基于单片机的智能鱼缸系统设计与实现

毕业设计摘要摘要传统观赏鱼养殖设备通常都是独立单一的工作体，需要多个设备叠加才能达成养鱼效果，而养殖过程中存在的人为因素也会导致鱼类死亡。针对解决这类问题，本文设计了一款基于单片机的智能鱼缸系统。该系统采用温度传感器测量水体温度，浊度传感器测量水体浑浊度超过阈值蜂鸣器报警，PH传感器测量水体酸碱度超过（低于）阈值灯光预警，水位传感器测量水位并实现自动加水，同时结合使用继电器来驱动外接设备实现增氧、喂食、加水操作，蓝牙设备实现短距离控制，并通过串口显示屏显示监测数据和触屏控制。该系统打破了传统养殖的独立工作方式，实现养鱼设备系统化和智能化的效果，节约了人力和时间资源。关键词：单片机；串口显示屏；传感器；继电器；蓝牙毕业设计摘要AbstractTraditionalornamentalfishfarmingequipmentisusuallyanindependentandsingleworkingbody,requiringmultipledevicestobestackedtoachievefishfarmingeffects,andhumanfactorsinthefarmingprocesscanalsoleadtofishdeath.Tosolvesuchproblems,thisarticledesignsanintelligentfishtanksystembasedonamicrocontroller.Thesystemusestemperaturesensorstomeasurewatertemperatureexceeding(below)thethresholdforlightwarning,turbiditysensorstomeasurewaterturbidityexceeding(below)thethresholdforbuzzerwarning,pHsensorstomeasurewaterpHexceeding(below)thethresholdforlightwarning,relaystodriveexternaldevicestoachieveoxygenation,feeding,andwateradditionoperations,Bluetoothdevicestoachieveshortdistancecontrol,anddisplaymonitoringdataandtouchscreencontrolthroughaserialportdisplayscreen.Thissystembreaksthetraditionalindependentworkingmodeofaquaculture,achievingthesystematizationandintelligenceoffishfarmingequipment,andsavingmanpowerandtimeresources.Keywords:Microcontroller;Serialdisplayscreen;Sensors;Relay;Bluetooth目录TOC\o"1-3"\h\u83141绪论 绪论1.1选题背景和意义随着社会生产力和科学技术的不断发展，人民的物质生活基本得到了极大的满足，开始着眼于追求高质量的生活品质，即丰富自己的精神生活。因此，许多家庭会养殖一些动植物来装点自己的生活，借此提高自己的生活品质，而养鱼就成为增添生活色彩的首选。在2022年，全国观赏鱼产业产值110.92亿元，同比增长16.93%，其中，淡水观赏鱼产值96.43亿元REF_Ref15880\r\h[1]。从数据上，不难看出养殖观赏鱼愈发受到人们的青睐，但是养鱼也需要花费一定的人力和时间，由于忘记换水、喂食、补氧、维持水温等人为因素导致观赏鱼死亡造成一定的个人经济损失。