36-基于STM32的智能鱼缸设计与实现
1 选题背景与意义
在水族行业,由于我国水族行业起步较晚,相关产业链还不是很完善,对水族产品的智能化研究在近些年才开始得到重视。鱼缸不只是一种具有观赏性、实用性、装饰性及功能性等特点的容器还是一种视觉装饰品,它给人的视觉感受是宜人的,同时也能帮助人们缓解心理压力和情绪。随着各种多功能的智能家居产品不断出现且受到各类消费者的喜爱,因此各式各样的多功能鱼缸已经成为了家庭、办公室和商场等场所的理想选择之一。传统鱼缸依赖人工监测与调节,存在环境稳定性差、维护成本高、监测滞后等问题,而随着城市化推进和居民收入提升,水族养殖从专业爱好转向大众休闲,中国城市家庭鱼缸拥有率达 12%,年轻用户占比超六成,对智能化便利与科学性的需求显著提升,同时,物联网、高精度传感器的成熟,实现了水质多参数实时监测、环境动态调节与远程交互,加上相关智慧家庭标准建立与环保政策趋严,进一步为智能鱼缸发展提供了技术与政策支撑。
智能鱼缸的研究解决养殖与用户痛点,也推动产业与社会发展。在养殖端,它能稳定水质、模拟自然节律、预警疾病风险,使鱼类存活率提升 40% 以上,能够为没有时间精力照料鱼的人设计一款成本低、操作简单、高效节能的多功能鱼缸,能够提高人们饲养观赏鱼的体验和给观赏鱼类提供一个更好的生存环境。不仅是对传统鱼缸功能上的开发与升级,对于水产养殖等领域的自动化养殖也具有较大的实际意义和应用价值,对于其他智能化宠物饲养设备也具有一定的借鉴价值。
2 技术框架
技术框架:STM32单片机+WiFi无线通信技术+腾讯云平台+微信小程序+微信公众号提醒
开发环境:STM32开发环境:Keil μVision5开发环境、上位机开发环境:腾讯云平台
3 实现功能
1、水温监测:采用DS18B20水温传感器实时监测鱼缸的水温情况。
2、浊度监测:选用TS-300B浊度传感器实时监测鱼缸的浊度情况。
3、水位监测:选用水位传感器实时监测鱼缸的水位情况。
4、设定阈值:可以按键结合屏幕设定设定水温、水位、浊度的最适阈值。
5、屏幕显示:通过OLED显示屏显示鱼缸的实时数据值。
6、手动模式:可以通过手机端小程序控制加热、进水、出水、增氧、喂食的状态的打开与关闭和模式切换
7、自动模式:当水温低于设定阈值,自动打开加热片进行升温;当水温高于设定阈值最大值时,蜂鸣器报警,自动打开进出水来调节水温,并推送消息“鱼缸水温较高,请及时处理”;当浊度高于设定阈值的最大值,自动打开进水水泵和出水水泵进行换水;当水位低于设定阈值的最小值,自动打开进水水泵进行进水,直到阈值最大值停止。
8、定时控制模式:通过小程序远程设定时间按照一定时间进行喂食(步进电机模拟)和增氧等操作。
9、远程监测:通过WiFi无线通信技术接入家庭路由器将监测数据上传至腾讯云平台,用户可以通过手机端小程序进行远程数据监测、设定阈值、控制设备、定时控制和接收预警。
4 系统总体设计
基于STM32的多功能鱼缸分为三部分,分别为设备感知层、数据传输层和用户应用层。设备感知层由STM32单片机、水温传感器、浊度传感器、水位传感器、加热设备、换水设备、增氧设备、喂食模块、OLED显示屏和蜂鸣器构成,其中STM32单片机负责传感器数据的采集、存储和处理。数据传输层主要采用WiFi无线通信技术接入家庭路由器网络将监测的鱼缸数据上传至腾讯物联网云平台进行数据交互。应用层由用户在手机端远程进行鱼缸实时数据的查看、阈值的设定、远程控制设备、接收预警和定时喂食等功能。
5 实物效果图
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