基于STM32的智能鱼缸系统设计

基于STM32的智能鱼缸系统设计摘要随着国内观赏水族行业的快速发展，家庭鱼缸养殖已成为主流的休闲观赏方式之一，但是传统鱼缸依赖人工频繁维护，不能实时进行水质监测，且控温精度差、喂食换水不规律等问题，上班族、出差人群难以实现持续照看，新手用户也极易因操作不当导致养殖失败。本文设计并实现了一款基于STM32F103C8T6单片机的智能鱼缸系统，整合水温监测、PH值检测、TDS水质分析、水位监测、光照采集等核心感知功能，配套控温、喂食、补水排水、WiFi远程交互等执行能力，构建了一套低成本、高实用性的家庭水族智能养护方案。系统通过软硬件协同设计完成核心功能落地，经实际测试，各项性能指标均达到设计要求，运行稳定可靠。本系统兼顾了实用性与低成本，操作简单便捷，可有效降低家庭水族养殖的门槛，减少人工维护的工作量，为观赏鱼提供稳定健康的生存环境，具备较高的实用价值与推广前景。关键词单片机；智能鱼缸；水质监测；自动控制；WiFi通信AbstractWiththerapiddevelopmentofthedomesticornamentalaquariumindustry,homefishtankbreedinghasbecomeoneofthemainstreamleisureways.Traditionalfishtanksrelyonfrequentmanualmaintenance,whichhasproblemssuchasuntimelywaterqualitymonitoring,poortemperaturecontrolaccuracy,irregularfeedingandwaterchange.Officeworkersandbusinesstravelersaredifficulttoachievecontinuouscare,andnoviceusersarealsoveryeasytocausebreedingfailureduetoimproperoperation.ThispaperdesignsandimplementsanintelligentfishtanksystembasedonSTM32F103C8T6singlechipmicrocomputer,whichintegratescoresensingfunctionssuchaswatertemperaturemonitoring,PHvaluedetection,TDSwaterqualityanalysis,waterlevelmonitoringandilluminationcollection,andsupportsexecutioncapabilitiessuchasautomatictemperaturecontrol,regularfeeding,automaticwaterreplenishmentanddrainage,abnormalsoundandlightalarm,andWiFiremoteinteraction.Alow-costandhighlypracticalintelligentmaintenanceschemeforhomeaquariumisconstructed.Thecorefunctionsofthesystemarecompletedthroughthecollaborativedesignofsoftwareandhardware.Itcaneffectivelymeetthedailymaintenanceandsafetymonitoringneedsofhomeaquariumbreeding,providesfeasibletechnicalreferenceforthedevelopmentofhouseholdintelligentaquariumequipment,andhasstrongpracticalvalueandpromotionprospects.Keywordssinglechipmicrocomputer;intelligentfishtank;waterqualitymonitoring;automaticcontrol;WiFicommunication目录249251绪论 