基于STC89C51单片机的鱼塘增氧喂料系统郭茹博

基于STC89C51单片机的鱼塘增氧喂料系统郭茹博

郭茹博

（西北民族大学电气工程学院甘肃兰州730124）

摘要：针对当前水产养殖业中增氧、喂料等方面存在的问题，本文提出一种基于STC89C51单片机的鱼塘增氧喂料系统。本系统以STC89C51单片机、DS1302时钟芯片和LCD1602液晶显示为核心，具备调节时间，设置自动定时增氧、喂料等基本功能。独立按键模块可以分别设置开始和结束时间，当时间到达开始时间，启动继电器、蜂鸣器和LED灯，系统处于增氧和喂料状态，时间到达结束时间则关闭继电器、蜂鸣器和LED灯，增氧和喂料状态结束。实现水产养殖业的智能化。

关键词：增氧和喂料；STC89C51单片机；DS1302时钟芯片；LCD1602液晶显示模块

引言：

随着我国水产养殖业的不断发展，单位面积内鱼苗的投放尾数越来越多，导致鱼塘池水氧浓度偏低及饵料无法及时供应成为水产养殖的两大主要问题。很多鱼塘采用供养机器及人工投料解决此类问题。传统的作业方式费时费力，而且易出现增氧不及时，这会导致水中氧气含量不够鱼群正常生活，影响鱼苗的正常的生长；也易出现鱼料的不合理投放，不能够保证鱼苗在不撑到的情况下，生长发育得到良好的管控。这就迫切需要一个智能化增氧喂料的系统来完成此项工作，提高效率，释放劳动力。提高鱼的品质，促进水产养殖业的发展。

Ⅰ总体设计

水域全自动增氧喂料系统的总体设计如图1所示。本系统主要由STC89C51单片机及其外围电路、DS1302时钟模块、继电器控制电路、蜂鸣器控制电路、LCD1602显示模块、按键控制部分和稳压电源等七部分组成。以STC89C51单片机为核心控制模块，DS1302时钟模块来设置鱼塘增氧喂料系统的工作状态，进而控制继电器的工作。稳压电源为整个系统提供稳定的低压直流电。鱼塘增氧喂料系统的人机交互由独立按键和LCD1602液晶显示来完成。通过独立按键操作电路，用户可以调节当前的实时时间，还可以分别设置开始和结束时间，而LCD1602液晶显示能把增氧量和饲喂量等基本信息反馈给用户。

图1系统设计框图

Ⅱ模块设计

一、硬件模块

1.1STC89C51单片机

STC89C51单片机是一款基于8位单片机处理芯片STC89C52RC的系统。其功能强大，可以满足单片机开发的多功能的需求，开发者可以根据需要选配多种常用模块，达到系统控制设计的目的。STC89C51单片机开发板功能强大，具有报警，跑马灯、串行通信、段码液晶和字符液晶显示、电机控制、A/D转换、D/A转换、温度采集、数字信号合成、实时时钟电路、4—20mA输出、PWM输出、红外检测控制等十七种功能，功能十分强大，可满足鱼塘增氧喂料系统的开发设计的需求。

STC89C51RC是采用8051核的ISP在系统可编程芯片，最高工作时钟频率为80MHz，片内含8KBytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，具有在系统可编程（ISP）特性，配合PC端的控制程序即可将用户的程序代码下载进单片机内部，省去了购买通用编程器，而且速度更快。STC89C51RC系列单片机是单时钟/机器周期（1T）的兼容8051内核单片机，是高速/低功耗的新一代8051单片机，全新的流水线/精简指令集结构，内部集成MAX810专用复位电路。可以满足鱼塘增氧喂料系统的开发设计的代码的重复写入、擦除的要求。

二、DS1302时钟芯片

1.2.1DS1302芯片介绍

DS1302芯片具有涓细电流充电能力的低功耗实时时钟电路DS1302的结构，工作原理及其在实时显示时间中的应用。它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，且具有闰年补偿等多种功能。可以很好的满足鱼塘增氧喂料系统对时间的要求。

图2DS1302时钟模块引脚图

1.2.2DS1302芯片引脚功能

DS1302的引脚排列，其中Vcc1为后备电源，VCC2为主电源。在主电源关闭的情况下，也能保持时钟的连续运行。DS1302由Vcc1或Vcc2两者中的较大者供电。当Vcc2大于Vcc1+0.2V时，Vcc2给DS1302供电。当Vcc2小于Vcc1时，DS1302由Vcc1供电。X1和X2是振荡源，外接32.768kHz晶振。RST是复位/片选线，通过把RST输入驱动置高电平来启动所有的数据传送。RST输入有两种功能：首先，RST接通控制逻辑，允许地址/命令序列送入移位寄存器；其次，RST提供终止单字节或多字节数据传送的方法。当RST为高电平时，所有的数据传送被初始化，允许对DS1302进行操作。如果在传送过程中RST置为低电平，则会终止此次数据传送，I/O引脚变为高阻态。上电运行时，在Vcc>2.0V之前，RST必须保持低电平。只有在SCLK为低电平时，才能将RST置为高电平。I/O为串行数据输入输出端（双向），后面有详细说明。SCLK为时钟输入端。图2为DS1302时钟模块引脚图

三、LCD1602液晶显示屏

LCD1602是一种工业字符型液晶，能够同时显示16x02即32个字符。LCD1602液晶显示原理LCD1602液晶显示的原理是利用液晶的物理特性，通过电压对其显示区域进行控制，有电就有显示，这样即可以显示出图形。

1602液晶也叫1602字符型液晶，它是一种专门用来显示字母、数字、符号等的点阵型液晶模块。它由若干个5X7或者5X11等点阵字符位组成，每个点阵字符位都可以显示一个字符，每位之间有一个点距的间隔，每行之间也有间隔，起到了字符间距和行间距的作用，正因为如此所以它不能很好地显示图形（用自定义CGRAM，显示效果也不好）。而且其具有微功耗、体积小、显示内容丰富、超薄轻巧等优点，常用在袖珍式仪表和低功耗应用系统中。故而选用LCD1602液晶显示屏作为鱼塘增氧喂料系统的显示设备。

Ⅲ软件设计

程序中主要用到操作代码有：DS1302时钟模块的操作、LCD1602液晶显示屏的操作、按键扫描的应用。单片机通过时序电路的操作，读取DS1302时钟模块发过来的数据，并经过一定的运算和转换，最终再由单片机送到LCD1602液晶屏显示。LCD1602液晶屏的操作也需要严格按照时序来做，先初始化，再不断更新数据，当有按键按下时，程序判断按键按下接口，分别操作不同的功能按键，比如选择键，可以选择设置实时日期和时间，还能选择设置开关锁开启时间，“UP”和“DOWN”按键则是设置各个参数的大小。当实时时间超过开始时间并且在结束时间之内，启动蜂鸣器和继电器提示。

Ⅳ结束语

随着物联网时代的到来，智能化已经开始深入到生产生活的各个领域，基于STC89C51单片机的鱼塘增氧喂料系统就是基于此开发设计的，是传统产业与现代智能技术的结合，可满足能够实现鱼塘的增氧喂料的智能化，打破人工增氧喂料的传统化格局，实现鱼塘增氧喂料的智能化和现代化。是实现智能化鱼塘的一个重要组成部分。具有一定的市场前景。

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