2.开发技术和原理的相关知识
2.1开发设计目标
一种集温度检测和控制、水位感应（液位传感）、计时投食和数据显示的一体化智能鱼缸控制体系。能够实现温度检测，当温度低于最低温度时间加热，并且能够自动控制加热温度，能够感应水位状态自动加水和定时给鱼缸投食。
2.2 开发设计使用技术和原理
2.2.1嵌入式技术
本项目采用嵌入式设计，软件和硬件结合实现所设计的功能，其响应速度快、可独立运行的优点在开发方面有着优势，本智能鱼缸控制系统的设计使用52单片机，其存储量比51单片机更大。
2.2.2传感器技术
传感器技术在现代开发设计上起到稳定可靠的技术基础和技术保障，现代各个领域的研发都设计传感器技术，传感器技术在各个领域的研发设计上提供了可靠准确而实时的数据技术保障，例如温度传感器、距离传感器、光线传感器、压力、液位湿度传感器等。传感器技术得到普遍利用，传感器不仅可以代替我们人体手动测量数据，更能高效准确地得到我们人体无法直接感受到的信息。可以直接取代人体自身感官。无论在航空军事等顶尖技术领域还是在农业和家居等日常领域，传感器技术都是属于获取数据信息技术的基础。本项目设计的智能鱼缸控制系统也广泛运用到了传感器技术。
3.基于单片机的智能鱼缸控制系统的总体设计
3.1智能鱼缸控制系统的基本组成
3.1.1系统的构成部分
系统主要分为水温检测调节模块、液位检测控制模块、计时投食模块、系统显示模块4个功能模块，各个模块设计：
水温检测调节模块：系统可手动设定最高温度和最低温度的温度区间、由DS18B20数字温度传感器检测到当前温度，实现信号转换，将温度信号转换为数字信号，然后通过已写入控制核心的程序进行识别和检测到当前温度不在所设定的最高温度到最低温度的范围内且低于所设定的最低温度时，加热器启动并进行加热，加热所设定的温度区间中的最高温度时停止加热，以此来保持温度在所设的温度区间值内。
液位检测控制模块：常用的液位检测模块有超声波检测（使用超声波水位计）和使用液位传感器检测，超声波检测有着精确度高、检测水位的过程中受影响因素少等特点、但是超声波水位计价格昂贵，多用于精密度要求高的高分子液位检测，基于成本考虑，本设计采用的是液位传感器df-893，通过两个液位传感器一个检测最高水位一个检测最低水位，其工作原理与温度检测相似，当液位传感器检测到鱼缸水位在两个液位传感器中间时，不进行其他工作，当水位低于最低水位时，传感器将检测到的水位信号值转化为数字信号，再由单片机识别、控制执行电路进行水位的增加，当水位到最高水位时，停止加水。
计时投食模块：系统可以手动设定投食时间，当计时器检测到达到投食时间的时候，由单片机控制执行电路投食。
系统显示模块：系统的各个既定和设定参数显示在LCD1602，包括温度，投食时间等。
3.2需求分析
3.2.1功能性需求
智能鱼缸控制系统是以鱼缸环境的控制和调节为主，其系统的主要功能是对水温检测和调节，水位的检测和调节，定时投食等自动化操作，集成以自动鱼缸内温度环境的检测调节、水位的检测和调节、自动喂食等一体化的智能鱼缸控制系统。
3.2.2系统的功能流程
本设计的智能鱼缸控制系统功能流程图如图3.1所示。
图3.1 系统功能流程图
4.系统设计概要
4.1总体设计
智能鱼缸控制系统的设计分为每个功能模块的硬件部分和由单片机控制的软件部分。硬件部分包括对时间，温度和液位的感知，并传送所有信息到控制端。软件部分包含信号的转换，分析温度和液位的临界值、时间的分析，并将得到的信号转换为电信号，控制温度、液位、电机喂食的实现。
4.4系统的软件设计
根据系统功能要求，基于系统硬件电路设计了智能鱼缸控制系统。C语言作为本次设计开发所使用的程序。根据本次系统设计的软件设计思路，将整个系统划分为多个模块，包括系统的主程序、系统的中断、包括实时温度值和时间倒计时的数值获取模块、鱼缸生存环境其余参数的获取模块、按键控制功能对应按键的程序等。
5.系统软硬件详情设计
5.1单片机的设计
5.1.1单片机型号选择
本智能鱼缸控制系统使用的单片机是52单片机，在使用方式上STC89C52和STC89C51没有明显区别，STC89C52更像是后者的升级版。STC89C52的结构图如图5.1和图5.2所示。
图5.1 STC89C52结构图
图5.2 STC89C52引脚图
5.2.3液位检测模块
本智能系统的液位检测模块设计采用液位传感器df-893。液位传感器的工作原理是当df-893的上下检测口是否检测到水位，检测到液位信号的时候传送信号到单片机，其电路设计如图5.8所示。
图5.8 液位检测模块电路图
5.2.4温度检测控制模块
本设计的智能鱼缸控制系统，鱼缸这种鱼类生活的环境对温度有着很高标准的要求，所有设计的控制系统在温度精确度上有着高要求，自然也需要具有高精度，并且可以返回准确的温度值的温度传感器。根据对热带鱼和其他观赏鱼生活环境的温度收集和分析，得到大部分鱼类的生活环境温度范围为负5摄氏度到正50摄氏度之间，数字温度传感器测量误差为负5摄氏度至50摄氏度的精度是正负5摄氏度。而且温度传感器需要具有可观的抗干扰能力，否则在温度检测方面，精确值得不到保障。综合各项因素和需求，本设计使用的温度传感器型号为DS18B20。
DS18B20介绍:DS18B20是一种数字温度传感器，其优点是体积小不占地方，精确度高，不易受到感受等。DSl8820只读存储器存储中的64位序列号的作用是标识不同的DSl8820，因此可以将多个DSl8820连接到总线以一起工作。关闭系统电源后，仍可以保存配置寄存器中存储的数据，因为它们是非易失性可擦除程序寄存器（EEPROM）。DS18B20的方框图如图5.9所示
图5.9 DS18B20的方框图
6.系统测试
6.1系统功能测试
6.1.1LCD1602显示和数字温度传感器DS18B20温度检测测试
开启系统，显示温度为26.2摄氏度，如图6.1所示。
图6.1 温控检测初始值
设定温度区间为30摄氏度到40摄氏度区间，实时温度检测为27模拟加热
红灯亮，如图6.2所示。
图6.2 温度达不到最低温度，模拟加热
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