【《基于单片机的智能鱼缸方案论证案例》1800字】

基于单片机的智能鱼缸方案论证案例目录TOC\o"1-3"\h\u18265基于单片机的智能鱼缸方案论证案例 1232831.1方案要求 1120321.2方案可行性分析 1248911.3系统分析设计 3283091.3.1硬件设计分析 332881.3.2软件设计分析 41.1方案要求 设计一款集成化、自动化、智能化的生态鱼缸：以单片机为控制核心，搭配相关控制器件及传感器，实现鱼缸定时供氧、自动换水、定时喂食、灯光照明等功能，并能实时显示水温、水质、定时时间等参数。搭配远程控制功能，能通过APP发送指令，控制鱼缸相关功能的开闭、控制参数的设置修改以及历史数据查询等。功能及实现方式见表1.1。表1.1具体功能及实现方式功能实现方式喂食通过人工按键/APP下发命令/定时任务自动控制喂食器喂食换水通过人工按键/APP下发命令/水质/水位变化自动控制水泵换水显示通过传感器采集相关数据，经过CPU处理，在显示屏显示数值充氧通过人工按键/APP下发命令/定时任务自动控制充氧泵充氧灯光通过人工按键/APP下发命令控制灯带的开关1.2方案可行性分析1集成化：结合传感器及电路设计技术，将测温仪、水泵、灯带、充氧泵、喂食器等单一的鱼缸控制器件组合起来，设计成核心硬件电路，这部分硬件电路由单片机控制相应I/O口，实现鱼缸集成化。1.自动化：选择单片机STM32F103系列的RCT6芯片为控制核心芯片，结合编程设计控制参数如：水温、水质、定时时间等，来实现对控制器件的自动控制，实现鱼缸自动化。3.智能化：结合物联网技术，并在硬件中搭配WIFI模块，通过WIFI通信协议，实现手机APP与单片机的通讯。通过将手机发送的指令传达给CPU处理，来实现对鱼缸无线监控，实现鱼缸智能化。具体功能组成分析如下：温度监控系统：能实时检测鱼缸的水温，并设定温度阈值，当鱼儿生存的环境温度超过阈值时，启动蜂鸣器报警鸣叫，警示鱼缸内温度异常。智能充氧系统：能设定充氧时间，当实际时间达到设定时间，则启动充氧泵，自动完成供氧操作。智能换水系统：能实时检测鱼缸的水质，并设定浑浊度阈值及水位上下限，当浑浊度超过阈值或水位低于下限，则启动抽注水泵，自动完成换水操作。智能喂食系统：能设定喂食时间，当实际时间达到设定时间，则开启喂食器，自动完成喂食操作。灯光照明系统：能控制灯光照明，开启灯光来增加鱼缸观赏性。显示系统：能显示实时时间、鱼缸温度、水质浑浊度、定时时间等数据。按键控制系统：能通过鱼缸控制面板上的按键，控制器件、设定阈值及定时时间等操作。无线监控系统：能通过APP查看鱼缸数据，能控制器件、设定阈值及定时时间等操作功能流程图分析如图1.2所示。图1.2功能流程图1.3系统分析设计系统设计主要分为硬件和软件设计，通过软件和硬件相结合来实现功能。如图1.3所示。图1.3系统框图1.3.1硬件设计分析本系统硬件部分选择单片机为控制核心，搭配外围模块设计而成。硬件设计中使用AltiumDesigner15软件来绘制电路原理图。该软件使用方便，支持自己绘制原理图及封装库。硬件设计主要以下几个模块：1.单片机核心控制模块：以STM32F103RCT6为核心芯片，结合晶振、复位电路。通过对引脚信号及模块的数据处理，来控制相关器件。1.传感器模块：由温度传感器和浑浊度传感器分别采集鱼缸的水温和水质数据，将信号传输给单片机进行处理，主要是负责检测鱼缸的环境温度变化和水质变化。3.时钟模块：主要是负责提供一个精确时钟给系统，作为定时任务的判断时钟4.蜂鸣器模块：实现当鱼缸内的环境温度异常时，报警鸣叫。5.水位检测模块：实现对鱼缸水位的检测。6.无线通讯模块：主要是负责接收手机APP端发送的命令，并传输给单片机CPU处理，实现控制。并负责将由温度传感器和浑浊度传感器检测到的温度值和水质值给手机APP端，实现将温度值和浑浊度在手机APP上显示。7.显示屏模块：负责显示时间、水温、水质、充氧间隔时间、喂食间隔时间、充氧持续时间、喂食持续时间等相应数据。8.其他硬件模块：主要包括继电器、舵机、灯光、LED灯、按键等模块。继电器模块分别控制两个水泵来完成换水、一个气泵来完成充氧，舵机控制喂食器，灯带给鱼缸提供灯光，LED灯用来指示相应功能状态，按键用于本地控制。图1.4硬件设计分析框架1.3.2软件设计分析软件设计分为程序设计和手机APP界面设计。程序设计主要使用keil5软件进行开发，该工具便于在线仿真和调试。跟单片机可以以JATG调试接口相连，也可以以ST-Link调试接口相连。通过编程，使各个模块能与单片机实现通信。手机APP界面设计：本设计中没有自建服务器，依据目前的火热的物联网平台，选择以ONENET平台作为服务器。使用该平台自带的开发工具，可快捷开发稳定的APP简洁界面。实现温度