同时，根据水族店售卖的养鱼设备可知，购买鱼类后会搭配使用氧气泵、加热棒以及过滤器等单一功能的设备，需通过组装这些单一功能的多个设备才能达到养鱼的效果。而这样多个设备的堆叠不仅使得工作效率较低，同时也带来一定的安全隐患。因此，针对上诉传统养鱼存在的问题和痛点为背景，本文结合使用物联网技术、传感器技术以及单片机应用改善现存养殖观赏鱼智能化较低、设备功能单一性等问题，设计了一款基于单片机的智能鱼缸系统。该系统能够在一定的程度上协助人们养殖观赏鱼，节约劳动成本以及满足智能养鱼的基本需求。以水体水位、PH值、温度和浑浊度为研究对象，利用物联网感知层中水位传感器、浊度传感器以及温度传感器为环境参数，实现对应的自动化控制，如：远程喂食、监控PH值和浑浊度、加水和定时增氧等操作。提高了鱼缸的整体性和安全性，该系统不仅是对传统养殖观赏鱼技术的提高，也是对水产养殖行业实现自动化和其它智能养殖动植物设备提供了一定的借鉴价值。1.2论文主要研究内容及目标本论文主要研究目标是以满足家庭、办公地点常用的鱼缸养殖观赏鱼需求的前提下，以传统养殖技术存在的一系列问题为背景，优化传统养殖设备。本文主要的研究工作内容包含了以下几个方面：（1）系统总体方案设计：根据市场现有养殖设备之间存在的单一性以及人为因素等问题进行改善。在满足鱼缸养殖基本需求的基础上对设备之间进行系统化和智能化搭建框架，最后使用对应的编程语言进行选择。（2）系统硬件设计：根据系统整体框架，综合考虑低成本、低功耗、高性能选择合适的元器件，并用Proteus8Professional仿真工具设计出各部分功能模块的仿真电路图，并按照仿真电路图焊接到PCB板，实现预先设计、降低失误、高效完成的硬件设计目的。（3）系统软件设计：主要包括中央处理器STC89C52、各元器件功能单元、通信单元等进行程序设计，绘制出具体的程序流程图，选用C语言进行系统编程和KeiluVision5作为程序开发软件，实现由中央处理器作为桥接其它单一设备的主控中心，提高了设备整体性和高效性。（4）系统测试设计：将编程内容下载至搭建好的硬件中，进行联动调控和测试是否达到预期效果和设计目的。并对系统整体性、设备灵敏度、通信稳定性进行评估。

2智能鱼缸系统硬件设计2.1系统硬件总体设计方案本系统的总体设计主要是由STC89C52单片机、温度传感器、浊度传感器、PH传感器、继电器组、蓝牙模块、串口显示屏模块、LED模块、外接设备共计九大部分构成。系统硬件总体方案框图如下图2.1所示。图2.1系统硬件总体方案框图在本设计中，由STC89C52作为主控设备，通过温度传感器监测水体温度、浊度传感器监测水体浊度、PH传感器监测水体酸碱度，并分别通过单片机内部模数转换（AD模块）后，与其阈值相比实现预警机制；用三组继电器组实现喂食、加水、增氧功能，蓝牙模块实现短距离远程控制操作，再由串口屏显示数据以及实现触屏控制。该系统不仅实现了设备一体化，且实现了人机互动的智能性，在一定程度上节约了人力和时间资源。2.2单片机最小系统电路2.2.1STC89C52单片机本设计采用的是51系列单片机STC89C52，如下图2.2芯片STC89C52引脚示意图所示，其是由浙江STC微控制器有限公司生产。STC系列是我国独立自主知识产权研发，相比于ATMEL、Philips、Winbond（华邦）等公司研究生产的8051单片机，STC89C52程序存储器容量比51型大一倍，拥有128字节的额外RAM和额外的定时器功能，是一款低功耗、高性能、高可靠的机型，其抗干扰能力较强。图2.2芯片STC89C52引脚示意图其特点如下：高速处理：STC系列机型每个机器周期1个时钟，使得在执行指令情况下执行速度得到相应提高，是普通8051机型执行速度的9~13倍。拥有4KB~12KB片内Flash程序存储器，可以擦写10万次以上，具有良好的抗干扰能力内置多种外设，并支持多种通信串口。