CN211020580U - 一种基于单片机的家用智能鱼缸 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种基于单片机的家用智能鱼缸，包括温度传感器、光敏传感器、超声波传感器、单片机、显示电路、加热器控制电路、蜂鸣器报警电路和增水泵，所述温度传感器、光敏传感器和超声波传感器均与单片机连接，所述单片机同时与显示电路、加热器控制电路、蜂鸣器报警电路和增水泵连接；本实用新型电路设计简单但可靠性高，采用单片机为控制系统搭配各种传感器，实时监测鱼缸内的水温、亮度和水位，从而对加热器、蜂鸣器和增水泵进行自动化控制，完成对鱼缸的日常养护。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种鱼缸，具体涉及一种基于单片机的家用智能鱼缸。
背景技术
现如今，热带观赏鱼已经走进我们的日常生活中，成为我们家庭中的重要组成部分，它可以带给我们很多快乐，陶冶情操，同时也可以缓解我们在工作中和学习中的压力。在为热带观赏鱼创造一个美好优越的居住环境的同时也让我们体会到了喂养鱼的乐趣。
由于我们的生活水平提高了，我们的消费观，消费水平和档次也相应的提高了，所以我们对热带鱼生活的环境即鱼缸也有着比较高的要求，不能光光只是用来给热带观赏鱼提供住所，更要在给其提供住所的同时美化我们家中的环境，成为家中的室内饰品。鱼缸不仅仅被我们认为是一个养动植物的空间，更是对大自然的一个完美诠释和缩影，是比较完善的食物链系统。于是，我们就对鱼缸有比较多的功能性要求。近些年来，市场上也出现了很多以水草，热带鱼为主的鱼缸被推广出来，也深受广大群众的喜爱，但是由于养护技术不完善或者是自动化程度不高，从而面临着“草枯鱼亡”的场面。因此，需要以家用鱼缸设计和养殖护理为背景，把鱼缸内的水温和亮度的控制作为基本参数，对鱼缸内日常养护进行自动化的控制并展开研究。
这项研究不仅可以改造原有的家用鱼缸系统功能，同时也对改变水产养殖鱼虾方法有着重大的研究意义和借鉴价值，还对智能家居方面产品的进一步研究和生产有着很大的参考作用。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足提供一种电路设计简单但可靠性高、稳定可靠的基于单片机的家用智能鱼缸，本基于单片机的家用智能鱼缸采用单片机为控制系统搭配各种传感器，实时监测鱼缸内的水温、亮度和水位，从而对加热器、蜂鸣器和增水泵进行自动化控制，完成对鱼缸的日常养护。
为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：
一种基于单片机的家用智能鱼缸，包括温度传感器、光敏传感器、超声波传感器、单片机、显示电路、加热器控制电路、蜂鸣器报警电路和增水泵，所述温度传感器、光敏传感器和超声波传感器均与单片机连接，所述单片机同时与显示电路、加热器控制电路、蜂鸣器报警电路和增水泵连接；
所述加热器控制电路包括接口J2、继电器K1、二极管D1、三极管Q1、电阻R4和电阻R5，所述接口J2用于连接加热器，接口J2还同时与12V供电电源和继电器K1连接，所述继电器K1的线圈一端同时与5V供电电源和二极管D1的负极连接，继电器K1的线圈的另一端同时与二极管D1的正极和三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的基极通过电阻R5与单片机连接，三极管Q1的基极通过电阻R4与地线连接，三极管Q1的发射极连接地线。
作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述温度传感器采用DS18B20数字温度传感器。
作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述光敏传感器采用GM5539光敏传感器。