1254641.1研究背景 1275911.2研究意义 166331.3国内外研究现状 285801.4论文组织结构 2243541.5本章小结 3188562功能与设计方案 5322332.1系统功能要求 5112282.2系统设计方案 539252.3器件方案对比 8298582.3.1主控芯片的选择 8200932.3.2通信模块的选型 9145472.3.3温度检测模块的选择 947542.4本章小结 10311723系统的硬件设计 11273423.1STM32F103C8T6单片机 11225293.2ESP8266无线通信模块电路 12294103.3DS18B20水温检测模块电路 12206113.4PH值采集传感器模块电路 13275893.5TDS检测传感器模块电路 141883.6光照检测电路 15174313.7水位检测电路 1540873.8OLED显示电路 16216163.9继电器执行电路 1743263.10SG90舵机喂食电路 17305483.11PCB板的设计 1810963.12本章小结 1986154系统的软件设计 20117864.1软件介绍 2019994.2软件程序的设计 21144354.2.1主程序流程图 21319834.2.2按键子程序流程图 22155274.2.3显示模块子程序流程图 23258144.3本章小结 24184175系统的测试 2557905.1硬件调试 25250365.2软件调试 25156325.3实物调试 2534655.3.1PH值与TDS监测功能 25274565.3.2水位监测与自动补水功能测试 26171255.3.4水温监测与温控功能 2738465.4设计问题及解决方案 272925.5本章小结 2730778结论 2830677参考文献 298929谢辞 3123250附录A 329133附录B 331绪论1.1研究背景随着经济水平的突飞猛进，装饰业的日趋兴起，人们对生活、家居品味的追求愈加重视，体现在经济形态中就是与之相关的休闲、居家装饰等行业日趋蓬勃发展之势。居住、工作环境的生动化、温馨化也越来越和人的精神、情操、新的生活观念紧密地联系在一起。家中鱼类养殖也正是在人类的这种需求下应运而生，并且近年来其快速发展之状况使其已经成为一股新兴的经济力量受到经济界及业内人士的关注，据最新资料显示：家庭水族养殖的日渐丰富，水族市场更加繁荣昌盛，水族行业产业规模的年增长率达到13.8%，仅北京就由传统的几个小市场，发展成8个大规模的市场。其市场空间的拓展速度也昭示着将有更多的投资机会点在这种新的经济形势下诞生。如今是国际水族产品看中国，许多国外大的采购公司都盯准中国这个市场，把长远的目标放在中国。随着鱼缸产业迅猛发展，巨大的鱼缸市场的需求也极大推动了国内外各种鱼缸控制设备的研发和生产。当今大部分家庭的观赏鱼缸还是传统的养殖方法,无法定时定点投食饲料,尤其是鱼主人由于工作、出差、旅游等原因外出,鱼缸内的鱼无人看管照顾,容易出现鱼类生病甚至是死亡的情况REF_Ref13970\r\h[1]；新手用户缺乏养殖经验，无法及时判断水质变化，往往等到鱼类出现异常时已错过补救时机；人工控温精度差，水温波动过大易引发鱼类应激反应，甚至导致死亡。随着单片机、物联网技术的快速发展，将智能控制技术融入家庭水族养殖，开发低成本、易操作的智能鱼缸系统，可有效解决传统鱼缸的养护痛点，提升养殖成功率，因此具备极强的市场需求。1.2研究意义近几年，随着经济水平的发展，现在的居住环境也得到了质的飞跃，各个装饰业也在这些年悄然出现，鱼缸也成为我们国家很多家庭用于装饰居家环境的青睐物，但是在现在的中国，生活工作节奏越来越快，大多数的家庭拥有观赏鱼缸的水族爱好者表示日常没有过多的时间和精力去对鱼缸进行日常的维护工作，而近几年智能化也扩展到鱼缸内其他参数的控制，市场上陆续出现了与鱼缸相关的控制设备。