机电一体化课程设计
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说明书
智能鱼缸设计 机电一体化11-9班
（按拼音先后排序）
二〇一四 年 十 月
课程设计
摘 要
随着社会的发展和人们生活质量的提高，越来越多的人喜欢饲养观赏鱼。但如果由于某些原因忽视了对观赏鱼的照顾，观赏鱼则有可能因饥饿或鱼缸内生态环境变坏而死亡。因此，设计一款智能鱼缸系统是非常必要的。
本文设计了一款基于单片机的智能鱼缸系统。本设计选用Arduino UNO单片机作为自动喂养系统的控制核心，用传感器采集鱼缸内的环境参数。经数据处理后，单片机向各执行机构传送控制信号，实现自动喂食和对鱼缸内温度、水位等环境因素的自动控制，从而为观赏鱼创造一个良好的生存环境。本设计采用了模块化的设计方法，主要包括主控芯片模块、喂食器模块、温度控制模块、水位控制模块和换水模块。本设计集众多功能于一身，具有结构小巧，操作简便，成本低廉等优点，可以广泛应用于观赏鱼的饲养。
关键词：自动喂食器结构；单片机；传感器；自动控制；驱动电路；C语言 I
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目 录
摘 要 ................................................................................................................................... I 目 录 ...............................................................................................................................II 第一章 绪 论 .................................................................................................................... 1 1.1 研究目的 ....................................................................................................................... 1 1.2国内外研究现状 ........................................................................................................... 1 1.3研究的主要内容和目标 ............................................................................................... 1 第二章 模块方案选择与论证 .......................................................................................... 2 2.1硬件框图 ....................................................................................................................... 2 2.2主控芯片模块 ............................................................................................................... 2 2.3温度测量模块 ............................................................................................................... 3 2.4水位检测模块 ............................................................................................................... 3 2.5喂食器模块 ................................................................................................................... 3 2.6换水模块 ....................................................................................................................... 4 2.7显示模块 ....................................................................................................................... 5 第三章 各模块的具体设计 ................................................................................................ 7 3.1控制模块 ....................................................................................................................... 7 3.2温度测量模块 ............................................................................................................... 7 3.3水位检测模块 ............................................................................................................... 8 3.4电机模块 ....................................................................................................................... 9 3.5喂食器模块 ................................................................................................................. 12 3.6显示模块 ..................................................................................................................... 14 第四章 系统原理图 .......................................................................................................... 15 第五章 结 论 .................................................................................................................... 18 5.1设计总结 ..................................................................................................................... 18 5.2创新点 ......................................................................................... 错误！未定义书签。 参考文献 ........................................................................................................................... 17 附录 18
II
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第一章 绪 论
1.1 研究目的
随着社会的发展和人们生活质量的提高，越来越多的人喜欢饲养观赏鱼。它在美化我们生活环境的同时，给我们带来了视觉上的美感和身心享受。但人们不可能每时每刻都控制好鱼类的生活环境，如果由于某些原因长时间忽视了对观赏鱼的照料，观赏鱼则有可能因饥饿或生态环境变坏而死亡。因此，设计一款智能鱼缸系统是非常必要的。
1.2 国内外研究现状
目前市场上的鱼缸系统功能比较分散，往往只能实现某个功能，如过滤功能，增氧功能，加热功能等，而且大多需要人工操作，自动化程度不高。喂食器部分主要采用以定时电路为控制核心的单次间歇式喂养系统，喂食器每次喂食都需要重新设定，且定时不准确，投料不均匀，可靠性差，喂食与间歇时间设置不合理，易浪费饵料，这些都无法满足观赏鱼自动喂养的功能要求。倘若同时安装各种功能不同的设备，又会使系统结构复杂，增加成本，影响美观，而且也缺乏彼此功能的协调性。
现在越来越多的人们开始注重生活环境的改善，水族箱便进入了人们的视线，许多宾馆、展会、写字楼等都摆上了水族箱来美化环境，应用于水族箱的观赏鱼自动控制系统应运而生，由于水族箱一般体积较大，而且该自动喂养系统嵌入在水族箱的橱柜内，不可分离，使自动喂养系统移植性差，无法应用于小型的观赏鱼鱼缸上。智能鱼缸系统在市场上还基本处于空白，基于这个市场空白，本文设计了基于单片机的自能鱼缸系统。
1.3 研究的主要内容和目标
本设计选用Arduino UNO单片机作为自动喂养系统的控制核心，加上外设备组成单片机最小系统，用传感器采集环境参数，输入单片机处理，单片机控制各执行机构实现自动喂食，水温自动控制，水位自动控制，力求系统集成化高，结构小巧，操作简单。
设计思路大体为：设计方案的选择，机械结构的设计，程序的编写，电路设计，修改校核，撰写说明书和总结。
本设计所要达到的预期目标： 1. 可以定时投掷颗粒状饵料 2. 可以实现水温的自动控制 3. 可以实现水位的自动控制 4. 可以实现定时换水
5. 可以实时显示参数设置数据
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第二章 模块方案选择
2.1 硬件框图
喂养系统硬件框架图
2.2 主控芯片模块
采用Arduino UNO作为主控制芯片，该芯片有足够的存储空间，可以方便的在线ISP下载程序，能够满足该系统软件的需要，该芯片提供了两个计数器中断，对于本作品系统已经足够，采用该芯片可以比较灵活的选择各个模块控制芯片，能够准确的计算出时间，有很好的实时性。
而且与传统51相比有如下优点
(1) 学习Arduino 单片机可以完全不需要了解其内部硬件结构和寄存器设置，仅仅知道它的端口作用即可；可以不懂硬件知识，只要会简单的C语言，就可用Arduino 单片机编写程序。
(2) Arduino 软件语言仅仅需掌握少数几个指令，而且指令的可读性也强，稍微懂一点C语言即可，轻松上手，快速应用。
(3) Arduino 的理念就是开源，软硬件完全开放，技术上不做任何保留。针对周边I/O设备的Arduino 编程，很多常用的I/O 设备都已经带有库文件或者样例程序，在此基础上进行简单的修改，即可编写出比较复杂的程序，完成功能多样化的作品。-->针对DIY，做绚丽作品.
(4) Arduino 由于开源，也就意味着从Arduino 相关网站、博客，论坛里得到大量的共享资源，在共享资讯的辅助下，通过资源整合，能够加快您创作作品的速度及效率。
(5) 相对其他开发板，Arduino 及周边产品相对质廉价优，学习或创作成本低，重要一点是：烧录代码不需要烧录器，直接用USB线就可以完成下载。-->针对所有想玩电子编程者 。
总之，Arduino编程变得简单更人性化和直观，没有单片机基础的人也能很快上手，是一种综合性较强，开放性较高操作系统。
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