作为本实用新型进一步改进的技术方案，超声波传感器采用HC-SR04超声波测距模块。
作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述蜂鸣器报警电路包括电阻R6、电阻R7、电容C5、电容C6、电容C7、三极管Q2和蜂鸣器U6，所述蜂鸣器U6的两端与电容C6并联，蜂鸣器U6的一端连接电源且该端通过电容C5连接地线，蜂鸣器U6的另一端与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极连接地线，三极管Q2的基极通过电阻R6连接单片机，三极管Q2的基极通过电容C7连接地线，三极管Q2的基极通过电阻R7连接地线。
作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述显示电路包括显示屏LCD1602，所述显示屏LCD1602的引脚1和引脚16均连接地线，显示屏LCD1602的引脚2连接5V供电电源和滑动变阻器R1的一端，显示屏LCD1602的引脚3连接滑动变阻器R1的滑动端，滑动变阻器R1的另一端连接地线，显示屏LCD1602的引脚4至引脚15均连接单片机，显示屏LCD1602的引脚15连接5V供电电源。
作为本实用新型进一步改进的技术方案，所述单片机采用STC89C51单片机。
本实用新型的有益效果为：所述的智能鱼缸实现了真正意义上的智能化，采用单片机为控制系统搭配各种传感器，实时监测水的质量：温度、亮度以及水位，从而对加热器、蜂鸣器和增水泵进行自动化控制，完成对鱼缸的日常养护。与现有技术相比，本电路设计极为简单，可靠性高。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的电源电路原理示意图。
图3为本实用新型的显示电路原理示意图。
图4为本实用新型的光敏传感器电路原理示意图。
图5为本实用新型的温度传感器电路原理示意图。
图6为本实用新型的加热器控制电路原理示意图。
图7为本实用新型的蜂鸣器报警电路原理示意图。
具体实施方式
下面根据图1至图7对本实用新型的具体实施方式作出进一步说明：
如图1所示，一种基于单片机的家用智能鱼缸，包括温度传感器、光敏传感器、超声波传感器、单片机、显示电路、加热器控制电路、蜂鸣器报警电路、增水泵和电源电路，所述温度传感器、光敏传感器和超声波传感器均与单片机连接，所述单片机同时与显示电路、加热器控制电路、蜂鸣器报警电路和增水泵连接；电源电路用于为其他电路进行供电。
温度传感器则是用于检测鱼缸中水的实时温度。光敏传感器在自动照明能够实现当环境亮度比较低时，点亮二极管对鱼缸内进行补光；当环境亮度比较高时，熄灭二极管。当水温较低或较高时，在单片机的控制下，蜂鸣器报警电路便会启动，同时加热器也会工作。当水位低于设定的水位时，在单片机的控制下，增水泵启动工作，当水位达到设定的水位时，增水泵便会停止工作。
电源电路如图2所示，采用L7805，用于将12V的直流电源转换为5V的直流电源。
如图3所示，所述显示电路包括显示屏LCD1602，所述显示屏LCD1602的引脚1和引脚16均连接地线，显示屏LCD1602的引脚2连接5V供电电源和滑动变阻器R1的一端，显示屏LCD1602的引脚3连接滑动变阻器R1的滑动端，滑动变阻器R1的另一端连接地线，显示屏LCD1602的引脚4至引脚15均连接单片机，显示屏LCD1602的引脚15连接5V供电电源。
其中显示屏LCD1602的DB0-DB7接在单片机的P0口，显示屏LCD1602上的E（使能端）接单片机的P3.4，RS接单片机的P3.5，RW接低电平。VDD接电源，VSS接地。LCD1602的优点是体积小，能耗低，辐射小。其运用了两片极化材料中的液体水晶溶液，当电流通过时该液体可以使水晶重新排列从而完美成像。本实施例采用的是LCD1602的液晶显示屏。1602液晶也被我们称之为1602字符型液晶，其主要用途就是用来显示数字、符号等的点阵型液晶模块，每个点阵字符位都能用来显示一个字符。显示电路用于在单片机的控制下将DS18B20数字温度传感器检测到的温度实时显示到液晶显示屏LCD1602上。可以讲实时温度显示出来。