包括全双工异步通信和SPI串口通信，满足不同应用场景需求具有多个额外定时器和计数器，包含4定时4外部终端、2硬件16位定时器，可用于精确计时和频率测量。具有多个通用I/O口，以及低功耗设计，如表2.1功耗说明。表2.1功耗说明不同模式典型功耗I/O口驱动力均可达到20掉电模式<0.1空闲模式2工作模式4~72.2.2最小系统单片机最小系统指的是用最少的元件组成一个可以工作应用的系统，也称为单片机最小应用系统。它一般是由电源电压、复位电路和晶振电路三个部分组成。本系统采用STC89C52单片机芯片实现最小系统的搭建，并以此为基础实现智能鱼缸系统各部分功能。（一）电源电压：STC89C52的供电源需要5V的电压提供工作电路，供电引脚在40引脚VCC标识，而接地在20引脚GND标识。（二）复位电路：用于当系统出现短路、运行卡机和程序跑飞时，复位电路RST实现系统复位，其与单片机的9号引脚相连。本系统使用的是上电复位，当系统执行到某个指令后，突然停电后，单片机通电后会进行内部初始化，从相同的工作状态开始工作，其I/O口以及其它设备也会初始化，复位电路图如下图2.3所示。图2.3复位电路图（三）晶振电路：用来为单片机系统提供基准时钟信号，其内部以提供的基准时钟信号为准则进行工作，类似人类的“心脏”。在STC89C52单片机的18和19引脚为晶振引脚，外接一个晶振和一个电容，保证振荡信号的稳定性，晶振电路图如下图2.4所示。图2.4晶振电路图2.3温度传感器电路本系统使用DS18B20温度传感器模块，用来监测水体温度数据，其原理是基于半导体的温度-电阻之间关系计算得到温度值。该模块能够测量的温度范围在-55℃~+125℃（满足鱼缸温度环境监测范围），具有体积小、精度高、抗干扰强等特点。温度传感器DS18B20实物图如下图2.5所示。图2.5温度传感器DS18B20实物图DS18B20是通过一条总线进行信号接收和发送的单线通信，接收数据是高电阻输入，而发送数据的时候是开漏输出，其本身不具备输出高电平的效果，需要在连接DS18B20的DQ端口处需接一个上拉电阻。其电路图如图2.6温度传感器电路图所示。图2.6温度传感器电路图2.4浊度传感器电路本设计使用的是TSW-30浊度传感器，作用是用于监测溶液中颗粒度含量的仪器。其工作原理是基于浊度探头凹槽一侧发射红外光，另一侧接收红外光，根据光线的散射量和透光量来进行判断水体浑浊度情况。其实物图如下图2.7所示。图2.7浊度传感器实物图该传感器具有高精度、高稳定和防污染能力等特点，适合鱼缸内环境多变的情况。同时该传感器共有4个功能引脚，本系统浊度传感器的AO引脚处输出的是模拟信号传递到单片机内部，进行模数转换处理，获得水体浑浊度。同时，在DO引脚处连接了一个电位器，用户可以通过电位器的调节来控制阈值，进而触发蜂鸣器报警。其电路图如下图2.8所示。图2.8浊度传感器电路图2.5PH传感器电路本系统使用的是PH传感器模块，用来监测水体的酸碱度。其是由敏感元件（玻璃电极），其内部有一层特殊的液体（以下简称“内液”）和模块芯片组成。实物如下图2.9PH传感器模块所示。图2.9PH传感器模块实物图该模块成较低、使用方便、测量精度高（0~14PH）、可直接输出0~5V或0~3V模拟电压信号。当玻璃电极浸入待测溶液时，内液离子会同待测液体的离子发生反应，产生一定的电势差。根据电势差的大小，从而检测得到溶液中氢离子的浓度，再根据计算得到溶液PH值。将所得的PH值与设置的值相比，如果过酸（过碱）灯光会闪烁预警。该模块通过BNC接头与PH复合电极连接，并用到PO口传输模拟信号至单片机内部，再由单片机的模数转换器（AD模块）实现将模拟信号转换成数字信号，显示溶液的PH参数。其电路图如下图2.10所示。