如鱼缸间歇充氧定时器、鱼缸自动恒温器、鱼缸灯光自动控制器等REF_Ref16520\r\h[2]。由于这些设备的均各自独立工作，独立控制相应的环境参数，所以一个鱼缸中需配置几个独立的控制设备；而这些独立控制设备的价格一般都在100~200元，如果配齐整套控制设备，价格大概在1000~1500之间，价格整体偏贵REF_Ref17072\r\h[22]。因此，多功能型的鱼缸控制器的开发也受到了很多厂商的关注，陆续出现了多种为水族行业优化制作的多功能控制器。因此本文设计的基于单片机的智能鱼缸控制系统有着实用和实际意义。1.3国内外研究现状国外智能水族设备行业起步较早，技术发展较为成熟，德国伊罕、日本日索等品牌推出的高端智能鱼缸产品，整合了精准水温控制、多维度水质监测、自动换水等核心功能，运行稳定性强，但产品售价普遍在万元以上，设备维护成本高，功能固化无法自定义，难以进入普通家庭用户市场。部分国外开源社区的DIY方案，多基于工业级处理器开发，操作门槛高，需要用户具备较强的专业能力，不具备普适性。国内智能水族市场近年来发展迅速，小米、森森等品牌推出的家用智能鱼缸，实现了基础的自动喂食、水温控制、APP远程查看功能，价格相对亲民，但存在水质监测维度少、无自动换水能力、异常报警不及时等问题，无法实现全流程的智能养护。市面上多数低成本DIY方案，仅实现了单一的温控或喂食功能，功能完整性不足，缺乏稳定的远程交互能力，系统运行可靠性较差。整体来看，当前家用智能鱼缸市场存在明显的断层，高端产品价格过高难以普及，低端产品功能单一实用性不足，缺少一款兼顾成本、功能完整性与操作便捷性的解决方案，这也是本研究的核心切入点。1.4论文组织结构本次论文主要分为五章，从不同的方面介绍。第一章为绪论，主要介绍本研究的背景与意义，分析国内外智能鱼缸领域的研究现状与现存问题，明确本研究的核心内容与整体目标，同时说明论文的组织结构安排。第二章为系统功能与总体设计方案，分析家庭水族养殖的核心需求，明确系统的功能要求与性能指标，提出系统的总体设计架构，同时对主控芯片、通信模块、温度检测模块等核心器件进行多方案对比选型，确定最终的器件方案。第三章为系统的硬件设计，详细介绍系统各个部分的硬件电路设计与工作原理，包括主控最小系统、传感器采集电路、驱动电路、通信电路、电源电路等，说明各个电路的设计思路与实现方式。第四章为系统的软件设计，介绍系统的软件开发环境，阐述软件的整体设计思路与主程序流程，同时详细说明各个功能函数的设计逻辑与实现方式。第五章为系统的测试与验证，介绍系统的软硬件调试过程与测试环境搭建，完成系统的功能测试与性能测试，验证系统各项功能的实现情况与性能指标是否达到设计要求，同时对测试结果进行分析总结。论文最后为结论部分，总结本研究的核心成果与创新点，分析系统存在的不足，对未来的优化方向进行展望，同时列出参考文献、谢辞与相关附录。1.5本章小结本章围绕智能鱼缸系统的研究背景展开，阐述了家庭水族养殖行业的发展现状与传统鱼缸的核心痛点，明确了本研究的现实意义与应用价值。同时分析了国内外智能水族设备的研究现状，指出了当前市场产品存在的高端产品价格过高、低端产品功能不足的核心问题，确定了本研究开发低成本、高实用性智能鱼缸系统的核心目标。本章还明确了研究的主要内容与论文的组织结构安排，为后续章节的展开奠定了坚实的基础2功能与设计方案2.1系统功能要求结合家庭水族养殖的实际使用场景与用户核心需求，本系统需要实现以下核心功能：多维度环境参数实时监测，包括鱼缸水体温度、PH值、TDS值、水位高度，以及环境光照强度的实时采集与显示，让用户随时掌握鱼缸的运行状态；通过独立按键实现加热棒、水泵、紫外杀菌灯、气泵的手动开关控制，以及手动喂食操作，同时支持通过按键设置各项参数的阈值与定时计划；根据监测的水温数据启停加热棒，将水温稳定在用户设定的范围内；根据水位数据完成补水与排水操作，维持水位稳定；按照用户设定喂食量，完成定量喂食；当水温、PH值、TDS值、水位等参数超出设定的正常范围，或设备出现运行异常时，将异常信息推送到用户手机端，提醒用户及时处理；通过WiFi模块接入家庭网络，用户可通过手机端远程查看鱼缸的实时监测数据与设备运行状态，同时可远程控制所有执行机构，调整各项参数阈值，实现异地远程照看。