一、課題綜述及研究意義

隨著經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展，人們生活水平的提高，現(xiàn)代社會(huì)中，人們追求綠色家居，會(huì)在家里放置綠色植物，水族箱也成為很多家庭的室內(nèi)裝飾。但是根據(jù)市場(chǎng)上購(gòu)買(mǎi)水族箱的用戶反映，目前市場(chǎng)上的水族箱大多需要人工控制加熱和供氧等等，有的會(huì)帶有恒溫功能的加熱系統(tǒng)，但是制作簡(jiǎn)易，而且使用不穩(wěn)定，達(dá)不到較好的恒溫效果，壽命短且價(jià)格昂貴。此外供氧方式也是采用即插即供，用戶無(wú)法得知水中含氧量是否達(dá)到要求，有可能導(dǎo)致水族箱缺氧或者過(guò)度供氧造成資源浪費(fèi)，不夠方便節(jié)能。市場(chǎng)上雖然也逐漸發(fā)展出加熱器、加氧泵等產(chǎn)品，但是產(chǎn)品種類(lèi)多，功能又不統(tǒng)一，大多不是智能化、集多種功能于一體的系統(tǒng)，這樣就需要購(gòu)買(mǎi)多個(gè)設(shè)備分別安裝，耗時(shí)又耗力，性能也達(dá)不到要求。即使是市場(chǎng)上最新、號(hào)稱(chēng)功能全面的產(chǎn)品，也只是在過(guò)濾器、加熱器、氧氣泵上面進(jìn)行產(chǎn)品升級(jí)，這些設(shè)備依然需要人工根據(jù)經(jīng)驗(yàn)來(lái)操作，而不是智能監(jiān)測(cè)和調(diào)控。因此，設(shè)計(jì)一款能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)并智能調(diào)控水族箱水環(huán)境的系統(tǒng)，才能夠滿足用戶對(duì)智能水族箱的多方面需求。

國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)：

隨著經(jīng)濟(jì)水平的飛速發(fā)展，裝飾業(yè)日漸興起，人們對(duì)生活和家居質(zhì)量愈加重視。休閑水族行業(yè)也正是在人們的這種需求下應(yīng)運(yùn)而生并且快速發(fā)展。伴隨著水族箱產(chǎn)品迅速發(fā)展，巨大的水族箱市場(chǎng)需求大力推動(dòng)了國(guó)內(nèi)外各種水族箱控制設(shè)備的研發(fā)和生產(chǎn)。

傳統(tǒng)的水族箱需要經(jīng)常換水和供氧，通常使用水泵和空氣泵這兩種設(shè)備來(lái)清潔水體和補(bǔ)充氧氣。但這些設(shè)備的使用頻率會(huì)隨著季節(jié)、溫度的變化以及魚(yú)數(shù)量的多少而不同，每天需要多次操作，正是這樣的連續(xù)工作，會(huì)使設(shè)備的使用壽命變短，也不符合節(jié)能的要求。

市場(chǎng)上現(xiàn)有的水族箱控制系統(tǒng)幾乎是功能單一的設(shè)備，例如控制溫度，采用加熱棒進(jìn)行加熱，因?yàn)榧訜岚羰遣捎秒p金屬片溫控和手動(dòng)開(kāi)關(guān)加熱棒，從而導(dǎo)致溫控精度差的問(wèn)題，不能達(dá)到好的恒溫效果。

因此，多功能型的水族箱智能監(jiān)測(cè)調(diào)控器的開(kāi)發(fā)受到了很多廠商的關(guān)注，這些儀器將溫度、燈光、充氧、報(bào)警等控制功能集于一體。功能設(shè)計(jì)上要求性能穩(wěn)定，安裝、調(diào)試、維護(hù)便捷。

