盛群杯单片机技术报告.doc

)第七届“盛群”杯天津市大学生单片机应用设计竞赛技术报告书参赛队伍编号：12TJ-2595作品名称：鱼缸自动投饵和温控系统参赛学生：姓名学校专业年级叶嘉民天津工业大学测控技术与仪器大三刘帅天津工业大学测控技术与仪器大三梁俊超天津工业大学测控技术与仪器大三张云柯天津工业大学测控技术与仪器大三指导老师：姓名学校学院（系）李大鹏天津工业大学机械工程学院联络人：姓名：叶嘉民电话址：天津工业大学东苑5#1431Email：616212459提交日期： 2012 年 1月 4日目 录一、摘要 3二、作品介绍 3三、工作原理 3四、作品功能、特色 4五、作品结构 5（一）硬件部分 5（二）软件部分 6六、设计方式 6七、测试方式 7（一）硬件测试.7（二）软件测试.7（三）实物测试.7八、操作方式、使用手册 7九、附录 7（一）未来开发方向 7（二）参考资料 7（三）其它一、摘要随着人类社会的不断进步，随着科学的日益进步，人们对于物质已经满足，更多的是追求精神方面的享受。家庭鱼缸已经进入了大部分的家庭，一些经济条件较好的家庭可能会喂养一些比较名贵的热带鱼种，但往往这些家庭由于各种原因对于鱼的照料不是很周全。据不全统计，鱼应过量喂食或者是少喂食死亡的占2030%，所以鱼的定时喂食是比较重要的。许多热带鱼对水温比较敏感，因此水温的控制也是一个重要环节。现有市面的多数为机械定时喂饵器而且不带水温检测和控制，本作品采用单片机定时器计时的方式给鱼定时喂食以及单片机处理外界信息控制水温的方式控制温度。二、作品介绍本作品采用盛群公司的HT46F49E,CT74LS138译码器，数码管，一个小型电动机，一个投饵的转盘，继电器，一些PTC材料的热敏电阻，加热棒。定时方面：采用独立键盘的方式，获取外部数据，并显示在数码管上，便于使用者理解，防止失误操作。外部数据经过软件处理转化为时间量，通过定时器定时驱动电机运作，电机带动转盘，最终达到定时喂鱼目的。加热方面：通过热敏传感器的输出电压，经过单片机的处理数据，控制加热棒对鱼缸内的水体温度进行加热。三、工作原理定时原理：作品将固定于鱼缸壁上，如需定时时，可以通过按下键盘的“定时”按钮，“定时”按钮下面连接着是单片机的外部中断触发I/O口，PC就跳转到相应的外部中断入口，在中断子程序中，通过已经连接好的I/O口读取引脚的状态，在将读取的数据转化为时间量给定时器赋初值来进行定时。当定时器溢出产生中断时，通过HT46F49E自带的PWM口，调节占功比，进而调节小型电机转速。电机的转速确定后，转盘的转速就是乘上一个相应的系数，转盘每转过一定的角度就等于喂饵一次，从而达到定时喂食的效果。对于喂饵量的问题，则可以通过转盘上的送料口的开口大小来控制，具体可以靠机械原件来实现。加热原理：温度设定的输入也通过独立键盘的方式。将PTC(正温度系数)材料的热敏传感器置于鱼缸上，中，下3个层次，将采集来的初步信息与设定时的温度进行比较，如果小于设定值，则单片机通过继电器对加热帮进行控制加热，只有当采集来的信息大于设定值时单片机就停止对加热棒加热控制。如此构成一个反馈环节来达到加热的精度。四、作品功能、特色目前市场上定时喂饵机器大多采用的是弹簧机械定时，这就产生了一个明显的具体定时问题。虽然对于定时的时间精确度要求不高，但是起码也需要知道以小时为单位的具体数字。本作品的独立键盘部分是HT46F49E的I/O口和一个CT74LS138译码器以及必要的逻辑门，只需按下在键盘上的按键，就能转化为软件调节后的以小时为单位的时间量。在“定时”按钮下面有3个按钮，分别代表2、4、8小时这3个时间段，如果需要扩增时间段的话只需添加必要的逻辑门电路即可。这样就达到精确定时的效果了。温度的设定类似与时间按钮。温度的控制进一步加强了本产品的实用性，满足了消费者的需求。五、作品结构（一）硬件部分外部键盘输入HT 46F 49E数码管显示定时时间和设定温度继电器晶振电路电动机温度传感器电路加热电路喂饵机自动控制系统框图HT46F49E工作电压在2.25.5V，程序存储器4K*14，数据存储器128*8，数据EEPROM 256*8,输入/输出23，定时器8-BIT*1，中断个数3，A/D转化9-bit*4,PWM 8-BIT*2,堆栈6。其中外部键盘是用来采集定时时间段参数。晶振的输入影响编程时的机械周期。 +vccHT46F49ECT74LS138独立键盘部分如果需要改变定时段的大小，可以在CT74LS138的输入端添加必要的组合逻辑电路或者是通过软件的调整来实现。（二）软件部分初始化等待外部中断读取引脚状态数码管显示定时时间和设定温度给定时器赋初值控制PWM口输出返回主程序断点处开始实际温度与设定温度进行比较控制I/O口对加热棒进行控制主程序流程图 子程序流程图六、设计方法 首先我们使用了HT46F49E的相配仿真软件HT-IDE3000，将设想的原理用仿真模式来实现，通过仿真的方法手动输入数据看单片机的输出结果与预计的结果是否相符，再按已经完善后的仿真结果跟实际的硬件电路相联系，看是否达到预期的目标。如果不符，那么我们仔细检查硬件电路是否有误。 当然设计的过程是比较复杂的，通过指导老师的耐心删选方案，最终完成预想设计，衷心向指导老师表示感谢。七、测试方法（一）硬件测试利用万用表和示波器实现基本的电路测试，如电压，电阻和电动机等。检测PTC材料的温度与阻值的曲线是否与参考数据相近，如果不同则进行修改。对加热棒的加热效果进行测设。（二）软件测试HT-IDE3000进行软件仿真测试。（三）实物测试取来一个家庭鱼缸，将自动喂鱼器固定在鱼缸顶上，用按键输入数据，用秒表计时，观察实验结果与原定时时间差异是否在误差范围之内。用温度计检测温度的设定是否跟实际温度差距在误差范围之内。八、操作方法、使用手册本作品操作简单，接通电源后，只需通过按键上的说明文字或者数字就可以理解，按下相应的按钮就能完成相应的功能。九、附录（一）未来开发方向通过家庭使用阶段的话，可以考虑养鱼业发展，可以节约大量的人工成本以及宝贵的时间成本，为养殖者提供方便。或者向豪华高级室内养鱼自动控制系统靠近，采用更多的传感方式精确的控制