CN207927567U - 一种智能鱼缸控制系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能鱼缸控制系统，旨在提供一种能自动对鱼缸中的装饰物进行清洗的智能鱼缸控制系统，其包括电源模块及主控模块，主控模块为单片机，电源模块连接有调压模块，调压模块与主控模块相连，主控模块通过通信总线连接有计算机，主控模块连接有清洗模块，清洗模块为超声波震荡器，实现了自动对鱼缸中的装饰物进行清洗。

Description

一种智能鱼缸控制系统

技术领域

本实用新型涉及鱼缸的控制系统领域，特别涉及一种智能鱼缸控制系统。

背景技术

随着科技水平的不断进步，以及人们养殖观赏鱼和种植水草的水平的不断提高，鱼缸不仅被认为是一个养动植物的容器，而且被认为是自然域的一个缩影，是一相对完备的生态系统。在早期，鱼缸多用于展览、公园等大众的场所供大家观赏，随着生活水平的提高，科技和水族养殖业的快速发展，水族箱已成为普通家族的室内装饰，目前市场上的鱼缸也是多种多样，有的鱼缸可以对缸内的水温进行调节，有的鱼缸可以通过喷氧来改善水质，还有装备定时喂食装置的鱼缸等，并且逐渐迈向智能化、自动化，使得这些鱼缸都具有一定的科技含量，逐步满足人们对鱼缸的需求。

目前，公开号为CN204518888U的中国专利公开了一种商业多媒体广告鱼缸，它包括缸体、柜体、透明液晶显示屏和控制器组成、具有各项多媒体输入接口，所述缸体的正面安装透明液晶显示屏，所述控制器设置在柜体的上部密封防水抽屉里，柜体下部设置鱼缸过滤系统和鱼缸专用电器设备，所述控制器通过多媒体输入接口接收多媒体输入信息，并控制透明液晶显示屏显示多媒体信息，本实用新型的鱼缸不仅具有传统养鱼、赏鱼的功能，同时还具有播放多媒体信息，从而实现了播放广告、图片及视频、上网、游戏等多媒体娱乐的目的。

这种商业多媒体广告鱼缸虽然透明液晶显示屏和控制器通电后，将U盘、存储卡、电视或电脑等连接多媒体输入接口，透明液晶显示屏幕则可显示U盘、存储卡、电视、电脑等多媒体信息的同时，透过透明液晶显示屏欣赏水族的美景，但是鱼缸中的装饰石子在水中浸泡过长时间后，会出现污垢，影响整体的美观，使用者需要将装饰石子从鱼缸中取出再进行清洗。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种智能鱼缸控制系统，其具有自动对鱼缸中的装饰物进行清洗的优点。

本实用新型的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种智能鱼缸控制系统，包括电源模块及主控模块，所述主控模块为单片机，所述电源模块连接有调压模块，所述调压模块与主控模块相连，所述主控模块通过通信总线连接有计算机，所述主控模块连接有清洗模块，所述清洗模块为超声波震荡器。

通过采用上述技术方案，电源模块将220V市电转换为12V直流电，通过调压模块将12V电压转换为+5V和+3.3V电压给系统供电，保证系统的正常工作，智能鱼缸控制系统通过通信总线与计算机相连接，由计算机向主控模块发送控制指令，主控模块驱动清洁模块工作，超声波震荡器发射超声波，对鱼缸中的装饰石子等物体进行振荡清洗，超声波在液体中传播时的声音聚变使液体发生强烈的空化和乳化现象，产生的微小空化气泡爆破产生强大的冲击力和负压吸力使顽固的污垢剥离并杀死细菌、病毒，从而实现超声波清洗。

进一步设置：所述主控模块连接有开关按键，所述主控模块连接有彩灯，所述彩灯采用红绿双色三端发光二极管。

通过采用上述技术方案，通过开关按键开启智能鱼缸控制系统，主控模块驱动彩灯发光，表示系统开启，同时营造灯光效果；在不使用时，再次按下开关按键，关闭智能鱼缸控制系统，节约用电。

进一步设置：所述主控模块连接有水位检测模块，所述水位检测模块包括高水位检测和低水位检测，所述水位检测模块采用水位传感器，所述主控模块连接有抽水电机模块，所述抽水电机模块采用水泵，所述主控模块连接有排水电磁阀模块，所述排水电磁阀模块为VDW21-6G-1-01型号电磁阀，所述电磁阀上放置有过滤网。