如图4所示，所述光敏传感器采用GM5539光敏传感器。通过光敏电阻GM5539对外界的检测继而控制发光二级管的点亮和熄灭。
光敏电阻GM5539是光电传感器，其主要功能是将光的强弱程度转换成对应的电阻值。其工作原理是利用内光电效应，主要用于对光的测量和控制在自动化控制电路里，还有家用电器的调光系统中应用很广泛。光敏电阻的结构通常是由光敏层、电极等构成。通常采用喷涂等方式在绝缘层上制作很薄的电极，再接出引线，把它封装在具有透光镜的密封壳里面，为的是避免因为天气和环境的原因使得传感器内部进入潮气，进而影响光敏电阻的灵敏度。光敏电阻其实相当于一个可调电阻，通过分压值，然后用单片机进行检测这个电压的高低电平，当入射光强度越强，电阻值越小，其两端电压就减小；当入射光强度弱时，电阻值越大，此时其两端电压就增大。光敏电阻接到单片机的口P1.2。
如图5所示，所述温度传感器采用DS18B20数字温度传感器。
温度传感器是能够感受到温度的。并将其转换成可以用的输出信号的传感器。按照传感器测量方式可以分为接触式和非接触式两类。DS18B20为目前市场上常用的数字温度传感器，它属于接触式的传感器。它输出数字信号，精度较高，且抗干扰的能力比较强。DS18B20的输入引脚接到单片机的P2.0。
超声波传感器采用HC-SR04超声波测距模块。
如图6所示，所述加热器控制电路包括接口J2、继电器K1、二极管D1、三极管Q1、电阻R4和电阻R5，所述接口J2用于连接加热器，接口J2还同时与12V供电电源和继电器K1连接，所述继电器K1的线圈一端同时与5V供电电源和二极管D1的负极连接，继电器K1的线圈的另一端同时与二极管D1的正极和三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的基极通过电阻R5与单片机连接，三极管Q1的基极通过电阻R4与地线连接，三极管Q1的发射极连接地线。加热器控制电路过继电器模组的通断来控制加热器的开启和停止。
图6的单片机P2.1接通后，电路工作，k1是继电器，继电器线圈得电，常开触点断开，常闭触电闭合，加热那条路接通12V电源，加热器（加热棒）开始加热。
如图7所示，所述蜂鸣器报警电路包括电阻R6、电阻R7、电容C5、电容C6、电容C7、三极管Q2和蜂鸣器U6，所述蜂鸣器U6的两端与电容C6并联，蜂鸣器U6的一端连接电源且该端通过电容C5连接地线，蜂鸣器U6的另一端与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极连接地线，三极管Q2的基极通过电阻R6连接单片机，三极管Q2的基极通过电容C7连接地线，三极管Q2的基极通过电阻R7连接地线。蜂鸣器报警电路由蜂鸣器构成，接入单片机的I/O口，通过单片机的引脚可以直接控制，从而驱动蜂鸣器工作。当鱼缸的温度过高或过低的时候，蜂鸣器报警电路便会工作。以便达到实时监控的目的。
图7中电源正极端会加一个电容C5后接地，起到滤波作用，给BUZZ蜂鸣器U6并联电容C6是为了改善音效。三极管Q1起到开关作用，单片机的P1.1口与蜂鸣器报警电路相连，当三极管Q1的基极高电平时，三极管Q1饱和导通，使蜂鸣器U6响，反之，不响。
本实施例的单片机采用STC89C51单片机。单片机与增水泵可以直连。