2.2系统设计方案本系统以STM32F103C8T6单片机为核心控制机构，构建“信号采集-闭环控制-执行输出-远程交互”的一体化总体设计架构，整体架构分为三个核心层级，分别是信号输入层（感知单元）、核心控制层（控制机构）、执行输出层（执行机构），各层级之间通过标准化通信接口实现数据互通与指令联动，形成完整的闭环自动控制系统，全面覆盖家庭水族养殖的全流程智能养护需求。系统供电采用12V直流电源适配器输入，通过两级降压电路，分别转换为5V与3.3V直流电压，为不同工作电压的器件供电；单片机与各个器件之间通过GPIO、ADC、UART、I2C等通信方式完成数据传输，所有电路集成在同一块PCB板上，整体结构紧凑，安装与维护便捷，同时具备充足的扩展空间。其系统硬件模块工作框图如图2.1所示。图2.1系统硬件模块工作框图信号输入层是整个系统闭环控制的信号源头，负责完成所有环境参数的采集与用户指令的输入，为核心控制机构提供精准的原始数据与操作指令。该层核心器件包括DS18B20温度传感器、PH值检测模块、TDS水质检测模块、水位检测模块、光照检测模块，以及5个独立按键，同时包含系统供电电路，为整个系统提供稳定的电源输入。其中各类传感器负责实时采集鱼缸水体温度、酸碱度、清洁度、水位高度，以及环境光照强度等核心环境参数，独立按键负责接收用户本地手动控制指令与参数设置指令，实现本地人机交互。核心控制层以STM32F103C8T6单片机为控制核心，是整个系统的“控制大脑”，也是所有自动控制逻辑的执行主体，承担数据预处理、阈值比对、逻辑判断、闭环控制、指令下发、通信交互六大核心职能，是连接感知单元与执行机构的核心枢纽。该层首先对信号输入层采集的各类模拟量、数字量数据，通过滑动平均滤波算法去除水体流动、电磁干扰带来的信号波动，完成数据校准与单位换算，得到精准的环境参数值；随后将处理后的实时参数与用户预设的阈值区间、定时计划进行比对，按照预设的控制策略生成对应的控制指令，核心控制逻辑包括：当实时水位低于设定下限阈值时，生成补水控制指令并下发至对应执行机构，当水位高于设定上限阈值时，生成排水控制指令；当实时水温低于设定下限值时，生成加热启动指令，当水温回升至设定区间内，生成停止加热指令，实现水温闭环恒温控制；当光照强度低于设定阈值或到达预设补光时段时，生成补光灯启停控制指令；按照用户预设的喂食时间与喂食量，生成定时定量的喂食控制指令；当水温、PH值、TDS值、水位等核心参数超出安全阈值时，进行远程异常信息推送指令。同时，该层通过内置的12位ADC、多路GPIO、USART串口、高级定时器等外设资源，实现与信号输入层、执行输出层的硬件对接，保证控制指令的精准下发与实时响应，指令响应延迟不超过100ms；并通过ESP8266WiFi模块完成双向数据交互，将实时监测数据与设备状态上传至云平台，同时解析手机端下发的远程控制指令，转换为对应执行机构的驱动信号，实现远程控制与本地控制的无缝衔接，为整个系统的稳定运行提供核心控制支撑。执行输出层是系统控制指令的最终执行单元，所有执行机构均由核心控制机构通过继电器、PWM信号等方式直接驱动，实现对鱼缸环境的全自动调节与安全管控，与前端感知单元形成完整的闭环控制，具体包含七大执行单元：水路控制执行单元：以进水泵、排水泵为核心执行部件，由2路继电器模块分别驱动，完全受控于核心控制机构的水位控制指令。当监测到水位不足时，自动启动进水泵完成补水；当监测到水位超标时，自动启动排水泵完成排水；水位恢复至正常区间后立即停止运行，实现鱼缸水位的全自动稳定控制，规避水泵干烧、水体溢出的安全风险。水温控制执行单元：以防水加热棒为核心执行部件，由1路继电器模块驱动，受控于核心控制机构的恒温控制指令。根据实时水温监测数据，自动启停加热棒，将水体温度稳定在用户设定的适宜区间内，控温精度可达±0.5℃，避免水温大幅波动引发鱼类应激反应。自动喂食执行单元：以SG90微型舵机为核心驱动部件，直接受控于主控芯片定时器输出的PWM信号。