通过采用上述技术方案，在鱼缸需要换水时，主控模块向排水电磁阀模块发送控制指令，排水电磁阀模块打开排水电磁阀，在排水电磁阀上放置过滤网，避免鱼缸中的鱼从排水电磁阀中流出，水位检测模块中的低水位检测探头给主控模块传送低电平信号，主控模块判断鱼缸中的水排放完毕，主控模块驱动抽水电机模块进行抽水工作，抽水电机模块将储水箱中的水抽送到鱼缸中，当水位检测模块中的高水位检测探头给主控模块传送低电平信号，主控模块判断鱼缸中的水装满，停止抽水工作，从而实现自动换水。

进一步设置：所述主控模块连接有电动刷驱动模块，所述电动刷驱动模块为电机驱动芯片，电机驱动芯片连接有电机，电机的转轴上安装有刷头。

通过采用上述技术方案，主控模块驱动电动刷驱动模块工作，刷头将鱼缸中的装饰石子等物体进行进一步的刷动清洁，然后同时打开排水电磁阀进行排水，刷头对排水阀上的过滤网进行清洁，保证脏水顺利排出。

进一步设置：所述主控模块连接有测温模块，所述测温模块为热敏电阻，所述主控模块连接有控温模块，所述控温模块为电热管。

通过采用上述技术方案，测温模块用于检测鱼缸中的水温，当温度低于设定值时，主控模块驱动控温模块对水温进行加热，当达到设定温度值时，主控模块驱动控温模块停止工作，从而对鱼缸进行恒温控制。

进一步设置：所述主控模块连接有时钟模块，所述主控模块连接有语音模块。

通过采用上述技术方案，时钟模块用于给系统提供实时时间及定时功能，用户根据需要通过计算机端设定喂食时间，当喂食时间到达时，主控模块驱动语音模块播放“请及时喂食”的语音提醒，提醒用户进行喂食。

进一步设置：所述主控模块连接有显示模块，所述显示模块采用液晶显示屏，所述显示模块连接有亮度检测模块，所述亮度检测模块采用可见光传感器，所述亮度检测模块与主控模块相连。

通过采用上述技术方案，显示模块能显示当前时间，亮度检测模块用于检测周围环境中的光线信息，根据检测到的光线信息调节显示模块的背光，使显示模块能够清晰显示数据。

进一步设置：所述主控模块连接有供氧模块，供氧模块为增氧气泵。

通过采用上述技术方案，当鱼缸放满水后，主控模块控制供氧模块接通，通过增氧泵和气石为鱼缸中的水增氧。

综上所述，本实用新型具有以下有益效果：自动对鱼缸中的装饰石子等物体进行清洗；对喂食时间进行精准掌握，提醒用户对鱼进行喂食；对鱼缸进行恒温控制；对鱼缸中的水进行供氧。

附图说明

图1是智能鱼缸控制系统的硬件结构图；

图2是智能鱼缸控制系统的主控模块的电路图；

图3是智能鱼缸控制系统的电源模块的电路图；

图4是智能鱼缸控制系统的调压模块的电路图；

图5是智能鱼缸控制系统的开关按键的电路图；

图6是智能鱼缸控制系统的彩灯的电路图；

图7是智能鱼缸控制系统的清洗模块的电路图；

图8是智能鱼缸控制系统的水位检测模块的高水位检测的电路图；

图9是智能鱼缸控制系统的水位检测模块的低水位检测的电路图；

图10是智能鱼缸控制系统的抽水电机模块的电路图；

图11是智能鱼缸控制系统的排水电磁阀模块的电路图；

图12智能鱼缸控制系统的电动刷驱动模块的电路图；

图13是智能鱼缸控制系统的测温模块的电路图；

图14是智能鱼缸控制系统的控温模块的电路图；

图15是智能鱼缸控制系统的时钟模块的电路图；

图16是智能鱼缸控制系统的显示模块及亮度检测模块的电路图；

图17是智能鱼缸控制系统的供氧模块的电路图；

图18智能鱼缸控制系统的语音模块的电路图；

图19是智能鱼缸控制系统的通信总线的电路图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。

实施例1：一种智能鱼缸控制系统，如图1及图2所示，包括电源模块及主控模块，电源模块的输出端连接着调压模块的输入端，调压模块的输出端连接着主控模块的输入端，主控模块采用ATmega64单片机，ATmega64单片机是基于AVRRISC结构的8位低功耗CMOS主控模块，其数据吞吐率高达1MIPS/MHz，可以减缓系统的功耗和处理速度之间的矛盾；主控模块的输入端连接有开关按键、时钟模块、水位检测模块及测温模块，主控模块的输出端连接有显示模块，显示模块连接着亮度检测模块，亮度检测模块的输出端连接着主控模块的输入端，主控模块的输出端还连接有清洗模块、抽水电机模块、排水电磁阀模块、彩灯、控温模块、供氧模块、语音模块及电动刷驱动模块，主控模块通过通信总线连接着计算机。

