p><p> [11]唐繼賢.51單片機(jī)工程應(yīng)用實(shí)例[M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2009,1.</p><p> [12]Atmel Microcontroller Handbook,2001.</p><p> [13]慧仇.手把手教你學(xué)51單片機(jī)[M].北京 電子
55、工業(yè)出版社, 2009.</p><p> [14]譚浩強(qiáng). C程序設(shè)計(jì)[M]. 北京:清華大學(xué)出版社,1991.</p><p> [15]Clive max Maxfiled .The Designed Warrior’s Guide to FPGAs[M].Newnes,2004,6. </p><p><b> 附 錄</b>&l
56、t;/p><p><b> 編程:</b></p><p> #include <Wire.h>//加載I2C通信協(xié)議驅(qū)動(dòng)庫</p><p> #include <DS1307.h>//加載DS1307時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)庫</p><p> #include <Stepper.h>// 加載
57、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)庫</p><p> #include <LiquidCrystal_I2C.h>//加載1602液晶顯示器驅(qū)動(dòng)庫</p><p> #define STEPS 100// 設(shè)定步進(jìn)電機(jī)步數(shù)</p><p> #define outmotor 4// 設(shè)定排水電磁閥控制口</p><p> #define in
58、motor 5// 設(shè)定進(jìn)水電磁閥控制口</p><p> Stepper stepper(STEPS, 8, 9, 10, 11);// 指定步進(jìn)電機(jī)的步數(shù)與控制引腳</p><p> int potPin = 0; //定義模擬接口0 連接LM35 溫度傳感器</p><p> int time=0;//定義初始時(shí)間</p><p>
59、; int oneday=000;seconds</p><p> void setup() {</p><p><b> //系統(tǒng)初始設(shè)置</b></p><p> //設(shè)置各接口初始輸入輸出模式</p><p> pinMode(13, OUTPUT);</p><p> pinM
60、ode(outmotor, OUTPUT);</p><p> pinMode(inmotor, OUTPUT);</p><p> //步進(jìn)電機(jī)控制模塊初始化設(shè)置</p><p> stepper.setSpeed(30);// 將電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速設(shè)定到 30 RPMs</p><p> //1602液晶顯示器初試設(shè)置</p>
61、;<p> LiquidCrystal_I2C lcd(0x27,16,2);//設(shè)定1602液晶顯示器I2C地址為0x27</p><p> //顯示模式為16字節(jié)雙行顯示</p><p> lcd.init(); //初始化1602顯示器</p><p> lcd.backlight();//啟用1602顯示器燈光</p>
62、<p><b> }</b></p><p> void loop() {</p><p><b> // 反復(fù)運(yùn)行</b></p><p><b> //檢測(cè)到的時(shí)間</b></p><p><b> //一天</b></p&g
63、t;<p> Lcddisplay();//1602顯示器顯示內(nèi)容函數(shù)(未定義)</p><p> Getbutton();//按鍵信息獲取函數(shù)(未定義)</p><p> Systemsetup();//系統(tǒng)參數(shù)設(shè)置函數(shù)(未定義)</p><p> time=gettime;//獲取時(shí)間,如果間隔時(shí)間大于設(shè)置的喂食時(shí)間,驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)<
64、/p><p><b> //動(dòng)喂食機(jī)構(gòu)</b></p><p> if(time>=oneday){</p><p> stepper.step(4096);}</p><p> //LM35溫度檢測(cè)</p><p> int val;//定義變量</p><p&g
65、t; int dat;//定義變量</p><p><b> int temp;</b></p><p> val=analogRead(0);//read 0 pin temperture.</p><p> dat=(125*val)>>8;//溫度計(jì)算公式</p><p> if(dat<
66、;20){temp=1}else{temp=0};</p><p> if(temp=1){digitalWrite(7, HIGH);}</p><p> else{digitalWrite(7,LOW)};//加熱器開關(guān)檢測(cè)</p><p> //水位檢測(cè)與閥門控制程序</p><p> int val1;//定義變量</p
67、><p> Int temp1;</p><p> val1=analogRead(1);</p><p> if(val1<xxxxx){temp1=1}</p><p> if()val1>xxxxx{temp1=0};</p><p> if(temp1=1){</p><p
68、> digitalWrite(13, HIGH);}</p><p> if(temp=0){</p><p> digitalWrite(13, LOW);}</p><p><b> }</b></p><p><b> 任務(wù)分工:</b></p><p>
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