相較于目前水族行業(yè)市場(chǎng)的需求，多功能水族箱控制器的研發(fā)依然處在初級(jí)階段，相應(yīng)產(chǎn)品也是供不應(yīng)求的現(xiàn)狀。目前市場(chǎng)上最好的水族箱產(chǎn)品價(jià)格高昂，但其性能的改進(jìn)只限于水族箱配備的過(guò)濾器、加氧泵、加熱器等，這些設(shè)備仍然依靠人工操作來(lái)開(kāi)啟和關(guān)閉，依據(jù)的是人的經(jīng)驗(yàn)，而不能根據(jù)水箱中的實(shí)際情況來(lái)操作，不夠智能化。

因此，本課題根據(jù)國(guó)內(nèi)外水族行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了水族行業(yè)里水族箱控制設(shè)備的研發(fā)和產(chǎn)品特點(diǎn)之后，自主設(shè)計(jì)了成本低廉，操作方便，節(jié)能環(huán)保，集多種功能于一體的水族箱水環(huán)境智能監(jiān)測(cè)調(diào)控器。

為了實(shí)現(xiàn)多種功能，本課題基于LabVIEW進(jìn)行水族箱水環(huán)境智能監(jiān)測(cè)調(diào)控設(shè)計(jì)，將傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)相結(jié)合，不僅能夠降低成本，而且還能用圖形畫(huà)面更直觀地展現(xiàn)當(dāng)前水環(huán)境的pH值、溶解氧和水溫情況，同時(shí)根據(jù)各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行智能調(diào)控，方便直觀地對(duì)水族箱水環(huán)境進(jìn)行調(diào)控，從而為魚(yú)類(lèi)提供了良好的生存環(huán)境。

二、課題擬采取的研究方法和技術(shù)路線

研究方法：

先分析影響水族箱水環(huán)境的主要因素，如pH值、溶解氧、燈光和水溫,然后將傳感器技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、虛擬儀器技術(shù)相結(jié)合，從硬件方面和軟件方面對(duì)水族箱水環(huán)境智能監(jiān)測(cè)調(diào)控器進(jìn)行設(shè)計(jì)。

技術(shù)路線：

硬件方面使用傳感器采集數(shù)據(jù)，傳送給單片機(jī)進(jìn)行分析處理，將結(jié)果反饋給執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行控制。其中，下位機(jī)與上位機(jī)之間使用RS-232進(jìn)行通信。 

傳感器需要用到溫度傳感器、酸堿度傳感器和溶解氧傳感器，負(fù)責(zé)對(duì)水環(huán)境參數(shù)的信息采集。運(yùn)用定時(shí)器來(lái)控制燈光的開(kāi)關(guān)，燈光照射時(shí)長(zhǎng)需滿足水族箱中生物生長(zhǎng)需求。

軟件方面主要涉及到LabVIEW程序框圖設(shè)計(jì)。軟件應(yīng)用LabVIEW軟件開(kāi)發(fā)平臺(tái)進(jìn)行虛擬儀器控制軟件的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，通過(guò)應(yīng)用程序來(lái)完成水環(huán)境各項(xiàng)參數(shù)的監(jiān)測(cè)與智能調(diào)控設(shè)計(jì)。而LabVIEW的程序是由前面板和程序框圖組成的，因此需要對(duì)其進(jìn)行前面板設(shè)計(jì)和主程序設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)水族箱水環(huán)境智能監(jiān)測(cè)調(diào)控器的設(shè)計(jì)。

三、主要參考文獻(xiàn)

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二、畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作實(shí)施計(jì)劃www.628tf.com

（一）畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的理論分析與軟硬件要求及其應(yīng)達(dá)到的水平與結(jié)果

理論分析：

1、系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的分析論證；

2、系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)；

3、上位機(jī)管理平臺(tái)的基本功能設(shè)計(jì)；

硬件設(shè)計(jì)要求：確定要選擇的器件及其類(lèi)型，并計(jì)算相關(guān)參數(shù)。繪制出詳細(xì)的硬件結(jié)構(gòu)框圖與引腳接線圖。

軟件設(shè)計(jì)要求：配合硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)最優(yōu)化設(shè)計(jì)，繪制程序流程框圖。