居家智能魚缸控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

丁峰　臧田田　章華　金建

【摘 要】本文設(shè)計(jì)了一種居家智能魚缸的生態(tài)控制系統(tǒng)，包括溫度檢測(cè)控制模塊、PH檢測(cè)控制模塊、水位檢測(cè)控制模塊、WiFi無(wú)線傳輸模塊、聲光模塊、手機(jī)APP，通過(guò)各種傳感器、執(zhí)行器對(duì)觀賞魚的生存環(huán)境參數(shù)進(jìn)行采集和控制，并通過(guò)WiFi技術(shù)將數(shù)據(jù)傳輸給手機(jī)App終端，實(shí)現(xiàn)智能化控制和管理。能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)換水、自動(dòng)喂食、冷熱自動(dòng)恒溫、狀態(tài)顯示。大大提高了智能化控制的能力，不僅節(jié)約了資源耗費(fèi)，同時(shí)也節(jié)省了人力。

【關(guān)鍵詞】智能魚缸；控制系統(tǒng)；WiFi技術(shù)

中圖分類號(hào)：TP391 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 2095-2457（2018）31-0102-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.31.048

【Abstract】This paper designs an ecological control system of home intelligent fish tank， which includes temperature detection control module， PH detection control module， water level detection control module， WiFi wireless transmission module， acoustooptic module and mobile APP. Through various sensors and actuators， the living environment parameters of ornamental fish are collected and controlled， and through WiFi. Fi technology transfers data to the App terminal of mobile phone to realize intelligent control and management. It can realize automatic water change， automatic feeding， cold and hot automatic constant temperature， automatic lighting， and state display. It greatly improves the ability of intelligent control， not only reduces the cost of resources， but also reduces the cost of human resources.

【Key words】Intelligent aquarium； Control system； WiFi Technology

0 引言

隨著人們生活水平的日益提高，家用水族產(chǎn)業(yè)規(guī)模的年增長(zhǎng)率達(dá)到13.8%，且有逐年遞增的趨勢(shì)，而現(xiàn)有的水族類觀賞魚缸類的水溫、液位、水循環(huán)、喂食等都需要人工操作控制，智能化水平低，由此可見，智能水族箱的商業(yè)前景十分廣闊。

1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)是利用Stm32f103單片機(jī)控制各類傳感器檢測(cè)相關(guān)參數(shù)，具體是通過(guò)水位傳感器檢測(cè)水族箱的水位高低，溫度傳感器檢測(cè)水族箱水體溫度，pH傳感器檢測(cè)水體的pH值，從而控制水龍頭閘門的開啟和關(guān)閉時(shí)間，加熱器的開啟和關(guān)閉時(shí)間，過(guò)濾器的開啟和關(guān)閉時(shí)間。同時(shí)還加入供氧模塊用于水體供氧，定時(shí)控制換水以及自動(dòng)喂食。并通過(guò)Wifi技術(shù)將傳感器所測(cè)參數(shù)數(shù)據(jù)傳輸給手機(jī)App，定時(shí)控制換水以及自動(dòng)喂食，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離無(wú)線通信。便于用戶外無(wú)人照管時(shí)水族箱生物的食物供給；系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)以Stm32f103為核心，通過(guò)WiFi無(wú)線接收模塊進(jìn)行采集，主要包括以下功能：水位檢測(cè)和控制功能、溫度檢測(cè)和控制功能、PH檢測(cè)和控制功能、定時(shí)換水和自動(dòng)喂食。

2.1 水位檢測(cè)和控制

水位的檢測(cè)通過(guò)液位計(jì)輸入Stm32f103的A/D資源，完成信號(hào)的采樣和A/D轉(zhuǎn)換。水位的控制是Stm32f103根據(jù)設(shè)定的閾值控制抽水泵和水龍頭的的開啟和關(guān)閉。

