家用智能鱼缸设计

叶子馨 李东青 杨宜澄

摘要：随着单片机技术和传感器技术在家居生活中的应用，人们生活方式越来越自动化和智能化。传统的鱼缸都是人工进行喂食，需要手工操作，存在一定的不便。因此设计一款基于单片机的家用智能鱼缸，在设定的时间到来时，通过控制电机旋转，将食物倒八鱼缸中，对鱼进行喂食。同时利用水位传感器实现对鱼缸水位的检测，在水位低于设定值时进行自动加水。增加温度检测功能，对鱼缸内水的温度进行检测，并在水温过低时进行自动加热。设计实现7对鱼缸的智能化管理，具有很好的使用价值。

关键词：篮球计时 单片机 功能按键 数码管显示

引言

但传统的鱼缸喂食和换水都是由人工负责。喂食和换水的时间也受繁忙程度限制。一旦主人因为事情没在家，就会出现无人喂食和换水现象。本设计借助于单片机和传感器技术，设计一款智能化的鱼缸，自动实现对鱼的喂食和换水。

1整体设计

本设计采用温度传感器、水位传感器对鱼缸内水温和水位进行检测;通过单片机的定时技术对喂食时间进行设置;采用电机旋转实现食物的抛撒;通过电磁阀控制进水和出水;利用加热棒实现对鱼缸水温的控制;此外还设计了显示单元，可以显示当前鱼缸的状态。系统功能如下图l所示。

2系统设计与实现

2.1自动喂食设计

自动喂食功能，是在定时的喂食时间到来时，通过控制电机的旋转来实现。设计电路如图2所示。

电机的驱动器件选择ULN2003芯片。ULN2003是一款耐压等级高、驱动电流大的复合晶体管，兼容TTL和CMOS电平驱动。单片机通过驱动ULN2003芯片，间接驱动步进电机的正转和反转，实现自动喂食的功能。

2.2水位检测设计

鱼缸的高水位和低水位检测传感器选择液位开关。安装在鱼缸的高水位检测点和低水位检测点。在鱼缸内水位没有达到下限时，低水位点传感器输出高电平信号，水位达到下限时输出低电平，高水位检测原理相同。设计如图3所示。

从图3可知，水位开关接线简单，除了电源和地外，输出引脚接到单片机的10口。单片机通过电平性质实现对水位状态的检测，作出相应加水和排水的操作。

2.3加热单元设计

加热可以是加热棒也可以是加热丝等大功率器件，这些器件需要的电压都是比较高的，通常都会是市电的交流AC220V。单片机是无法驱动这么大电压的，因此要借助其他驱动器件。本设计选择继电器作为加热单元的控制器件，因此可以通过单片机的IO口就能控制继电器，最终实现对大功率加热器件的控制。继电器电路设计如下图4所示。

2.4软件流程设计

软件设计是控制硬件实现相应功能，软件流程如图5所示。首先进行初始化操作，对各个功能寄存器及定时器初始值进行设置。然后判断是否到喂食时间，到的话进入喂食流程。对当前水温检测，低于设定值时进行加热。判断水位下限，水位过低则进行自动加水，直到到达高水位。最后对检测状态进行显示。各个子程序结束后自动返回到主程序。

2.5参数设置流程

人们可以根据自己的需求，对鱼缸的参数进行设置。比如喂食时间，温度设置，系统工作模式是自动喂食还是手动喂食等。参数设置通过功能按键实现。具体电路如下图6所示。

从图6可知，当有按键按下时，通过延时判断是否是误动，单片机识别具体是哪个功能按键，如果是模式设置，则进入模式设置程序。是参数设置，就进行参数设置，完成整个系统的参数设计。

3结语

设计了一款家用智能鱼缸，可以根据设定时间自动进行喂鱼操作可以检测鱼缸内水的温度，在温度低时自动加热。还具有自动加水、排水以及显示功能。设计给出了具体的软硬件实现方案。

參考文献

[1]王珍娟，鱼缸智能控制器设计[J].甘肃科技.2012（09）.72-74

[2]唐利军.基于单片机的水温控制系统设计研究[J]，信息通信，2014（11）：68-68.

[3]孙洪波，基于物联网的智能生态鱼缸系统设计与实现[J].微型机与应用，2016，35（23）： 69-72.