图2.10PH传感器电路图2.6水位传感器电路本文采用WaterSensor水位传感器，其实物图如下图2.11所示，因为该模块具有如下优点功能：（一）实时性：能够实现实时监测水位的变化提供准确的数据支持；（二）高性能、性价比高：能够在恶劣的环境条件下长时间稳定工作，因此能够满足鱼类养殖过程中水体复杂多变的环境，防止水体过酸过碱对传感器造成一定损坏，保证了测量数据的可靠性；（三）支持多种信号输出：通常采用数字或模拟信号输出，方便与计算机、数据采集系统等设备连接，实现远程监测和数据传输。因此本文用其来实现测量水位高度，如果水位过低，触发继电器工作，驱动外设加水阀自动加水。图2.11水位传感器电路图该模块一共3个引脚分别是VCC、GND、AO引脚，其中AO引脚输出模拟信号接单片机内部ADC模块，实现模数转换得到水位信息，从而控制加水阀操作。其具体如下图2.12所示。图2.12水位传感器电路图2.7继电器组电路继电器是一种常用的电气控制硬件，常被用于各种自动化控制如：延时控制、触控开关等等。在本设计中用来实现驱动外接设备自动喂食、自动加水和自动增氧的操作。其主要是由电磁铁和触点组成，利用小电流控制大电流来扩大功率电路工作范围，同时根据电磁效应改变触点状态，达到电路断开和导通的效果。其实物图如下图2.13继电器所示。图2.13继电器实物图该模块在电磁铁通电时会产生磁场，使得触点闭合或断开，从而实现对电路的通断控制。而吸引触点闭合或断开所持续的时间，也就是所控制的持续时间。其电路图如下图2.14所示。图2.14继电器电路图2.8LED模块电路该模块主要是实现夜间情况下的照明作用，用户通过发送开灯指令，单片机芯片接受到指令后，将LED电路模块的电路电平至高，实现灯光照明。同时需要10电阻保护LED灯，避免一瞬间电压增高烧坏电路，提高耐用性，其电路图如下图2.15所示。图2.15LED电路图2.9蓝牙模块电路本设计中的蓝牙模块，采用的是DX-BT24系列蓝牙模块，实现智能鱼缸短距离远程控制效果。其既包含了5.1版蓝牙设计协议，内部又集成了标准的串口和I2C接口。具有成本低、体积小、功耗低、收发灵敏性高等优点。满足智能鱼缸的低功耗、高性能，实现智能化的要求，其实物图如下图2.16所示。图2.16DX-BT24蓝牙实物图该模块允许单片机通过多样化的接口，以最大程度地满足用户的通信需求。此外，通过AT命令/透传命令，用户可以对模块参数进行动态修改和配置/传输数据内容。其引脚如下表2.2DX-BT24蓝牙模块主要引脚说明所示。这使得设备能够以极低的成本和高效的速度融入物联网，从而提升设备的便捷性和智能化水平。表2.2BT24-S蓝牙模块主要引脚说明引脚序号引脚名称引脚功能说明1RF外接天线口5I2C_SCLIIC时钟线提供IIC通信的时钟8DATA-STATUS数据提示脚提示单片机，模块有数据可读9A1IIC地址配置配IICslave地址10A0IIC地址配置配IICslave地址13I2C_SDAIIC数据线提供IIC通信的数据15KEY断开连接低功耗模式唤醒进入配对模式16WORK-STATUS模块工作状态输出脚从模块未连接状态1s高1s低；连接状态3s高50ms低；低功耗状态一直为低主模块搜索及连接300ms高300ms低；连接状态一直高本设计应用了RXD（接收数据）和TXD（发送数据）引脚实现数据交互收发的功能，从而实现短距离的远程交互功能。如下图2.17蓝牙模块电路图所示。图2.17蓝牙模块电路图2.10串口屏幕电路本模块使用的设备是Hmi串口屏，即人机界面串口屏。本设计用其来实现显示、触摸和控制功能于一体的智能设备，并通过串口通信技术与外部设备进行数据交换，实现数据显示和用户操作，为用户提供了一个直观、便捷的操作，其实物图如下图2.18所示。图2.18串口显示屏实物图本系统使用的Hmi串口屏采用的是电阻式，共计4根线，分别是VCC、GND、TX、RX的引脚，其中TX和RX为串口数据的发送和接收，实现用户控制设备命令的请求，并用P1.6和P1.7引脚实现串口屏的数据显示。其电路如下图2.19所示。图2.19串口显示屏电路图2.11电路总设计图本系统的核心是由主控芯片STC89C52实现控制各功能模块，如温度监测、浊度监测、PH值监测、喂食、加水和增氧功能的运作，达到系统整体性效果。并搭配使用BT24-IIC蓝牙模块和Hmi串口屏，实现人机交互和快速接入“物”联网的效果，最终将单一、独立外设设备集合成一个具有整体性和智能化的系统，其电路图如下图2.20所示。图2.20系统硬件设计总电路图