2.2 溫度檢測(cè)和控制

溫度檢測(cè)是通過(guò)DS18B20溫度傳感器檢測(cè)，DS18B20輸出的是數(shù)字信號(hào)，所以可以直接與Stm32f103連接，通過(guò)單總線協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的讀取。溫度的控制是根據(jù)檢測(cè)的溫度值控制加熱棒的開啟和關(guān)閉。

2.3 PH檢測(cè)和控制

PH檢測(cè)通過(guò)MIK-PH160來(lái)檢測(cè)，Stm32f103通過(guò)RS485通信協(xié)議讀取檢測(cè)的PH數(shù)值。

PH的控制主要根據(jù)檢測(cè)的PH數(shù)值來(lái)是控制過(guò)濾器的開啟和關(guān)閉，實(shí)現(xiàn)適合魚生長(zhǎng)的水環(huán)境的酸堿性。

2.4 定時(shí)換水和自動(dòng)喂食

Stm32f103通過(guò)控制片內(nèi)定時(shí)器的開啟和關(guān)閉來(lái)實(shí)現(xiàn)定時(shí)的功能，根據(jù)定時(shí)時(shí)間控制水泵來(lái)實(shí)現(xiàn)換水，自動(dòng)喂食是Stm32f103通過(guò)控制步進(jìn)電機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)喂食功能。

2.5 wifi無(wú)線通信

系統(tǒng)通過(guò)WiFi模塊實(shí)現(xiàn)Stm32f103與手機(jī)端的連接，其中Stm32f103與WiFi模塊的連接是通過(guò)串口進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，通過(guò)WiFi無(wú)線傳輸模塊，Stm32f103能將各傳感器采集的相關(guān)參數(shù)傳輸給手機(jī)端顯示，同時(shí)也能根據(jù)手機(jī)端的指示控制對(duì)應(yīng)的執(zhí)行器執(zhí)行相應(yīng)的操作。

3 軟件APP

手機(jī)App可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示、數(shù)據(jù)查詢、遠(yuǎn)程上傳和安全保障功能。數(shù)據(jù)查詢流程：進(jìn)入系統(tǒng)主界面；選擇用戶登錄模式（包括普通用戶登錄和管理員登錄），輸入正確信息即可進(jìn)入相應(yīng)的功能界面。功能界面包括當(dāng)前溫度、PH、液位等參數(shù)查詢和歷史查詢、參數(shù)設(shè)置等，點(diǎn)擊相應(yīng)按鈕即可進(jìn)行操作。

4 結(jié)語(yǔ)

基于Stm32f103的智能魚缸的生態(tài)控制系統(tǒng)，能夠智能化魚缸，實(shí)現(xiàn)節(jié)電模式、自動(dòng)換水、自動(dòng)喂食、冷熱自動(dòng)恒溫、自動(dòng)照明、狀態(tài)顯示還能遠(yuǎn)程控制與監(jiān)控方便用戶的管理和查看，對(duì)水族箱的日常維護(hù)和水族箱生物的生命維持有著重要意義，開創(chuàng)了智能化管理魚缸的先河。具有重要的研究意義。

【參考文獻(xiàn)】

[1]吳曉等.物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在智能家居中的應(yīng)用研究腫物聯(lián)網(wǎng)技2012（1）：71-73

[2]T惠忠.觀賞魚缸智能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D].蘇州大學(xué)，2007.

[3]?？〗?基于STM32的溫度監(jiān)控系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)[J].安徽大學(xué)，2015.

[4]孫浩基于WiFi技術(shù)和Andriod系統(tǒng)的智能家居系統(tǒng)設(shè)計(jì)阿.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，2014.

[5]張畔，楊衛(wèi)，岳元.DS18B20的液體溫度測(cè)量系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].測(cè)試技術(shù)學(xué)報(bào)，2010（6）.

[6]陳文周.WiFi技術(shù)研究及應(yīng)用[J].數(shù)據(jù)通信，2008（2）：14-17.