CN109541999A - 一种无线水族箱监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线水族箱监控系统，以单片机为控制核心，结合温控模块，水位测量模块，按键模块，电源模块，显示模块共同形成具有多功能的水族箱控制系统。温控部分由温度传感器进行水温测量，将测量的温度值显示在液晶显示屏上，单片机内部设定了温度的上下限值，如果实时温度小于下限制，则打开继电器开关，加热棒开始加热，当实时温度达到上限值时，关闭继电器。水位测量部分由两个水位传感器和电压比较器检测上下水位功能，水少则闭合继电器进行加水，当水位达到上限时继电器断开停止加水。并且可以通过按键或者红外遥控器设置水温上下限值。本发明的最大的特点就是在没有人为干预的情况下，能够独自完成对水族箱的管理工作，大大降低了水族爱好者的负担。

Description

一种无线水族箱监控系统

技术领域

本发明涉及水族箱电控技术，尤其涉及一种无线水族箱监控系统。

背景技术

随着人民生活水平的提高，水族市场也逐渐新兴起来。目前，市场上的市场上的水族箱功能单一，并且像温度测量，水位检测，加热控制，加水控制等这些功能都需要人工进行，如此冗杂的流程给工作繁忙的人们带来了不便。

发明内容

针对市场上现有的水族箱控制系统普遍都功能单一，本发明提供一种多功能无线水族箱监控系统，该系统能够液晶显示，监控水温，感应水位变化，声光报警和红外遥控。这就将市面上各个功能单一的控制系统整合起来。

本发明解决问题所采用的技术方案如下：一种多功能无线水族箱监控系统，包括一个单片机，一个按键模块，一个水温检测与控制模块，一个液晶显示模块，两个水位感知控制模块，USB插电模块。所述的水温检测与控制模块由一个测温模块和一个继电器驱动模块构成，所述的水位感知控制模块由一个水位检测模块和一个继电器驱动模块构成。所述的测温模块、水位检测模块、红外接收器、按键模块的输出端均与所述的单片机相连，所述的单片机输出端分别连接有液晶显示模块、继电器驱动模块，蜂鸣器驱动模块。测温模块进行水温测量，将测量的温度值转化为数字信号发送给单片机，然后单片机将数据传输给液晶显示模块显示，单片机内部设定了温度的上下限值，如果实时温度小于下限制，则单片机输出信号至继电器驱动模块，驱动与加热棒相连的继电器打开，加热棒开始加热；当实时温度达到上限值时，单片机再输出一个信号使继电器关闭，加热棒不再加热。两个水位感知控制模块分别检测上下水位，当水位检测模块表面有水附着时电压会变高且高于电压比较器的基准电压，此时电压比较器会将信号反馈给单片机，同时单片机输出信号至继电器驱动模块，驱动与加水装置相连的继电器关系，使加水装置不再加水，当水位下降使得水位检测模块表面没有附着水时，会输出低电压并且小于基准电压，这时电压比较器会输出一个缺水信号给单片机，接着单片机输出信号使加水装置加水。

进一步地，所述电压比较器采用LM393。

进一步地，测温模块是由美国DALLAS半导体公司推出的数字化温度传感器DS18B20。

进一步地，所述的液晶显示模块中液晶显示屏的型号为LCD1602。

进一步地，所述的水位检测模块所使用的型号为water sensor。

进一步地，本发明采用的电源为5V稳压源提供电源。

进一步地，所述的单片机的型号为STC89C52RC。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：在没有人为干预的情况下，能够独自完成对水族箱的管理工作，大大降低了水族爱好者的负担。同时原来各个独立的系统整合到了一个系统里，这样更加美观简洁。

附图说明

图1是本发明无线水族箱监控系统的结构框图；

图2是本发明无线水族箱监控系统的硬件原理图；

图3是所述蜂鸣器驱动模块硬件原理图；

图4是所述按键模块硬件原理图；

图5是所述温度检测模块硬件原理图；

图6是所述继电器模块硬件原理图；

图7是所述液晶显示模块硬件原理图；

图8是所述红外一体接收器硬件原理图；

图9是所述水位检测模块硬件原理图；

图10是本发明无线水族箱监控系统具体的流程图。

具体实施方式

下面结合本发明附图对本发明实施例中的技术方案进行详细、完整的描述。所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。

