基于STM32的智能鱼缸监控投喂系统设计与实现

基于STM32的智能鱼缸监控投喂系统设计与实现

引用

CSDN

1.

https://blog.csdn.net/m0_71127893/article/details/144744986

这是一篇关于STM32智能鱼缸监控投喂系统的毕业设计项目分享。项目通过STM32单片机实现鱼缸的智能化管理，包括自动加水、放水、投食等功能，并通过WiFi模块实现远程监控和控制。文章详细介绍了项目的硬件设计、软件实现以及系统功能，具有较高的实用性和参考价值。

0 前言

近年来，毕业设计和毕业答辩的要求不断提高，传统的毕设题目往往缺乏创新和亮点，难以达到毕业答辩的要求。为了帮助同学们顺利完成毕业设计，本文分享一个基于STM32的智能鱼缸监控投喂系统项目。

学长对本项目进行综合评分如下（每项满分5分）：

• 难度系数：3分
• 工作量：3分
• 创新点：4分

项目包含内容：

• 完整源代码
• 硬件设计图纸
• 详细设计论文

1 主要功能

本设计旨在实现鱼缸换水、投食、远程监控、实时数据显示和远程操控的一体化和智能化。具体功能包括：

1. 自动加水：当水位过低时自动启动水泵，向鱼缸内自动加水
2. 自动放水：当水位过高时启动放水阀（用继电器模拟），当水位达到标准时停止放水
3. 换水启动：当监测到水质过于浑浊，自动开始放水，并触发自动加水逻辑
4. 自动投食：每日固定时间投食（用继电器模拟）
5. 状态显示：传感器数据实时显示于OLED屏上
6. 远程交互：传感器数据通过WiFi模块远程上传到上位机客户端上
7. 远程控制：上位机可通过WiFi模块，向单片机发送远程指令，控制其换水、投食

2 硬件设计(原理图)

3 核心软件设计

为了实现智能鱼缸的理想功能，需要对温度采集模块、OLED显示模块、继电器控制模块、按键控制模块、WiFi模块等进行模块化编程。主程序控制流程如下：

上位机部分设计：
上位机界面通过Python程序语言进行开发，通过无线传输数据的方式即可实现无线监控。当用户输入正确的IP地址以及指定端口登录后，后台系统开始运行。应用界面设计主要由Python应用程序完成，以连接STM32和ESP8266模块，使用适合的GUI框架，例如Tkinter，PyQt等。再设计主窗口的大小、标题、背景颜色等基本属性，并使用Tkinter提供的组件，诸如Frame、Label、Entry、Button等组件来构建界面，同时为相应的组件设置属性。在这个应用程序中，Label组件可以用于添加提示语句，Entry组件可以接受用户输入的串口号、波特率等参数，Button组件在设计时应该能够实现连接和断开操作等。在代码中，需要使用pySerial模块实现串口通信，来连接STM32和ESP8266模块。首先，需要导入pySerial模块，并通过串口的设定创建Serial对象，设置好相关参数，然后使用open()方法打开串口。构建和设置基本属性，通过pySerial模块实现串口通信的过程，连接STM32和ESP8266模块，并保证良好的用户交互和异常处理机制。连接通讯流程图如图