3智能鱼缸系统软件设计3.1温度检测模块程序实现在系统软件设计中，采用DS18B20温度传感器来实现水体温度的监测，同时设定温度的阈值，并用灯光进行预警。在启动DS18B20设备通信之前，首先是对其进行初始化，即要求单总线设置为高电平状态。系统需检测是否存在DS18B20温度执行器，若总线上存在DS18B20，则该设备会根据预先规定的时序标准在总线上产生一个低电平脉冲信号作为响应。对外部温度进行读取，温度数据以16位带符号扩展的二进制补码的存在形式，存储在高速暂存存储器，若总线上不存在DS18B20，则总线将维持高电平状态，无脉冲信号返回。其温度监测模块程序流程图如下图3.1所示。图3.1温度检测模块程序流程图3.2浊度检测模块程序实现在本系统浊度监测设计中，采用TSW-30浊度探头，实现通过发射红外光在水体溶液中的透射率和散射量判断该水的浑浊度，并利用浊度传感器产生的模拟信号，在单片机内部进行模数转换（AD转换），与设定的阈值相比，若超过浊度阈值，触发蜂鸣器的预警效果。首先，进行系统初始化，根据用户设定的浊度阈值与水体检测到的浑浊度进行比较。若超过设定值，蜂鸣器会进行预警。其具体流程如下图3.2所示。图3.2浊度检测模块程序流程图3.3PH值检测模块程序实现本系统使用PH值传感器模块，实现检测水体酸碱度，防止过酸/过碱环境影响鱼类正常的生长和发育。首先，系统进行程序初始化，将PH玻璃电极敏感元件伸入水体当中，其玻璃电极内液中的离子和水体中的离子进行化学反应，产生电势差。依据其之间产生的电势差，可以得到氢离子H+的浓度，从而计算得到PH值。将所得的PH值与设置的值相比，如果过酸（过碱）灯光会闪烁预警。其流程如下图3.3所示。图3.3PH检测模块程序流程图3.4增氧模块程序实现该模块功能是实现定时增氧的操作，以减小一直运作导致的元器件损耗和功能损耗。其主要是由继电器作为驱动源泉，当电磁铁通电时，产生的磁场会吸引触点闭合或断开，从而实现对电路的通断控制，实现开启/关闭增氧功能；同时，引触点常闭的时间即为定时增氧的时间间隔，从而达到定时增氧的目的和效果。图3.4增氧模块程序流程图首先，用户设置鱼缸内所需增氧时间，打开增氧开关。单片机接受到指令后，继电器开始工作，从而驱动外接设备增氧阀打开，实现定时增氧。若达到增氧时间，自动关闭增氧阀。反之，继续增氧。具体流程如上图3.4增氧模块程序流程图所示。3.5喂食模块程序实现喂食功能模块与增氧模块逻辑实现方式类似，均需要继电器来驱动控制喂食料口的打开和关闭。首先，用户选择喂食功能，单片机接受到指令后，驱动对应的端口电流通过继电器，以小电流控制大电流的原理扩大工作电路，导通电路，实现打开喂食料口，间隔5s后料口自动关闭。其具体流程如下图3.5所示。图3.5喂食模块程序流程图3.6加水模块程序实现本系统的加水模块主要是由水位传感器和加水阀两大部分实现。其中，水位传感器使用的是接触式水位传感器（WaterSensor）。其工作原理是，根据水位的浸没量，去改变其自身阻值。而加水操作，即根据水位传感器自身阻值的变化，控制电流经过继电器的大小，使得继电器吸合或断开，实现加水阀的打开和关闭。其具体过程是：当水位传感器检测到鱼缸内水位过低，将信息传递至STC89C52芯片，其芯片通过继电器的磁吸原理，诱发引触点导电接通电路，来实现控制加水阀自动加水的操作；当水位传感器检测水位正常时，继电器引触点断开电路，实现停止加水，如下图3.6加水模块程序流程图所示。