本发明包括一种无线水族箱监控系统。

如图1所示，本发明提供一种无线水族箱监控系统的设计，应用于水族箱的控制管理，其中以单片机STC89C52RC为控制核心，结合温控模块，水位测量模块，按键模块，电源模块，显示模块，红外遥控模块，报警模块共同形成具有多功能的水族箱控制系统。水位采集模块，温度采集模块和按键模块负责将信号输出给单片机STC89C52RC，通过单片机STC89C52RC内部的信息处理将指令再输出给显示模块，加水模块，加热模块，报警模块。

进一步的，在本发明中如图2所示，中央控制电路采用单片机STC89C52RC，主要处理信息并且连接各部分功能，起到了“大脑”的作用，水温采集电路采用DS18B20温度传感器作为去检测温度的核心器件，水位检测电路由两个水位传感器和LM393电压比较器共同构成，显示模块电路由LCD1602液晶显示屏构成，报警模块由LED彩灯和蜂鸣器搭配使用，电源采用5V稳压源。

具体地，STC89C52RC是一个功耗低，性能高的CMOS 8位单片机，STC表示该芯片是由STC公司生产的，8代表该芯片为8051内核芯片，9表示其内部有Flash E2PROM存储器，C表示它的工作电压为3.3V～5.5V之间，5固定不变且没有特殊含义，1代表了其内部存储空间的大小，一般该数值乘以4KB后的结果就是实际程序存储空间大小，它直接决定了一个芯片能写下多少执行代码，RC指STC单片机内部RAM为512B。

具体地，在本示例中，如图3所示，所述蜂鸣器驱动电路主要由电阻，三极管和蜂鸣器构成，采用9012PNP型三极管，在这里主要是用到三极管的开关作用，与三极管基极相连的是一个阻值为2.2千欧的电阻，在电路中起到了限流作用。将单片机的P2.6端口与三极管基极相连，当P2.6作I/O口输出一个低电平，此时三极管导通，电流从VCC端开始，经过蜂鸣器最终流到地端，形成一条回路，蜂鸣器工作报警。

具体地，在本示例中，如图4所示，所述按键开关有四个引脚，其中脚1和脚2相连，脚3和脚4相连。此模块需要4个这样的按键开关，由于每个按键的2脚都要与地相连，所以利用导通性，将4个按键的1，2脚相连即可。4个按键的3号引脚与单片机的P1.4-P1.7I/O口一一对应，当按键被按下时，单片机I/O变为低电平，程序检测到低电平后，执行相应的控制程序。

具体地，在本示例中，如图5所示，所述DS18B20温度传感器的2脚是输出脚，该脚将温度的数字信号发送给所述单片机STC89C52RC，其中10KΩ的电阻与2脚相连最终接到电源上，此电阻是作为上拉电阻来使用的，目的是为了保持信号稳定。

具体地，在本示例中，如图6所示，所述温度控制电路主要有三极管，电阻，二极管，继电器和负载组成。采用9012NPN型三极管，起到电路开关的作用，基极连着一个阻值为1KΩ的电阻最终接到单片机I/O上，此电阻起到限流的作用，该模块与温度检测模块协调工作，当检测的温度低于单片机内设定的下限制时，则JDQ2输出一个低电平，此时三极管导通，继电器吸合使加热棒工作，此电路中继电器和发光二极管是并联的，只要有电流经过，那么发光二极管和继电器就会同时有电。因为整个系统的便准电压为5V，但是二极管的额定电压为3V左右，因此这里串联一个220Ω的电阻，使得发光二极管能够正常工作。

具体地，在本示例中，如图7所示，所述液晶显示屏的1，2端和15，16端都接电源，两者功能不一样，前者是为显示模块供电，后者是显示屏背光供电，3号引脚与一个10KΩ和一个1.5KΩ的电阻相连，这么做是为了让液晶对比组处于一个合适的状态，4号引脚是液晶显示屏写数据/写命令的选择端，它与单片机P1.1口相连，通过单片机输出的高低电平来控制LCD1602是写数据还是写命令，5号引脚为读/写选择端，本设计并不需要向液晶显示屏读取任何数据，只需要写状态，因此使它接地即可，6号引脚为使能端，与单片机P1.2口相连，7-14号引脚为数据传输端分别与单片机P0.0-P0.7相连。