如图1及图3所示，电源模块采用VIPER22A开关电源变换器，内部高压功率MOSFET漏-源极的击穿电压可达730V以上；极限电流在0.56～0.84A之间，典型值为0.7A，通态电阻15Ω；输入电压在由85～265V AC范围内波动时，可输出12W的功率；具有过流、过压和过热等带迟滞特性的保护功能，因此其工作稳定可靠性能极好，应用单片VIPER22A开关电源变换器制作12V开关电源，电源模块将220V市电转换为12V直流电，并传送给调压模块。电源模块的启动过程：接通电源瞬间，VIPER22A变换器内的高压电流源投入运行，并自动启动电源，当来自高压电流源的UDD端电压达到开启电压值Vdd（on）＝14.5V时，高压电流源被关断；当UDD端电压降至为芯片关断值Vdd（off）＜8V时，高压电流源又自动开启。UDD端先是N1内的自给电源起作用，功率MOSFET投入工作后，N1外的T1辅助绕组W2等构成的自激电源又并接于UDD端，通过自给与自激确保了N1的持续振荡，自激并不是通常所谓的不太稳定的自激振荡频率，而是N1内稳定的他激振荡频率60kHz，该集成电路结构简练，稳定可靠程度高。输出电压反馈端FB的电压范围在0V～1V之间。在功率MOSFET导通瞬间，绕组W3同名端与W1相反，整流管VD1呈反向偏置状态；功率MOSFET截止时，VD1导通，故称此变换器为单端反激式变换器，也称电感储能式变换器——向电容C8和C4充电，即变压器T1绕组有电感的作用，平波电感L1的数值在几十微亨即可满足对纹波电压的要求，甚至可以不用L1，加大滤波电容的容量即可。单端反激式变换器的整流脉宽可超1/2周期，故在市电波动较大的场所仍能保有良好的电压调整率。当市电电压波动时，反馈到集成可调基准稳压器N3输入端1脚的电压相应变化引起其输出端3脚电压反向的变化，即与N3的1脚电压变化方向相反，再通过光耦N2使集成电源变换器N1的控制端3脚FB电压反向变化，从而N1内的功率MOSFET的栅极脉宽反向变化，最终引起输出端电压反向变化，而使输出电压最大限度地恢复到外电压波动前的数值上。当输出端的负载电流发生变化时，输出电压也会相应变化，同样要引起N3输入端电压的变化，N3输出端的变化通过光耦N2使N1的FB电压变化，从而N1内的功率MOSFET的栅极脉宽反向变化，最终引起输出端电压反向变化而保持其输出电压的尽量稳定。

如图1及图4所示，调压模块的输出端连接着主控模块的输入端，调压模块包括LM7805稳压芯片和AS1117-3.3V稳压芯片，电源模块为调压模块提供12V直流电，12V直流电经过滤波电容C6滤波，通过LM7805将12V电压转换为+5V电压，+5V电压经AS1117-3.3V稳压芯片后转换为+3.3V电压，通过VCC端给系统供电。

如图1及图5所示，开关按键的输出端连接着主控模块的输入端，开关按键为SW0，通过按键SW0向主控模块的PD1引脚输入中断信号，实现系统的开启或者关闭；当按下SW0时，Q7和D5导通，DC-DC稳压芯片工作，接通主控模块的VCC端为主控模块供电。主控模块马上将相应的PD1引脚置为输出高电平，这时Q6和Q7导通，整个电路进入工作状态。然后主控模块再将PD1引脚设置为输入高电平状态，由于上拉电阻R13的存在，Q6和Q7一直导通。主控模块一直扫描相应PD1引脚的输入状态，如果SW0没有按下去，则PD1引脚将始终为高电平。当SW0再次按下去时，D6导通，主控模块检测到PD1引脚输入为低电平，这时主控模块就将PD1引脚设置成输出为低电平的状态，Q6截止，如果按键抬起，Q7也会截止，DC-DC稳压芯片将不会为主控模块提供电压，整个电路处于关断状态。

