题目名称                            恒温水族箱温控系统设计

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开题报告完成期限

        年      月      日至         年     月      日

一、选题的目的意义

　　 随着我国经济的发展和人民生活水平的大幅度提高，人们的消费观念变化很大，消费档次与水平都在提高，人们的生活品味越来越高，环境的个性化、环保化也越来越受到人们的重视，与之相关的休闲、居家装饰等行业相应的日显蓬勃发展趋势。人们开始渴望那大自然的宁静与和谐，而一个生机盎然、苍翠欲滴的鱼草水族箱不但可以给人带来无比宽松舒适的美感，更能调节居住环境，让人们感受那久违的大自然，让大自然的美景在自己的身边长存。水族行业正是在这种需求下应运而生的。

因此，根据当前市场的需求，以鱼缸中的水温、溶氧量、光照等的控制为研究对象，形成一套集多个功能为一体的控制系统。该设计不仅解决了人们在日常生活中对鱼缸的维护问题，还对利用高薪技术改造原有的普通家居的发展有一定的实际意义和研究价值。

二、国内外研究现状

　　现代的水族箱饲养始于1851年的英国万国工业博览会上。原始的水族箱只是有框架的水族箱，很简陋，水族箱的加热也只是底部为金属板的简单加热。现代电力技术使水族箱系统科技不断地发展，现在相同的人工照明、通风、过滤、水温加热等一整套控制系统的发明都成为可以相互协调的一个系统。水族箱应可长期存活，并仿照天然栖息环境。

    我国水族箱控制系统的发展起步比较晚。二十世纪八、九十年代中国的改革开放，随着人们的生活水平的提高，观赏鱼水族箱开始进入人们的生活中，近年来其快速发展的状况使其成为一股新兴的经济力量受到经济界及业内人士的关注。如今是国际水族产品看中国，许多国外大的采购公司都盯准中国这个市场，把长远的目标放在中国。而在刚开始的饲养过程中，水族设备市场上的鱼缸控制系统都是功能比较简单的设备。如水族箱温度的控制，人们采用的是加热棒进行加热控制，由于加热棒本身采用双金属片温控以及手工控制加热棒的启停，造成温度控制精度较差，无法进行准确的供热，对于水温的恒温控制造成了难度。再如水族箱的供氧问题，由于水溶解氧的特性决定，水中氧气的浓度是有限度的，达到水中氧气一定的程度时，或者鱼缸内鱼量密度不高时，即使是在夏天时节也没有必要一直充氧可以采用间隔充氧和换水，否则再进行充氧都是多余的，也必然浪费大量的电力资源.

    国内人们对生活、家居品味的追求愈加重视，体现在经济形态中就是与之相关的休闲、居家装饰等行业日趋蓬勃发展之势。居住、工作环境的生动化、温馨化也越来越和人的精神、情操、新的生活观念紧密地联系在一起。休闲水族行业也正是在人类的这种需求下应运而生，并且近年来其快速发展之状况使其已经成为一股新兴的经济力量受到经济界及业内人士的关注，据最新资料显示：水族产品的日渐丰富，水族市场更加繁荣昌盛，水族行业产业规模的年增长率达到13.8%，仅北京就由传统的几个小市场，发展成8个大规模的市场。其市场空间的拓展速度也昭示着将有更多的投资机会点在这种新的经济形势下诞生。如今是国际水族产品看中国，许多国外大的采购公司都盯准中国这个市场，把长远的目标放在中国[2]。随着鱼缸产业迅猛发展，巨大的鱼缸市场的需求也极大推动了国内外各种鱼缸控制设备的研发和生产。

　　因此，一些电路简单，能可靠工作和“自动间歇”的控制器也随之产生。扩展到鱼缸内其他参数的控制，市场上陆续出现了与鱼缸相关的控制设备。如鱼缸间歇充氧定时器、鱼缸自动恒温器、鱼缸灯光自动控制器等。由于这些设备的均各自独立工作，独立控制相应的环境参数，所以一个鱼缸中需配置几个独立的控制设备；而这些独立控制设备的价格一般都在100~200元，如果配齐整套控制设备，价格大概在1000~1500之间；因此，多功能型的鱼缸控制器的开发也受到了很多厂商的关注，陆续出现了多种为水族行业优化制作的多功能控制器，这些仪器集温度、灯光、充氧、报警等控制功能于一体。功能设计上追求性能稳定可靠安装、调试、维护方便。此外，这些控制器不仅可以广泛应用于家庭观赏鱼缸的养护管理；而且也适用于水族养殖业，尤其是宾馆、饭店、展厅、居家等对水系要求较高的观赏和经济水生物的养护。