图3.6加水模块程序流程图3.7LED照明模块程序实现该模块通过单片机控制LED实现开灯和关灯。主要是用于夜间实现照明的操作，主要原理就是将LED电路模块的电路电平至高输出1，实现灯光照明，其具体流程如下图3.7所示。图3.7LED照明模块程序流程图3.8蓝牙模块程序实现本系统采用BT24-S型蓝牙模块，并采用IIC协议与移动终端进行通信，可以在一定的距离进行收发指令传输至STC89C52芯片，具体逻辑原理分为3个部分：1.需要设置蓝牙模块的名称和波特率。2.在程序中初始化串口，设置接收字符串变量和接收次数。3.连接建立后，就按照通信协议进行数据的发送和接收。在接收数据时，需要检测串口是否可读，如果可读则接收字符串，并在接收后打印接收到的字符和接收次数。其原理示意图如下图3.8所示。图3.8蓝牙连接示意图根据图3.8蓝牙连接示意图可知BT24-S型蓝牙模块的连接流程。整个过程可以分为几个主要步骤，如下所述。首先，进行蓝牙模块的初始化，即设置一些串口参数，例如波特率、设备名称等等，以确保蓝牙模块能够与其他设备正常通信。然后开启蓝牙模块相应的硬件功能和接口。随后，蓝牙模块进入AT命令模式，等待设备与进行蓝牙连接。此时，设备会向蓝牙模块发送连接信息，提示是否连接成功。蓝牙模块接收到这些信息后，建立连接后进入透传模式，开始传输数据收发指令。若用户完成所需操作后，点击结束任务，蓝牙模块又会进入AT命令模式等待设备连接，并进入低功耗。图3.9蓝牙模块程序流程图3.9串口屏程序设计实现本设计使用的是Hmi串口屏，其一共有4个引脚，分别是VCC、GND、TX、RX引脚，其中TX和RX为串口数据发送端和接收端，用于实现用户控制设备命令的请求和接收来自传感器的数据，并显示在屏幕上。其主要流程如下所述，具体见图3.10所示。设备识别与配置：如串口号和波特率等参数。串口初始化：如设置输入模式、输出模式、控制模式等。数据传输：利用函数体向串口发送和从串口接收数据。这些函数会将数据放入一个环形缓冲区，然后由底层驱动程序处理并发送或接收。图3.10串口屏程序流程图

4系统功能测试4.1系统软件程序测试在Keil5软件平台内，以软件程序设计的流程图为基础，用C语言将各个模块的功能进行代码编写。最后进行总体编译程序，在工程编译无错误后，将程序烧录进入STC89C52单片机中。编译代码如下图4.1所示图4.1keil5软件编写代码图4.2系统硬件整体电路测试根据硬件（包括LED照明、增氧模块、喂食模块、加水模块、温度检测、浊度检测、PH值检测、蓝牙模块和Hmi串口屏）的合理布局和排线的规整性，对电路进行上电。并用万用表测试电路之间是否存在虚短虚焊的现象。最后将编译后无错误的程序，利用STC-ISP烧录进单片机中，下载编程。如下图4.2程序烧录所示。图4.2程序烧录烧录完成后，将智能鱼缸系统设备连接上电源，观察设备的运行情况（包括查看是否短路、是否运行异常、是否达到预期目标、是否硬件出现异常等等），如下图4.3实物展示。图4.3智能鱼缸系统实物运行图经过联动测试结果，各模块都正常工作，电路并无短路现象，达到预期系统总体设计要求目标，运行正常。4.3系统各功能测试4.3.1温度检测模块功能测试运用的DS18B20温度传感器模块，为保证其防水性用绝缘胶布包裹，以确保准确测量水缸内部温度参数的情况。因为DS18B20是一条总线传输数据，其自身内部具有AD模数转换，因此可以将得到的16位温度数据（8高位8低位），转变成十进制数显示在Hmi串口屏幕上。如下图4.4温度传感器模块所示。图4.4温度检测模块程序测试图4.3.2浊度检测模块功能测试由3.2小节可知，TSW-30浊度探头凹槽处是根据通过发射红外光至另一侧接收端，接受到的透光量和散射量两个维度进行考量水体溶液浊度情况。