如图1及图6所示，主控模块的输出端连接着彩灯的输入端，彩灯采用2EF313红绿双色三端发光二极管，彩灯的LED1_1、LED1_2端分别与主控模块的PG1、PG0引脚相连接，主控模块的PG1、PG0引脚分别通过限流电阻R4、R10连接到NPN三极管Q3、Q5的基极上，NPN三极管Q3、Q5的发射极分别连接双色发光二极管LED1的DS1、DS2的阳极，双色发光二极管的公共端接地，当LED1_1引脚为高电平时，三极管Q3导通，发光二极管LED1中的DS1发红光，当LED1_2引脚为高电平时，三极管Q5导通，双色发光二极管LED1中的DS2发绿光，当LED1_1引脚、LED1_2引脚同时为高电平时，三极管Q3、Q5均导通，双色发光二极管LED1中的DS1、DS2同时发光，产生黄光。

如图1及图7所示，主控模块的输出端连接着清洗模块的输入端，清洗模块采用超声波震荡器，清洗模块的CHK端为电压检测反馈信号，接入主控模块的PE5引脚，PWM端与主控模块的PE6引脚相连接，由主控模块输出高频信号，主控模块输出的PWM信号不能直接驱动超声波换能器LS1，必须通过功率放大才能驱动换能器LS1，主控模块输出的高频脉冲信号经高频变压器T3的放大产生两个反相的方波激励信号，该信号经稳压限幅后分别接到场效应管Q1、Q3的门极。正半周时，当Q1的门极驱动脉冲为高电平时，Q3的门极驱动脉冲必为低电平，则Q1饱和导通，Q3截止，电源电压通过Q1加到Q3的漏极上，然后通过C16、变压器T2的原边绕组及C17接地，形成C17充电回路。C15通过Q1、C16、变压器原边绕组放电，这样在变压器T2的副边感应一个正半周的脉冲电压。负半周时，Q3饱和导通，Q1截止，电源电压通过C15、变压器T2原边绕组、C17、Q3接地，行程C15充电回路。C17通过变压器T2原边绕组、C16、Q3放电，这样在变压器T2的副边感应一个负半周的脉冲电压，从而形成一个与主控模块的PWM端输出信号频率一致的放大了高频脉冲。超声波换能器要高效工作，必须使超声波发生器与换能器的阻抗相匹配，否则将导致超声波发生器与换能器性能的降低，阻抗匹配通过调整变压器T2原边和副边绕组的匝数比来实现。超声波震荡器是超声波在液体中传播时的声音聚变使液体发生强烈的空化和乳化现象，产生的微小空化气泡爆破产生强大的冲击力和负压吸力使顽固的污垢剥离并杀死细菌、病毒，具有无孔不入、无所不洗，且不损伤物品的特点，对各种形状的物体都能使其完好无损焕然一新，将鱼缸里的鱼捞出来后，启动清洗模块对鱼缸中的装饰石子等物体进行振荡清洗，清洗模块的PWM、CHK端分别与主控模块的PE6、PE5引脚相连接。

如图1、图8及图9所示，水位检测模块的输出端连接着主控模块的输入端，水位检测模块包括高水位检测和低水位检测，均采用DPSH-A型水位传感器，K1为高水位检测探头，K1电极远离水面，距离鱼缸的顶端10cm处，当水面远离K1电极时，K1和地之间的电阻很大，与R12共同对+5V分压，比较器U4的同相输入电压U+得到比反相输入电压U-高的电压，比较器U4输出高电平给主控模块的PD5引脚；向鱼缸中加水时，水淹没K1电极，电阻小，与R12共同对+5V分压，比较器U4的同相输入电压U+得到比反相输入电压U-低的电压，比较器输出低电平给主控模块的PD5引脚。K2为低水位检测探头，正常工作时，K2被水淹没，K2和地之间的电阻较小，与R23共同对+5V分压，比较器U3的同相输入电压U+得到比反相输入电压U-低的电压，比较器U3输出低电平，通过非门U5后输出高电平给主控模块的PD6引脚；缺水时，K2露出水面，K2的电阻很大，与R23共同对+5V分压，比较器U3的同相输入电压U+得到比反相输入电压U-高的电压，比较器U3输出高电平，通过非门U5后输出低电平给主控模块的PD6引脚。

