基于单片机的智能鱼缸-设计说明书
电子校园网 编号：
CJ-32-2022-096-LW
设计摘要：
本论文设计了一种基于STM32F103C6T6单片机的智能鱼缸系统。该系统由中控部分、输入部分和输出部分组成。中控部分采用STM32F103C6T6单片机作为核心控制器，负责获取输入部分的数据，并通过内部处理控制输出部分。输入部分包括超声波测距模块、水质检测模块和独立按键模块，用于检测水位、浑浊度和温度，并进行参数设置。输出部分包括OLED显示模块、舵机、继电器、LED灯和ECB02蓝牙模块，用于显示数据、模拟喂食、控制加热、抽水和上水以及提供照明和数据传输功能。通过该智能鱼缸系统，用户可以实时监测和控制鱼缸的水位、温度和浑浊度，同时设置阈值并自动执行相应的控制动作，提高鱼缸的管理效率和用户体验。实验结果表明，该系统具有良好的稳定性和可靠性，可为鱼缸管理提供一种智能化解决方案。
关键词：单片机；超声波测距模块；水质检测模块；蓝牙模块；
字数：9000+
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摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.3 显示模块
3.4 超声波测距模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
55.2 蓝牙连接实物测试
5.3 设置阈值实物测试
5.4手动控制实物测试
5.3 排水与注水实物测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
近年以来，随着我国综合实力飞速飙升，人们对物质和精神生活质量的要求也不断提升，就现阶段社会现状来看,鱼缸作为家居和装饰品不仪受到老年人的喜爱，同时得到越水越多年轻人的青睐。
鱼缸不仅可以做装饰品，给人们带来视觉一种的亨受，减轻压力，缓解心情，各式各样的智能家居不断问世并得到消费者的喜爱因而各样的智能鱼缸作为装饰品和智能家居的合体应景入驻家庭、办公室、商场等场所，它不仅可以作为装饰品给我们带来视觉享受，缓解精神疲劳，但现阶段市场上传统鱼缸居多，需要使用者自行配备加热器，水泵，氧气泵等，这些设备需要手动操作，浪费使用者的时间精力，因为无法显示具体参数，所以使用者无法对含氧品、水温等进行精准的控制，长时间的输氧或者加热不仅会浪费能源，而且会威胁到鱼缸内生物的生命，且自行组装严重影响了鱼缸的美观性。利用科技改善传统生活方式称为了一种趋势。消费者对智能鱼缸需求不断增加，这引起了较多厂商的重视，但目前市面上智能鱼缸尚处于不完善的状态，存在功能不齐全，操作复杂，成本过高等问题。基于此，本设计是基于单片机的智能鱼缸，主要实现以下功能：我们可以通过按键设置水温、水位、水质上下限值，控制是否打氧过滤和照明，设置自动喂食（舵机模拟喂食）时间；然后实时监测水温、水位和水质，如果其值低于下限则分别加热、注水、换水。（达到上限就会停止）；同时通过OLED显示上述测量参数；最后通过蓝牙给手机发送温度、水位和水质，且可通过手机远程控制充氧和照明。该系统很大程度上能够帮助人们更好地饲养鱼，具有重要的现实意义。
1.2 国内外研究现状
由于工作忙,出差,旅游等原因,家中,办公室等场所喂养的鱼常常无人管理.为此,2020年彭炫基于STM32单片机设计了一款智能鱼缸.该鱼缸可以根据设定的参数自动投食,调节水温和增氧.鱼缸内装有水循环过滤系统,可以较长时间的不用换水.通过手机APP可以设置参数,远程定量投食和监控鱼缸运行状态.该智能鱼缸可以根据预置的鱼儿生长所需要的条件,投喂食物,调节环境,实现对鱼的无人化管理[1] 。
随着人们物质生活水平的日益提高,精神生活也有了一定的需求,观赏养鱼也成了人们丰富生活的方法之一.2020年邱义基于STM32单片机为核心设计了一款智能鱼缸投食的控制系统,针对鱼缸的水温,光照,水质等环境数据参数进行检测和控制,并且实现了定时定点定量的投食功能.该系统实现了远程服务器与STM32的通信,用户可以通过手机远程观测鱼缸内数据,控制投食时间以及投食量[2] ,为观赏养鱼人们提供了极大便利。
拥有家养宠物鱼的人在不在城里喂鱼和照顾鱼时会感到痛苦。这可能导致鱼在没有饲料的情况下过度进食或挨饿。目前有基于Arduino的系统，可以通过定期喂食鱼来达到目的。但是，主人仍然会因为不知道来自偏远地区的鱼的状况而感到痛苦。因此，为了缓解这种痛苦，该项目旨在建立一种远程监控水族箱中鱼类的模型。 Akila I S , Karthikeyan P , Hari H M V提出的系统由与物联网（IoT）集成的机械，电气和通信组件组成。机械部分由Raspberry Pi B +通过Web界面控制的步进电机组成，该电机可以根据看护者的喜好，通过适当旋转装有食品颗粒的容器来分配食物颗粒。电气部分由树莓派B+模块和pi摄像头组成，提供Web界面和鱼类的实时视频数据采集。Web界面由用户固定调度，喂食数据，鱼的实时流等组成。有两种喂养模式 - 通过网络界面远程（手动）或通过看护人设置的预先安排的喂养时间。在预定的喂养中，看护者必须在网页中固定时间表。在手动喂食中，用户必须通过网络界面远程喂鱼。简而言之，该模块可用于定期喂鱼或通过网络界面远程喂食[3]。
与上述几种设计方案相比，该设计方案更加方便易懂，便于实际操作，价格低廉，在集成电路的选择上更易于使用和精巧。
1.3 课题主要内容
本设计是基于STM32F103C6T6单片机的智能鱼缸系统。系统的核心控制器采用了STM32F103C6T6单片机，通过输入部分获取水位、浑浊度和温度等数据，并通过内部处理控制输出部分的显示、喂食、加热、抽水和上水等功能。系统具有OLED显示模块、舵机、继电器、LED灯和蓝牙模块等输出组件，用于实时显示数据、模拟喂食动作、控制设备和提供数据传输功能。通过该系统，用户可以方便地监测和控制鱼缸的状态，提高管理效率和用户体验。实验结果表明，该系统稳定可靠，为鱼缸管理提供了一种智能化解决方案。
论文中详细介绍了系统的设计原理、硬件组成和软件实现，并通过实验验证了系统的可行性和性能。设计的智能插座系统在校园生活中具有广泛应用的潜力，为用户提供了更加智能化和便利的用电解决方案。