本实施例的智能鱼缸，结构简单，使用方便，采用DS18B20数字温度传感器、GM5539光敏传感器、等多种传感器。配合电源电路、增水泵、防水加热棒（即加热器）。根据不同的鱼的种类，设定好鱼所需要的水温，误差一般控制在2℃以内，DS18B20数字温度传感器检测水温并发送信号到单片机，当DS18B20数字温度传感器检测到的水温远低于设定的温度时，单片机通过加热器控制电路控制加热器（即加热棒）工作，当水温达到设定温度时，单片机通过加热器控制电路控制加热器停止工作。光敏传感器检测鱼缸亮度并发送信号到单片机，当光线较暗时，单片机控制发光二级管工作。HC-SR04超声波测距模块包含两块电路结构，该模块包含两部分，一部分是超声波发射电路，另外一部分是超声波接收电路，单片机程序中需要提供一个10uS以上的脉冲出发信号，HC-SR04超声波测距模块将会自动循环发出8个40KHZ周期电平并检测回波，自动检测是否有信号返回；一旦检测到回波信号则向单片机输出回响信号。回响信号的脉冲宽度与所测距离成正比，测试公式如下：测试距离=高电平时间*声速（340M/S）/2。HC-SR04超声波测距模块包括芯片STC11、MAX232、TL074，其中STC11用于发射信号，因为单片机发出的信号很弱，所以还需要MAX232做电平转换，从而提高发射功率。TL074是对接收的超声波波形进行滤波、放大、解调，然后将得到的信号传入单片机中。其整个过程在单片机内部完成。我们只需要控制HC-SR04超声波测距模块的引脚即可。
本实用新型的保护范围包括但不限于以上实施方式，本实用新型的保护范围以权利要求书为准，任何对本技术做出的本领域的技术人员容易想到的替换、变形、改进均落入本实用新型的保护范围。
Claims (7)
1.一种基于单片机的家用智能鱼缸，其特征在于：包括温度传感器、光敏传感器、超声波传感器、单片机、显示电路、加热器控制电路、蜂鸣器报警电路和增水泵，所述温度传感器、光敏传感器和超声波传感器均与单片机连接，所述单片机同时与显示电路、加热器控制电路、蜂鸣器报警电路和增水泵连接；
所述加热器控制电路包括接口J2、继电器K1、二极管D1、三极管Q1、电阻R4和电阻R5，所述接口J2用于连接加热器，接口J2还同时与12V供电电源和继电器K1连接，所述继电器K1的线圈一端同时与5V供电电源和二极管D1的负极连接，继电器K1的线圈的另一端同时与二极管D1的正极和三极管Q1的集电极连接，所述三极管Q1的基极通过电阻R5与单片机连接，三极管Q1的基极通过电阻R4与地线连接，三极管Q1的发射极连接地线。
2.根据权利要求1所述的基于单片机的家用智能鱼缸，其特征在于：所述温度传感器采用DS18B20数字温度传感器。
3.根据权利要求1所述的基于单片机的家用智能鱼缸，其特征在于：所述光敏传感器采用GM5539光敏传感器。
4.根据权利要求1所述的基于单片机的家用智能鱼缸，其特征在于：超声波传感器采用HC-SR04超声波测距模块。
5.根据权利要求1所述的基于单片机的家用智能鱼缸，其特征在于：所述蜂鸣器报警电路包括电阻R6、电阻R7、电容C5、电容C6、电容C7、三极管Q2和蜂鸣器U6，所述蜂鸣器U6的两端与电容C6并联，蜂鸣器U6的一端连接电源且该端通过电容C5连接地线，蜂鸣器U6的另一端与三极管Q2的集电极连接，三极管Q2的发射极连接地线，三极管Q2的基极通过电阻R6连接单片机，三极管Q2的基极通过电容C7连接地线，三极管Q2的基极通过电阻R7连接地线。
6.根据权利要求1所述的基于单片机的家用智能鱼缸，其特征在于：所述显示电路包括显示屏LCD1602，所述显示屏LCD1602的引脚1和引脚16均连接地线，显示屏LCD1602的引脚2连接5V供电电源和滑动变阻器R1的一端，显示屏LCD1602的引脚3连接滑动变阻器R1的滑动端，滑动变阻器R1的另一端连接地线，显示屏LCD1602的引脚4至引脚15均连接单片机，显示屏LCD1602的引脚15连接5V供电电源。
7.根据权利要求1所述的基于单片机的家用智能鱼缸，其特征在于：所述单片机采用STC89C51单片机。
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