如图1及图10所示，主控模块的输出端连接着抽水电机模块的输入端，抽水电机模块采用545水泵，545水泵采用12V直流电压供电，功率为10W，继电器采用SRD-5VDC-SL-C型号继电器，三极管Q2的集电极连接继电器K4的5引脚，继电器K4的3引脚接到+5V电源VCC上，三极管Q2的基极通过电阻R10连接至主控模块的PC2引脚，继电器K4的4引脚和5引脚两端并联二极管D2，用于消除继电器K4停电时引发的反向电动势，避免反向电势击坏三极管、扰乱其他电路；电阻R9和发光二极管LED2相串联后并联在继电器的4引脚、5引脚两端，电阻R9和发光二极管LED2构成继电器K4的状态彩灯。主控模块通过PC2引脚向MOTOR端发送高电平信号，三极管Q2导通，继电器K4得电，LED2发光，继电器K4的常开触点闭合，抽水电机B1通电，进行抽水传送给鱼缸；主控模块通过PC2引脚向MOTOR端发送低电平信号，三极管Q2截止，继电器K4两端由于无法产生电位差，使得继电器K4的常开触点断开，LED2熄灭，抽水电机B1断电，停止抽水工作。

如图1及图11所示，主控模块的输出端连接着排水电磁阀模块的输入端，排水电磁阀模块采用VDW21-6G-1-01型号电磁阀，继电器采用SRD-5VDC-SL-C型号继电器，三极管Q1的集电极连接继电器K3的5引脚，继电器K3的3引脚接到+5V电源VCC上，三极管Q1的基极通过电阻R7连接至主控模块的PC3引脚，继电器的4引脚和5引脚两端并联二极管D1，用于消除继电器K3停电时引发的反向电动势，避免反向电势击坏三极管、扰乱其他电路；电阻R8和发光二极管LED1相串联后并联在继电器K3的4引脚、5引脚两端，电阻R8和发光二极管LED1构成继电器K3的状态彩灯。主控模块通过PC3引脚向RLY端发送高电平信号，三极管Q1导通，继电器K3得电，LED1发光，继电器K3常开触点闭合，排水电磁阀模块S1通电，进行排水工作；主控模块通过PC3引脚向排水电磁阀模块的RLY端发送低电平信号，三极管Q1截止，继电器K3两端由于无法产生电位差，使得继电器K3的常开触点断开，LED1熄灭，排水电磁阀模块S1断电，停止排水工作，为了防止在排水时鱼缸中的鱼从排水电磁阀流出，在排水电磁阀上放置一层过滤网。

如图1及图12所示，主控模块的输出端连接着电动刷驱动模块的输入端，电动刷驱动模块采用L298N驱动芯片，L298N内部包含4通道逻辑驱动电路，即将逻辑控制电平进行功率放大，变为可以用于功率驱动的电压，具有工作电压高、输出电流大，产生的输出电压稳定、抗干扰能力强等特点。L298N是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含二个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电机。1和15和8引脚直接接地，4管脚VS接2.5到46的电压，它是用来驱动电机的，9引脚是用来接4.5到7V的电压的，它是用来驱动L298芯片的，6和11引脚是它的使能端，一个使能端控制一个电机，只有当它们都是高电平的时候两个电机才有可能工作，5，7，10，12引脚是L298N的信号输入端和主控模块的IO口相连，2，3，13，14引脚是输出端，输入端的5引脚和7引脚控制输出端2引脚和3引脚，输入端的10引脚和12引脚控制输出端的13引脚和14引脚。L298N的输入端用TL2521光耦进行输入、输出信号的隔离，L298N驱动芯片的IN1和IN2端分别通过光耦U5、U6进行输入信号的隔离，IN1_M端和IN2_M端分别连接到主控模块的PA3引脚和PA4引脚，用于控制电机的正反转，L298N驱动芯片的ENA_M与主控模块的PA5引脚相连接，用于控制电机的启停。电机采用57电机，电动刷驱动模块的OUT1端和OUT2端与电机相连接，用于驱动电机工作，电机的转轴连接有刷头，电机工作带动刷头转动，从而实现对排水电磁阀上的过滤网的清洗。

