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鱼缸环境控制系统

萌宠菠菠乐园
2024-11-25 16:18

1 绪论 1.1 课题背景及意义随着经济水平的突飞猛进，装饰业的日趋兴起，人们对生活、家居品味的追求愈加重视，体现在经济形态中就是与之相关的休闲、居家装饰等行业日趋蓬勃发展之势。居住、工作环境的生动化、温馨化也越来越和人的精神、情操、新的生活观念紧密地联系在一起。休闲水族行业也正是在人类的这种需求下应运而生，并且近年来其快速发展之状况使其已经成为一股新兴的经济力量受到经济界及业内人士的关注。据最新资料显示：水族产品的日渐丰富，水族市场更加繁荣昌盛，水族行业产业规模的年增长率达到12.8%，仅北京就由传统的几个小市场，发展成8个大规模的市场。其市场空间的拓展速度也昭示着将有更多的投资机会点在这种新的经济形势下诞生。如今是国际水族产品看中国，许多国外大的采购公司都盯准中国这个市场，把长远的目标放在中国。随着鱼缸产业迅猛发展，巨大的鱼缸市场的需求也极大推动了国内外各种鱼缸控制设备的研发和生产[1]1.2 课题的任务及要求一般的观赏性鱼对水温，水质的要求并不严格。其生活的水温为20-30度。鱼对环境适应性虽强，但却有不能抵抗水骤变的的弱点。水温升降在2-3度时尚可忍受，不然的话鱼易生病，温度升降7-8度时，鱼在水底不吃食，不动。若变化再加大，鱼甚至会立即死亡。当水温在20-25度时，鱼游动活跃，食欲旺盛，体质健壮，色彩鲜艳。所以最好冬天用加热棒，夏天放在通风阴凉处，控制到最适宜鱼生长的温度，使鱼能有舒适的环境而生长迅速。鱼在水中生活需要氧气来吸收营养成分来产生能量以维持生命，所以是否有充足的氧气是养鱼的关键。由实践证明水温越高，耗氧越多。传统的鱼缸需经常换水和补充氧气，常配备两种设备：水泵和空气泵，用以清洁水体和补充氧气。但这些设备的工作时间会因季节、温度及饲养鱼的多少而不同。每天需要进行多次开停操作，这样使得整个设备操作过程繁琐，也会缩短设备的使用寿命。通过统计表明：市场上现有的鱼缸环境控制系统都是功能较简单的设备。如灯光照明控制，只能人为的进行开关控制。光照时间短了，就不能很好的满足鱼缸中鱼类，特别是水草的光照需求；光照时间长了，超过水草光照需求，不仅不利于水草生长，而且还造成电力资源的浪费。如温度的控制，采用加热棒进行加热控制，由于加热棒本身采用双金属片温控以及手工控制加热棒的启停，造成温控精度较差，很难达到恒温效果。鱼缸的充氧，由于水溶解氧的特性决定，当水中溶解的氧气达到一定程度，或者鱼缸内鱼的密度不是太大，即使是在夏天也不必要一直充氧，可以采用间隔充氧和换水，否则再进行充氧都是多余的，也必然是浪费大量的电力资源。因此，一些电路简单，能可靠工作和“自动间歇”的控制器也随之产生。扩展到鱼缸内其他参数的控制，市场上陆续出现了与鱼缸相关的控制设备。如鱼缸间歇充氧定时器、鱼缸自动恒温器、鱼缸灯光自动控制器等。由于这些设备的均各自独立工作，独立控制相应的环境参数，所以一个鱼缸中需配置几个独立的控制设备，而这些独立控制设备的价格一般都在100-200元，如果配齐整套控制设备，价格大概在1000-1500之间，因此多功能型的鱼缸控制器的开发也受到了很多厂商的关注，陆续出现了多种为水族行业优化制作的多功能控制器，这些仪器集温度、灯光、充氧、报警等控制功能于一体。功能设计上追求性能稳定可靠，安装、调试、维护方便。此外，这些控制器不仅可以广泛应用于家庭观赏鱼缸的养护管理，而且也适用于水族养殖业，尤其是宾馆、饭店、展厅等对水系要求较高的观赏和经济水生物的养护能通过键盘设置鱼缸环境的温度，温度可设范围为15℃—35℃，相对误差小于5%。当温度低于设置温度时，调高水温，当温度高于设置温度时停止加系统能定时给鱼缸充氧。系统能定时给鱼缸内的水草照明通过环境检测信号的输入及各路控制信号的输出，实现一个可以智能控制鱼缸环境中温度、光照和含氧量的系统。以AT89C52单片机作为系统的控制核心，外围电路由键盘输入模块、温度检测模块、电源电路、光照控制模块、温度控制模块、LCD显示模块、氧泵控制模块组成。系统的控制对象为鱼缸，控制目的是能使系统自动调节，以提供观赏鱼最适宜的水质及生活环境。在设计时，将环境因素已经加以简化。下显示该控制系统对各项参数的处理。系统控制参数控制参数相应的处理措施水温根据系统设定的温度范围控制加热器的启动、停止光照根据水草的光照需求控制灯光的启动、停止氧气定时充氧4部分组成：64位ROM、温度传感器、非挥发的温度报警触发器TH和TL、配置寄存器。所以对于温度传感器的选择有以下几个方案：方案一：使用热敏电阻作为温度传感器。热敏电阻是对热敏感的半导体电阻，其阻值随温度变化的曲线呈非线性。它是由具有很高电阻温度系数的固体半导体材料构成的热敏类型的温度检测元件。热敏电阻采集温度后输出的是模拟信号，这对于单片机控制是不利的。