将人的手指伸入凹槽处阻值红外光的接收，模拟水体溶液颗粒度的污浊，引发蜂鸣器报警。如下图4.5所示。图4.5浊度检测模块程序测试4.3.3PH检测模块功能测试将PH探针伸入水中，同时设定PH的最高（碱性）最低（酸性）阈值（见下图4.6PH阈值设定所示），根据PH探针的原理：即玻璃保护罩内液与水体溶液之间发生离子反应，产生电势差，得到H+浓度进而算出PH值，展现在显示屏上。如果超过/低于阈值，红灯闪烁，见图4.7所示。图4.6PH阈值设定图4.7PH检测模块程序测试4.3.4增氧模块功能测试通过Hmi串口发送控制增氧开关命令，实现间隔5s增氧一次，持续时间有8小时、16小时、24小时。其依靠继电器作为驱动源泉，当电磁铁通电时，产生的磁场会吸引触点闭合或断开，从而实现对电路的通断控制，实现开启/关闭增氧功能；同时，引触点常闭的时间即为定时增氧的时间间隔，从而达到增氧持续时间的目的和效果。如下图4.8所示。图4.8增氧模块程序测试图4.3.5喂食模块功能测试与4.3.4增氧模块测试同理，由用户触屏点击后，发送控制指令，依靠继电器作为驱动源泉，驱动弹簧食仓的压缩（开启）和伸张（关闭）形态，让鱼料自动从料口依据重力因素落入水中，实现人工的鱼料投喂操作行为。从而实现开启/关闭喂食功能。如下图4.9、4.10所示。图4.9喂食模块程序测试图一（食仓闭合）图4.10喂食模块程序测试图二（食仓开启）4.3.6加水模块功能测试该部分首先需要由用户发送开启加水模式（Hmi点击或蓝牙）的指令，在单片机接受到指令后，加水模式处于持续工作状态。当水位传感器（接触式电阻型）检测到水位过低，会触发模拟信号至单片机中，再根据模数转换，拉高电平控制继电器的引触点，实现换水阀的开启控制，达到加水的目的，如下图4.11所示。图4.11加水模块程序测试图4.3.7LED模块功能测试根据代码烧写，通过Hmi串口控制灯光亮灭，实现夜间灯光照明作用，如下图4.12所示。即根据LED电路图，将LED电路模块的电路电平至高输出1，实现灯光照明。图4.12LED模块程序测试4.3.8蓝牙模块功能测试本模块蓝牙的短距离控制原理是通过设备发现、配对、建立连接、数据传输和连接管理等一系列步骤来实现的。这些步骤确保了蓝牙设备能够在短距离内进行有效的无线通信和数据交换。将设备通电后，通过使用蓝牙调试器app助手，来实现与智能鱼缸系统上的蓝牙设备进行连接。经过一系列测试，智能鱼缸系统各个功能模块能够顺利地进行控制，正常运行。如下图4.13所示。图4.13蓝牙模块程序测试图4.3.9串口屏模块功能测试本模块设计用其来实现显示、触摸和控制功能于一体的智能设备，并通过串口通信技术与外部设备进行数据交换，实现数据显示和用户操作，为用户提供了一个直观、便捷的操作。该模块已在4.3.1至4.3.8的模块测试中，正常通信控制运行，其状态屏幕如下图4.14所示。图4.14串口屏模块程序测试图

5总结与展望5.1总结为了解决传统养鱼设备存在的问题，本文设计了以STC89C52芯片为核心的智能鱼缸系统。该系统具有如下功能：采用温度传感器来测量水体温度；浊度传感器来测量水体浑浊度，如过浊度超过阈值则蜂鸣器报警；并用PH传感器来测量水体酸碱度，若超过（低于）阈值灯光预警，水位传感器用来测量水位，水位过低实现自动加水，并结合使用继电器来驱动外接设备实现增氧、喂食、加水操作，蓝牙设备实现短距离控制，并通过串口显示屏显示监测数据和触屏控制。经第4章系统功能测试，各部分功能模块均运行正常，达到预期效果。智能鱼缸能够实现当水体环境出现异常（温度过高/低，PH过酸/碱，浊度过高），发出预警。同时实现能够定时增氧、自动加水和一键喂食的操作。符合本系统的设计目标。该系统打破了原本单一独立的养殖设备，实现了智能化、整体化、一体化的效果。在一定程度上减少了功能损耗、人力和时间成本资源的消耗，也为其他类型的智能养殖动植物