如图1、图13及图14所示，测温模块的输出端连接着主控模块的输入端，测温模块用于采集鱼缸中的水的温度值，并对水温进行调整，测温模块采用FH-BWF104F3990FB-R热敏电阻。FH-BWF104F3990FB-R热敏电阻是一种高精度玻封NTC热敏电阻器，其标准阻值为100K，通过35K的电阻分压，对热敏电阻端的电压通过ADC采样，由于选用温度传感器为非线性传感器，因此，通过查表的形式得到温度值，R9和C14构成了一个简单的无源低通滤波电路，ADC端传送给ADC0832的CH0端ADC0832芯片将模拟信号转换为电信号传送给主控模块进行处理，测温模块的CLK_M、DI_M、DO_M、CS_M端分别与主控模块PE1、PE2、PE3、PE0相连接。主控模块的输出端连接着控温模块的输入端，控温模块采用TR电热管，控温模块的OUT_H端与主控模块的PC4引脚相连接，当测温模块检测的温度低于设定温度时，主控模块的PC4引脚输出高电平，三极管Q2导通，使光耦隔离U1导通，继电器K1闭合，电热管R9、R10、R11、R12发热，鱼缸中的水加热，当测温模块检测到的温度达到设定温度时，主控模块控制控温模块停止加热。

如图1及图15所示，时钟模块的输出端连接着主控模块的输入端，时钟模块采用DS1302时钟芯片，DS1302附加有31字节静态RAM，采用SPI三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号和RAM数据。DS1302时钟芯片可提供秒、分、时、日、星期、月和年，一个月小于31天时可以自动调整，且具有闰年补偿功能。工作电压宽达2.5～5.5V。采用双电源供电，双电源包括主电源和备用电源，可设置备用电源充电方式，提供了对后背电源进行涓细电流充电的能力。DS1302用于数据记录，特别是对某些具有特殊意义的数据点的记录上，能实现数据与出现该数据的时间同时记录，因此广泛应用于测量系统中。其中Vcc1为备用电源，Vcc2为主电源，当Vcc2>Vcc1+0.2V时，由Vcc2向DS1302供电，当Vcc2<Vcc1时，由Vcc1向DS1302供电；SCLK为串行时钟输入；I/O为三线接口时的双向数据线；RST为输入信号，在读、写数据期间，必须为高。该引脚有两个功能：第一，RST开始控制字访问移位寄存器的控制逻辑；其次，RST提供结束单字节或多字节数据传输的方法。DS1302有关日历、时间的寄存器共有12个，其中有7个寄存器，其读时81h～8Dh，写时80h～8Ch，存放的数据格式为BCD码形式。时钟模块用于产生时钟信号给系统提供实时时间，时钟模块的SCLK引脚与主控模块的PD7引脚相连接；时钟模块的RST_D引脚与主控模块的PC0引脚相连接，RST_D引脚为输入信号，在读、写数据期间，必须为高；时钟模块的I/O引脚与主控模块的PC1引脚相连接。

如图1及图16所示，主控模块的输出端连接着显示模块的输入端，显示模块采用LCD12864液晶显示屏，显示模块用于显示温度值和时间，显示模块的D0、D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7端与主控模块的PF0、PF1、PF2、PF3、PF4、PF5、PF6、PF7引脚相连接，用来显示数据；显示模块的RS端与主控模块的PA0引脚相连接，用来控制数据命令；显示模块的R/W端与主控模块的PA1引脚相连接，用来控制读写操作；显示模块的使能端E与主控模块的PA2脚相连接；主控模块的PA0、PA1、PA2引脚用于控制显示模块中的数码管的选通状态；显示模块的LED+端通过电阻R4与主控模块的PC5引脚相连接，主控模块给显示模块提供恒电流；亮度检测模块的SRC口通过电阻R2与显示模块的LED-端相连接，并由OUT1_LCD端连接至主控模块的PC7引脚；显示模块的LED+端通过电阻R3连接至亮度检测模块的SNK口；显示模块连接着亮度检测模块，亮度检测模块采用LX1970可见光传感器，亮度检测模块的电流输出端SRC通过电阻R2与显示模块的LED-端相连接，电流吸入端SNK通过电阻R3与显示模块的LED+端相连接，并通过OUT1_LCD、OUT2_LCD、OUT3_LCD端与主控模块的PC7、PC6、PC5引脚相连接，以控制亮度检测模块的SRC端和SNK端与显示模块间的电流的通断；亮度检测模块的输出端连接着主控模块的输入端，亮度检测模块采用LX1970可见光传感器，LX1970可见光传感器用于接收可见光并转换成电流信号，SNK端、SRC端电流大小反映了亮度的高低，当环境亮度明显变暗时，LX1970能自动开启显示模块的背光源以提高显示器的亮度，LX1970可见光传感器将采集到的显示模块界面光电流经过高增益放大器送至两个电流输出端SRC和SNK端，主控模块通过判断SRC和SNK电流的大小，得到环境亮度值的大小，实现对显示模块背光亮度的自由调节，亮度检测模块的电流输出端SRC通过电阻R2与显示模块的LED-端相连接，电流吸入端SNK通过电阻R3与显示模块的LED+端相连接，并通过OUT1_LCD、OUT2_LCD、OUT3_LCD端与主控模块的PC7、PC6、PC5引脚相连接，以控制亮度检测模块的SRC端和SNK端与显示模块间的电流的通断，系统上电工作后，LX1970可见光传感器感测显示模块界面周围环境照度值，输出相应的电流值传送给主控模块进行判断，若检测到的环境照度值S>540 lx，则计算出需要调整值后，控制主控模块启动引脚E进行背光控制和对比度调节，否则，显示模块的对比度维持在一个恒定值；若检测到环境照度值S<325 lx，计算出需要调整值后，控制主控模块启动引脚E进行背光控制，若检测到的环境照度值为325 lx≤S≤540 lx，背光关闭，调整完成后，LX1970继续采集环境照度值进行下一轮的感测调节。

