鱼缸自动控制系统 一、 前言 在学习完自动控制和计算机控制之后，让我对控制系统有了一些了解，加上前期学的模拟电子、数字电子学及还在学习的单片机课程，使我产生了想自己设计一个自动控制系统的愿望。因为喜欢养鱼，所以选了《鱼缸自动控制系统》的题目。 二、 系统概述 喜欢养鱼（特别是养热带鱼）的人都知道管理一个水族箱是一件非常耗费精力的工作，现在市场上虽然有了过滤器、加热器、加氧泵等改善水质的设备，但是它们大多是非智能化的、单独工作的器件。而我的想法是把现有的器件以计算机控制的思想集中管理，使之“智能化”。 三、 系统设计 本系统的控制对象为鱼缸，控制的目的是能使系统自动调节，以提供水族最适宜的水质及生活环境。下面从系统控制参数、计算机控制部件设计及控制对象的设计等方面来说明本系统。 （一）、控制参数： 在饲养热带鱼时我们需要注意的水质及环境参数有：水的容氧量、杂质含量、水温、PH值、水硬度等。环境参数有灯光、鱼的饵料等。 被控参数 相应的处理措施 备注 水容氧量 计算机控制氧泵起停 杂质含量 计算机控制过滤器起停 在简单系统中采取定时起停的方法 水温 计算机控制加热器起停 水PH值 计算机控制加入相应化学药品 PH值过小添加弱碱或强酸弱碱盐 PH值过大添加弱酸或强碱弱酸盐 水硬度 计算机控制加入相应化学药品 硬度过小添加Mg或Ca离子的盐 硬度过大添加石灰苏打或磷酸钠 灯光 计算机定时控制灯的开启与熄灭 定时起停 鱼饵料 计算机定时控制投放饵料 定时的投放 （二）计算机控制部件设计 1、系统框图 2、硬件选择：MCS51系列单片机中的8051单片机。8051有4KB片内ROM和128B 片内RAM。对于本系统应该够用，所以不用额外扩展存储器及IO接口。A/D、D/A转换器。及相关模拟或电子开关。还要用到选择器（MUX）。 3、硬件连接图（未完成） 在输入端：各个现场信息传感器连入MUX，然后连放大、保持等电路后接入A/D转换器然后接入单片机IO口。其中MUX、放大、保持A/D转换都受单片机程序控制。 在输出端：单片机的IO口经过D/A转换接控制开关。（可能还得要将电平信号转化为脉冲信号的电路）。 4、软件流程图及实现（未完成） （三）控制对象的设计。 在整个系统中将控制对象分为两类： 1、 需要一点一点投放化学药品或者饵料的部件。这类对象有水温、水硬度和饵料的投放。我的设计是把各种物品粉末化，装在一排盒子里，然后在每个盒子下面设计一个导槽，使之能流出粉末。控制盒子是否流出药品的是一系列电子开关。在每个导槽上设计一个插板，插板的另一端为垂直的一块铁片。在这块垂直与插板的铁片附近做一系列导线圈。当要使这个盒子里的粉末流出时，只须让导线圈通过一个电脉冲，有电磁效应就可以吸引铁板，使插板抽出，粉末流出。根据具体情况确定药品的浓度和漏出口的大小。这样，此控制机械部件对计算机控制部件来说，就是一个开关，只须给出电信号就可以。 2、 直接控制其工作状态起停的部件。这类控制对象有对含氧量、杂质含量、水温和灯光的控制。它们只须计算机控制部件给出电信号，就可以控制其工作状态。 四、 对系统设计提出的几点想法： 1、 多路复用：对各个传感器或者从CPU发出的信号采用分时复用的办法来使用各个硬件资源。 2、 在投放药品粉末时一次要少投一些，不断检测、修正，以达到所要求的指标。 3、 关于系统多长时间检测一次各个指标的问题，有两个办法： 定时检测：比如每两个达标状态之间隔半小时检测一次，而不达标状态之间隔5分钟检测一次。 计算检测：给各项指标设定一个标准值，用检测结果与标准值比较，将这两相的差值与时间之间设定一个函数关系。用以决定是否现在做出相应处理或者与下次检测要间隔多长时间。 五、 总结与讨论 现在只是对这个系统有个初步构想。在其中肯定还有许多问题和错误，希望能有机会亲自动手实现自己的设计。 本例是一个鱼缸生态自动控制系统，其实人也一样，可以做稍许改动后变成为人类服务的系统。比如可以智能的控制人类生活的小环境。可以控制建筑内的温度、光照、空气质量等等。