家用智能魚缸設(shè)計(jì)

葉子馨 李東青 楊宜澄

摘要：隨著單片機(jī)技術(shù)和傳感器技術(shù)在家居生活中的應(yīng)用，人們生活方式越來越自動(dòng)化和智能化。傳統(tǒng)的魚缸都是人工進(jìn)行喂食，需要手工操作，存在一定的不便。因此設(shè)計(jì)一款基于單片機(jī)的家用智能魚缸，在設(shè)定的時(shí)間到來時(shí)，通過控制電機(jī)旋轉(zhuǎn)，將食物倒八魚缸中，對(duì)魚進(jìn)行喂食。同時(shí)利用水位傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)魚缸水位的檢測，在水位低于設(shè)定值時(shí)進(jìn)行自動(dòng)加水。增加溫度檢測功能，對(duì)魚缸內(nèi)水的溫度進(jìn)行檢測，并在水溫過低時(shí)進(jìn)行自動(dòng)加熱。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)7對(duì)魚缸的智能化管理，具有很好的使用價(jià)值。

關(guān)鍵詞：籃球計(jì)時(shí) 單片機(jī) 功能按鍵 數(shù)碼管顯示

引言

但傳統(tǒng)的魚缸喂食和換水都是由人工負(fù)責(zé)。喂食和換水的時(shí)間也受繁忙程度限制。一旦主人因?yàn)槭虑闆]在家，就會(huì)出現(xiàn)無人喂食和換水現(xiàn)象。本設(shè)計(jì)借助于單片機(jī)和傳感器技術(shù)，設(shè)計(jì)一款智能化的魚缸，自動(dòng)實(shí)現(xiàn)對(duì)魚的喂食和換水。

1整體設(shè)計(jì)

本設(shè)計(jì)采用溫度傳感器、水位傳感器對(duì)魚缸內(nèi)水溫和水位進(jìn)行檢測;通過單片機(jī)的定時(shí)技術(shù)對(duì)喂食時(shí)間進(jìn)行設(shè)置;采用電機(jī)旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)食物的拋撒;通過電磁閥控制進(jìn)水和出水;利用加熱棒實(shí)現(xiàn)對(duì)魚缸水溫的控制;此外還設(shè)計(jì)了顯示單元，可以顯示當(dāng)前魚缸的狀態(tài)。系統(tǒng)功能如下圖l所示。

2系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1自動(dòng)喂食設(shè)計(jì)

自動(dòng)喂食功能，是在定時(shí)的喂食時(shí)間到來時(shí)，通過控制電機(jī)的旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)。設(shè)計(jì)電路如圖2所示。

電機(jī)的驅(qū)動(dòng)器件選擇ULN2003芯片。ULN2003是一款耐壓等級(jí)高、驅(qū)動(dòng)電流大的復(fù)合晶體管，兼容TTL和CMOS電平驅(qū)動(dòng)。單片機(jī)通過驅(qū)動(dòng)ULN2003芯片，間接驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)喂食的功能。

2.2水位檢測設(shè)計(jì)

魚缸的高水位和低水位檢測傳感器選擇液位開關(guān)。安裝在魚缸的高水位檢測點(diǎn)和低水位檢測點(diǎn)。在魚缸內(nèi)水位沒有達(dá)到下限時(shí)，低水位點(diǎn)傳感器輸出高電平信號(hào)，水位達(dá)到下限時(shí)輸出低電平，高水位檢測原理相同。設(shè)計(jì)如圖3所示。

從圖3可知，水位開關(guān)接線簡單，除了電源和地外，輸出引腳接到單片機(jī)的10口。單片機(jī)通過電平性質(zhì)實(shí)現(xiàn)對(duì)水位狀態(tài)的檢測，作出相應(yīng)加水和排水的操作。

2.3加熱單元設(shè)計(jì)

加熱可以是加熱棒也可以是加熱絲等大功率器件，這些器件需要的電壓都是比較高的，通常都會(huì)是市電的交流AC220V。單片機(jī)是無法驅(qū)動(dòng)這么大電壓的，因此要借助其他驅(qū)動(dòng)器件。本設(shè)計(jì)選擇繼電器作為加熱單元的控制器件，因此可以通過單片機(jī)的IO口就能控制繼電器，最終實(shí)現(xiàn)對(duì)大功率加熱器件的控制。繼電器電路設(shè)計(jì)如下圖4所示。

2.4軟件流程設(shè)計(jì)

軟件設(shè)計(jì)是控制硬件實(shí)現(xiàn)相應(yīng)功能，軟件流程如圖5所示。首先進(jìn)行初始化操作，對(duì)各個(gè)功能寄存器及定時(shí)器初始值進(jìn)行設(shè)置。然后判斷是否到喂食時(shí)間，到的話進(jìn)入喂食流程。對(duì)當(dāng)前水溫檢測，低于設(shè)定值時(shí)進(jìn)行加熱。判斷水位下限，水位過低則進(jìn)行自動(dòng)加水，直到到達(dá)高水位。最后對(duì)檢測狀態(tài)進(jìn)行顯示。各個(gè)子程序結(jié)束后自動(dòng)返回到主程序。

2.5參數(shù)設(shè)置流程

人們可以根據(jù)自己的需求，對(duì)魚缸的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。比如喂食時(shí)間，溫度設(shè)置，系統(tǒng)工作模式是自動(dòng)喂食還是手動(dòng)喂食等。參數(shù)設(shè)置通過功能按鍵實(shí)現(xiàn)。具體電路如下圖6所示。

從圖6可知，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，通過延時(shí)判斷是否是誤動(dòng)，單片機(jī)識(shí)別具體是哪個(gè)功能按鍵，如果是模式設(shè)置，則進(jìn)入模式設(shè)置程序。是參數(shù)設(shè)置，就進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，完成整個(gè)系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)計(jì)。

3結(jié)語

設(shè)計(jì)了一款家用智能魚缸，可以根據(jù)設(shè)定時(shí)間自動(dòng)進(jìn)行喂魚操作可以檢測魚缸內(nèi)水的溫度，在溫度低時(shí)自動(dòng)加熱。還具有自動(dòng)加水、排水以及顯示功能。設(shè)計(jì)給出了具體的軟硬件實(shí)現(xiàn)方案。

參考文獻(xiàn)

[1]王珍娟，魚缸智能控制器設(shè)計(jì)[J].甘肅科技.2012（09）.72-74

[2]唐利軍.基于單片機(jī)的水溫控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)研究[J]，信息通信，2014（11）：68-68.

[3]孫洪波，基于物聯(lián)網(wǎng)的智能生態(tài)魚缸系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].微型機(jī)與應(yīng)用，2016，35（23）： 69-72.