如图1及图17所示，主控模块的输出端连接着供氧模块的输入端，供氧模块采用SY-Q2增氧气泵，主控模块通过PD4引脚向供氧模块发送控制信号，供氧模块的JK1端接收到来自主控模块的PD4引脚的控制信号后，经过光耦U5和NPN三极管Q4，使继电器K5得电，接通SY-Q2增氧气泵，SY-Q2增氧气泵内部的工作原理为：当电磁铁线圈通电后，电磁铁产生磁力，将铁片吸合，带动皮碗运动，同时带动常闭触点断开，使电磁铁失去磁场，铁片在弹簧的作用下自动弹回原位，同时使常闭触点闭合，线圈通电，电磁铁产生磁力，吸合铁片，如此不断地重复以上运动，不断地带动皮碗吸气、排气，空气经气管输送到位于鱼缸中的气石，通过高温烧结增氧气石将空气送到鱼缸中，起到增氧的作用。

如图1及图18所示，主控模块的输出端连接着语音模块的输入端，语音模块采用WT588D语音模块，语音模块与主控模块采用三线串口控制模式，和标准的4线SPI不同，语音模块只接收主控模块发来的数据、指令和时钟信号，而不需要发送数据。在三线串口模式下，主控模块的PB1引脚与语音模块的YCLK端相连接，为时钟信号端；主控模块的PB2引脚与语音模块的YDATA端相连接，为数据接口端；主控模块的PB0引脚与语音模块的YCS端相连接，为片选信号端，主控模块的PB3引脚与语音模块的YRST端相连接，为复位端。

如图1及图19所示，主控模块通过通信总线连接着计算机，通信总线采用MAX232电平转换芯片，由于RS232信号的电平和主控模块串口信号的电平不一致，必须进行二者之间的电平转换。MAX232由单一的+5V电源供电，只需配5个高精度10μF/50V的钽电容即可完成电平转换，转换后的串行信号TXD，RXD直接与主控模块的串口连接。MAX232芯片的内部结构基本可分三个部分：第一部分是电荷泵电路，由1，2，3，4，5，6脚和4只电容构成。功能是产生+12V和-12V两个电源，提供给RS232串口电平的需要。第二部分是数据转换通道，由7，8，9，10，11，12，13，14脚构成两个数据通道。其中13脚R1IN、12脚R1OUT、11脚T1IN、14脚T1OUT为第一数据通道；8脚R2IN、9脚R2OUT、10脚T2IN、7脚T2OUT为第二数据通道；TTL/COMS数据从T1IN、T2IN输入转换成RS232数据从T1OUT、T2OUT送到计算机插头；计算机的插头的RS232数据从R1IN、R2IN输入转换成TTL/COMS数据后从R1OUT、R2OUT输出。第三部分是供电，15脚GND、16脚VCC。通信接口的T2IN、R2OUT脚分别与主控模块的PD3、PD2引脚相连接。

