機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)--智能魚缸設(shè)計(jì)

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>