关键代码

#include"stm32.h"
uchar PageNum=0; //0显示温湿度 1显示温度和报警数值2显示湿度和报警数值
float Temp_Data=0;
uchar AlarmTemp[]={32,20}; //高低温度
unsigned char FeedTime[3]={0}; //喂食时间
unsigned char O2Time[3]={0};  //充氧气时间
unsigned char LoopTime[3]={0}; //水循环时间
sbit RELAY1 = P2^2; //加水继电器
sbit RELAY2 = P2^1; //加热继电器
sbit RELAY3 = P2^0; //放水继电器
sbit ENA=P3^2;
sbit ENB=P3^3;
void TimerInit(void);
void GetTemp(void);
void PageInit(void);
void PageDisplay(void);
void DataLoad(void); //数据加载
void TempInit(void); //
void HeatControl(void); //加热自动控制
void Timer1_Init(void);  //50毫秒@11.0592MHz
void IncO2Control(void);
void FeedControl(void);
void LoopControl(void);
unsigned char FeedSecond=0;
unsigned char O2Second=0;
unsigned int LoopSecond=0;
unsigned char CountTime[3]={0}; //水循环时间计时
void main(void)
{
Delay_1ms(100);
LCD_Init();
TimerInit();
PageInit();
DataLoad();
TempInit();
Timer1_Init();
while(1)
{
 GetTemp();
 DS1302_Read();
 FeedControl();
HeatControl();
 IncO2Control();
PageDisplay();
 LoopControl();
 Delay_1ms(50);
} 
}
void Timer0_Serve(void) interrupt 1
{ 
TH0 = (65535-20000)/256; //20MS定时
TL0 = (65535-20000)%256;
LCD_Refresh(); //LCD刷新
KEY_Scan();
}
void Timer1_Serve(void) interrupt 3 //50ms定时
{ 
 static unsigned char T50MS=0;
 TL1 = 0x00;  //设置定时初值
 TH1 = 0x4C;   //设置定时初值
 T50MS++;
 if(T50MS>=20)
 {
 T50MS=0;
 CountTime[2]++;
if(CountTime[2]>=60)
 {
 CountTime[2]=0;
  CountTime[1]++;
  if(CountTime[1]>=60)
  {
  CountTime[1]=0;
  CountTime[0]++;
if(CountTime[0]>23)
  CountTime[0]=0;
 }
} 
 if(FeedSecond>0)
 FeedSecond--;
 if(O2Second>0)
 O2Second--;
  if(LoopSecond>0)
  {
  LoopSecond--;
 }
 }
}
void HeatControl(void) //加热控制
{
/*------------------低于下限开始加热---------------------*/
 if(Temp_Data<AlarmTemp[1])
 {
RELAY1=0;
 }
/*------------------高于上限停止加热---------------------*/
if(Temp_Data>AlarmTemp[0])
 {
 RELAY1=1;
 }
}
void TimerInit(void)
{
 TMOD &= 0xF0;
 TMOD |= 0X01; //T1工作在定时模式， T0 工作在8位自动重载计数
 TL0 = (65535-20000) % 256; //T0工作在定时模式 50ms定时
TH0 = (65535-20000)  / 256;
 ET0 = 1;
 TR0 = 1;
 EA = 1;
}
void PageDisplay(void)
{
/*---------------------------------------------------------*/
if(KeyVal=='E')
{
KeyVal=0;
 PageNum++;
 if(PageNum>4)
{
 PageNum=0;
 }
 PageInit();
}
/*-------------------------------------------------------*/
switch(PageNum)
{
/*-------------------------------------------------------*/
case 0: //显示和设置实时时间
{
  LCD_DisplayDate(0,Date);
  LCD_DisplayTime(16,Time);
  if(KeyVal=='S')
  {
  KeyVal = 0;
  SetRTC();
 }
}break;
/*-------------------------------------------------------*/
case 1: //显示实时温度和上下限值
 {
TempDisplay(5,Temp_Data);
DisplayU8(18,AlarmTemp[0]);  //
DisplayU8(26,AlarmTemp[1]);  //
if(KeyVal=='S')
{
KeyVal=0;
SetTempHigLow(AlarmTemp);
WrToROM(AlarmTemp,5,2); //温度存储地址0
}
 }break;
/*-------------------------------------------------------*/
 case 2:
 {
 LCD_DisplayTime(16,FeedTime);
  if(KeyVal=='S')
  {
  KeyVal=0;
  SetClockTime(FeedTime);
 WrToROM(FeedTime,20,3);
  } 
 }break;
/*-------------------------------------------------------*/
case 3:
{
 LCD_DisplayTime(16,O2Time);
  if(KeyVal=='S')
  {
  KeyVal=0;
  SetClockTime(O2Time);
 WrToROM(O2Time,25,3);
  } 
}break;
/*-------------------------------------------------------*/
case 4:
{
 LCD_DisplayTime(16,LoopTime);
  if(KeyVal=='S')
{
  KeyVal=0;
  SetClockTime(LoopTime);
  WrToROM(LoopTime,30,3);
  }
}break;
default: { PageNum=0; PageInit(); }break;
}
/*-------------------------------------------------------*/
}
void IncO2Control(void)
{
 if(1==CompareClock(O2Time,Time))
 {
 O2Second=60;
 }
 if(O2Second>0)
 RELAY2=0;
 else
 RELAY2=1;
}
void FeedControl(void)
{
 if(1==CompareClock(FeedTime,Time))
 {
FeedSecond=10;
 }
 if(FeedSecond>0)
 {
 ENA=0;
 ENB=1;
 }
 else
 {
 ENA=1;
 ENB=1; 
 }
}
void LoopControl(void)
{
 if(1==CompareClock(LoopTime,CountTime))
 {
 CountTime[0]=CountTime[1]=CountTime[2]=0;
 LoopSecond=60;
 }
 if(LoopSecond>0)
 {
 RELAY3=0;
 }
 else
{
 RELAY3=1;
 }
}
  

4 实现效果

下位机实现效果

上位机实现效果

实物演示效果

5 最后

本项目包含完整的源代码、硬件设计图纸和详细的设计论文，适合用于毕业设计或嵌入式系统学习。通过本项目，读者可以深入了解STM32单片机的开发、传感器应用、WiFi通信以及远程监控系统的实现方法。