其主要工作原理为：电源模块将220V市电转换为12V直流电，通过调压模块将12V电压转换为+5V和+3.3V电压给系统供电，保证系统的正常工作，通过开关按键开启鱼缸控制系统，同时主控模块驱动彩灯发光，表示系统开启，同时营造灯光效果；鱼缸系统通过通信总线与计算机相连接，由计算机向主控模块发送控制指令，从而实现鱼缸的换水、清洗功能；在鱼缸需要换水时，主控模块向排水电磁阀模块发送控制指令，排水电磁阀模块打开排水电磁阀，在排水电磁阀上放置的过滤网，避免了鱼缸中的鱼从排水电磁阀中流出，水位检测模块中的低水位检测探头给主控模块传送低电平信号，主控模块判断鱼缸中的水排放完毕，主控模块驱动抽水电机模块进行抽水工作，抽水电机模块将储水箱中的水抽送到鱼缸中，当水位检测模块中的高水位检测探头给主控模块传送低电平信号，主控模块判断鱼缸中的水装满，停止抽水工作。测温模块用于检测鱼缸中的水温，当温度低于设定值时，主控模块驱动控温模块对水温进行加热，当达到设定温度值时，主控模块驱动控温模块停止工作。当鱼缸放满水后，主控模块控制供氧模块接通，通过增氧泵和气石为鱼缸中的水增氧。亮度检测模块用于检测周围环境中的光线信息，根据检测到的光线信息调节显示模块的背光，使显示模块能够清晰显示数据。时钟模块用于给系统提供实时时间，并通过显示模块进行显示，同时，时钟模块为系统提供定时功能，用户根据需要通过计算机端设定喂食时间，当喂食时间到达时，主控模块驱动语音模块播放“请及时喂食”的语音提醒，提醒用户进行喂食。鱼缸长时间使用后，放置在鱼缸中的装饰石子等物体会变脏，影响鱼儿的生存环境和美观，因此使用清洁功能对鱼缸进行清洁，将鱼缸中的鱼捞出，通过计算机控制主控模块驱动清洁模块工作，清洁模块发射超声波，对鱼缸中的装饰石子等物体进行振荡清洗，超声波在液体中传播时的声音聚变使液体发生强烈的空化和乳化现象，产生的微小空化气泡爆破产生强大的冲击力和负压吸力使顽固的污垢剥离并杀死细菌、病毒，超声波清洗后，驱动电动刷驱动模块工作，刷头将鱼缸中的装饰石子等物体进行刷动清洁，然后同时打开排水电磁阀进行排水，同时，刷头对排水阀上的过滤网进行清洁，保证脏水顺利排出。

上述的实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种智能鱼缸控制系统，包括电源模块及主控模块，其特征在于：所述主控模块为单片机，所述电源模块连接有调压模块，所述调压模块与主控模块相连，所述主控模块通过通信总线连接有计算机，所述主控模块连接有清洗模块，所述清洗模块为超声波震荡器。

2.根据权利要求1所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征在于：所述主控模块连接有开关按键，所述主控模块连接有彩灯，所述彩灯采用红绿双色三端发光二极管。

3.根据权利要求1所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征在于：所述主控模块连接有水位检测模块，所述水位检测模块包括高水位检测和低水位检测，所述水位检测模块采用水位传感器，所述主控模块连接有抽水电机模块，所述抽水电机模块采用水泵，所述主控模块连接有排水电磁阀模块，所述排水电磁阀模块为VDW21-6G-1-01型号电磁阀，所述电磁阀上放置有过滤网。

4.根据权利要求3所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征在于：所述主控模块连接有电动刷驱动模块，所述电动刷驱动模块为电机驱动芯片，电机驱动芯片连接有电机，电机的转轴上安装有刷头。

5.根据权利要求1所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征在于：所述主控模块连接有测温模块，所述测温模块为热敏电阻，所述主控模块连接有控温模块，所述控温模块为电热管。

6.根据权利要求1所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征在于：所述主控模块连接有时钟模块，所述主控模块连接有语音模块。

7.根据权利要求6所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征在于：所述主控模块连接有显示模块，所述显示模块采用液晶显示屏，所述显示模块连接有亮度检测模块，所述亮度检测模块采用可见光传感器，所述亮度检测模块与主控模块相连。

8.根据权利要求1所述的一种智能鱼缸控制系统，其特征在于：所述主控模块连接有供氧模块，供氧模块为增氧气泵。