具体地，在本示例中，如图8所示，所述红外一体接收头的1脚接到单片机的P3.3口，利用P3.3口的第二功能外部中断来检测红外发射端发送的信号。3脚接电源，2脚接地，其中3脚与电源之间接了一个100Ω电阻，起到增压的作用，根据HS0038使用手册，该传感器的工作电压小于5V，因此要串联一个电阻起到增压的作用。在电源与地之间还接了两个电容，起到了滤波的作用。

具体地，在本示例中，如图9所示，水位测量电路主要由LM393电压比较器，两个水位传感器和电阻构成，其中电压比较器4脚接地，8脚接电源，1、2、3脚是一组电压比较器，5、6、7是另一组电压比较器。其工作原理是将2、3两脚的电压进行比较，当2脚电压高于3脚的时候，1脚就会输出一个低电平。在这个电路图中，3脚是采集的一个电位器的电压，此电位器的电压可以自己调节，相当于基准电压。2脚接的是一个水位传感器，当水位传感器放进水里的时候电压会变高，此时2脚电压会高于自己设定的3脚电压，那么1脚就会输出一个低电平，而1脚与单片机P3.6口相连，那么此时单片机就会检测到一个低电平，程序检测到低电平然后执行相应的控制程序。与1脚相连的10KΩ电阻是一个上拉电阻，起到信号稳定的作用。

具体地，在本示例中，如图10所示，电源开关按下后，系统进入主函数，首先对各个模块进行初始化，然后单片机读取由温度传感器发送的温度值，接着单片机控制光照继电器和充氧继电器吸合并判断是否进入设置状态，之后液晶显示屏显示温度及定时时间，没有人为干扰的时候，系统判断水位状态，若低于水位传感器下限则加水继电器吸合，若高于水位传感器上限则关闭加水继电器和报警，若进入错误状态则关闭继电器并报警，判断完水位状态之后就判断温度值与上下限关系，如果温度高于上限，则停止加热并报警提示，若温度低于下限，则启动加热并报警提示。上述操作执行完毕后，结束程序。

以上所述仅为本发明较好的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种多功能无线水族箱监控系统，其特征在于，包括一个单片机，一个按键模块，一个水温检测与控制模块，一个液晶显示模块，两个水位感知控制模块，USB插电模块。所述的水温检测与控制模块由一个测温模块和一个继电器驱动模块构成，所述的水位感知控制模块由一个水位检测模块和一个继电器驱动模块构成。所述的测温模块、水位检测模块、红外接收器、按键模块的输出端均与所述的单片机相连，所述的单片机输出端分别连接有液晶显示模块、继电器驱动模块，蜂鸣器驱动模块。测温模块进行水温测量，将测量的温度值转化为数字信号发送给单片机，然后单片机将数据传输给液晶显示模块显示，单片机内部设定了温度的上下限值，如果实时温度小于下限制，则单片机输出信号至继电器驱动模块，驱动与加热棒相连的继电器打开，加热棒开始加热；当实时温度达到上限值时，单片机再输出一个信号使继电器关闭，加热棒不再加热。两个水位感知控制模块分别检测上下水位，当水位检测模块表面有水附着时电压会变高且高于电压比较器的基准电压，此时电压比较器会将信号反馈给单片机，同时单片机输出信号至继电器驱动模块，驱动与加水装置相连的继电器关系，使加水装置不再加水，当水位下降使得水位检测模块表面没有附着水时，会输出低电压并且小于基准电压，这时电压比较器会输出一个缺水信号给单片机，接着单片机输出信号使加水装置加水。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述电压比较器采用LM393。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，测温模块是由美国DALLAS半导体公司推出的数字化温度传感器DS18B20。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的液晶显示模块中液晶显示屏的型号为LCD1602。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的水位检测模块所使用的型号为water sensor。

6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，本发明采用的电源为5V稳压源提供电源。

7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述的单片机的型号为STC89C52RC。