三、主要研究内容

　　本课题拟议ATMEL公司生产的AT89C52单片机为核心，同时结合传感器技术，设计一套适合各类水族箱的水位高度、水温度和水中氧气浓度为主要控制对象的水族箱智能控制系统。

　　本课题的主要任务是研制一套单片机系统，并使这套单片机系统可实现对水族产品进行智能控制和管理。整套系统能够完成鱼缸水质及环境参数的自动测量和智能控制。

本课题研究设计的控制系统主要特点是：

　　采用单片机控制设计，实现水族箱自动充氧、自动换水、冷热自动恒温、状态显示。大大提高智能化控制的能力，不仅降低了资源耗费，同时也降低了人力的付出。

　　人机操作界面采用数码、LED指示显示；操作设置实现多级菜单显示的方法。操作简单、方便，极具人性化特点。

　　产品整体设计具有技术的通用性，贴近实际的应用，易于推广和大规模生产。

根据系统要求和拟完成的功能特点，本课题研究的主要内容有：

总体设计：首先按照系统的应用场合，工作环境，控制对象等确定合理的设计方案，权衡利弊，仔细划分软件部分和硬件部分各自应完成的功能，形成系统的研究模型。

硬件设计：由于现在市场上各种芯片种类繁多，而且不断在推陈出新，因此必须按照系统要求，根据“性价比最高”原则，选择既适合于本系统，又运行可靠的芯片和元器件，进而设计出最合理的硬件电路，通过实验随时对电路图进行修改，最终调试无误后，再制成印制电路板。

软件设计：利用模块化的程序设计方法，把系统应用程序按照整体功能划分为若干相对独立的程序模块，绘出程序流程图，各个模块单独进行设计，利用单片机C语言编程。

四、毕业论文（设计）的研究方法或技术路线

　　在设计开发过程中，严格遵循科学的研究方法，从课题的选择、系统功能规划、电路原理图设计、电路板设计、软件控制流程设计、软件程序设计等几大步骤逐一完成。具体的步骤分析如下所示。

课题的分析

　　1、总体论证：项目调研，可行性分析选定系统组成方案

　　2、总体设计：系统功能分配单片机系统的选型

　　3、硬件开发：元器件的配置，绘制硬件原理图设计印制电路板图，电气检查

　　4、软件开发：绘制软件功能框图，确定算法系统资源分配，编程，调试

五、 主要参考文献与资料

[1]张羽等. 单片机原理及应用 机械工业出版社 2007

[2]楼然苗. 单片机课程设计指导 电子工业出版社 2007

[3]潘永雄．新编单片机原理与应用．西安电子科技大学社 2003

[4]李莉等. C语言程序设计教程 科学出版社 2007

[5]康华光编，《电子技术基础.数字部分（第四版）》 高等教育出版社2003年3月

[6]康华光编.电子技术基础.高等教育出版社，2000

[7]李朝青.单片微机原理及接口技术.北京:北京航空航天大学出版社，2008

[8]董平，电子技术试验，北京：电子工业出版社，2003-8

[9]吴征鎧，罗兴华，精密恒温器设计的几个问题，复旦学报，2008；

[10]陈有卿，实用555时基电路300例，北京：中国电力出版社，2005；

[11]王熤东，传感器应用技术，西安：西安电子科技大学出版社，2006；

[12]邹其洪，电工电子实验与计算机仿真，北京：电子工业出版社,2003；

[13]刘修文，实用电子电路设计制作300例，北京：中国电力出版社，2005；

14]李开春．小小水族箱装着大世界[N]．宠物世界，1998：10-20

[15]毛谦敏．单片机原理及应用系统设计[M]．北京：国防工业出版社，2005：08

[16]字符液晶1602[EB/OL]．百度百科．(2010-12-27)[2011-09-12]

[17]温度传感器DS18B20．百度百科．(2010-12-25)．[2011-09-13]

[18周美娟,肖来胜.单片机技术及系统设计 [M]. 北京：清华大学出版社，2007

[19葛华.多功能观赏鱼缸智能控制系统的设计[D].南京：东南大学机械工程学院2010.5

[20]戴佳,戴卫恒.51单片机C语言应用程序设计实例精讲[M].北京：电子工业出版社，2008.1

[21]浮球液位开关[EB/OL].百度百科.(2009-12-26)[2011-05-20]

六、 指导教师审批意见

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　签名：

                                                             年    月    日