根据核心控制机构的定时喂食指令，通过旋转指定角度控制喂食仓门的开合幅度与时长，实现精准的定时定量自动喂食，解决用户上班、出差期间无法按时喂食的痛点，同时避免喂食过量污染水体、喂食不足导致鱼类营养不良的问题。水质养护执行单元：包含增氧泵、紫外杀菌灯两大核心部件，分别由对应继电器模块驱动。核心控制机构根据TDS、PH值等水质监测数据，自动启停增氧泵保证水体溶氧量，按照预设时段定时启动紫外杀菌灯完成水体杀菌消毒；当水质参数严重超标时，同步触发换水提醒，并联动进水泵、排水泵完成半自动/全自动换水，维持水体生态稳定。光照调节执行单元：以鱼缸LED补光灯为核心部件，由继电器模块驱动，受控于核心控制机构的光照控制指令。根据实时光照强度监测数据与用户预设的光照时段，自动启停补光灯，既保证水草光合作用所需光照，又避免光照过度引发藻类滋生、水体浑浊的问题。（6）人机交互单元：OLED显示屏，OLED显示屏由核心控制机构驱动，每500ms刷新一次，实时显示核心监测参数与设备运行状态；当核心控制机构生成异常指令时，通过WiFi模块将异常信息推送至用户手机端，实现异常情况的及时提醒（7）无线通信执行单元：以ESP8266-12FWiFi模块为核心，通过USART串口与主控芯片对接，实现核心控制机构与手机端的远程双向数据交互，完成监测数据上传与远程控制指令的接收，用户可通过手机端异地远程查看鱼缸状态、控制所有执行机构、调整参数阈值，实现全场景远程照看。2.3器件方案对比2.3.1主控芯片的选择方案一：STC89C52RC单片机该芯片为经典的8051内核，市场普及率高，开发资料丰富，学习门槛低，成本仅为几元钱，内置8KFlash程序存储器、512字节RAM，工作频率最高可达33MHz，可满足简单的单参数控制场景需求。但该芯片运算能力有限，无法实现多通道ADC数据的同步采集与处理，外设接口数量少，无法满足多路执行机构控制与多路串口通信的需求，总线架构老旧，数据处理速度慢，难以支撑本系统多参数同步监测、复杂逻辑控制与远程通信的需求。方案二：STM32F103C8T6单片机该芯片基于ARMCortex-M3内核，主频可达72MHz，内置128KFlash、20KSRAM，集成多路12位ADC、多个高级定时器与通用定时器，同时自带I2C、SPI、USART等多种通信接口，运算速度快，中断响应及时，功耗控制优异，可满足多通道数据同步采集、多路执行机构控制与远程通信的需求。虽然该芯片的成本略高于STC89C52RC，但综合性能与适配性更优，最终选择该芯片作为系统的主控核心。单片机选择方面用到了方案二，因为STC89单片机虽然便宜但是无法满足多路执行机构控制与多路串口通信的需求，它的主频过低，跑复杂程序很卡，且STM32单片机有多路高精度ADC，高级定时器等，所以本设计选择了STM32单片机作为主控芯片。2.3.2通信模块的选型方案一：HC-05蓝牙模块该模块工作在2.4GHz频段，支持串口透传，通信距离约10米，工作电压3.3V，成本低，开发难度小，功耗控制优异，可满足近距离设备控制的需求。但该模块通信距离有限，仅能在室内近距离使用，无法实现异地远程监控，用户外出时无法查看鱼缸状态与远程控制，完全无法满足上班族、出差人群的核心使用需求。方案二：ESP8266-12FWiFi模块该模块支持2.4GHzWiFi通信，内置32位处理器与完整的TCP/IP协议栈，可直接接入家庭无线网络，实现远程数据上传与指令接收，支持串口透传，开发资料完善，成本适中，无需额外的网关设备，可直接对接手机APP与云平台，无论用户身处何地，只要有网络即可实现远程查看与控制，完全匹配本系统的远程交互需求，最终选择该模块作为系统的通信方案。通信模块的选择用到了方案二，因为蓝牙模块传输距离短，一般10米左右，而WiFi模块信号能穿墙，覆盖范围100米以上，且蓝牙模块连接对象只能实现点对点连接，不能上网，而WiFi模块可实现云智能平台连接，远程开关，所以本设计选取了ESP8266-12FWiFi模块。2.3.3温度检测模块的选择方案一：NTC热敏电阻该器件成本极低，单只价格不到1元，通过分压电路配合ADC采集电压值，即可换算出对应的温度，电路结构简单，功耗低。但该器件测温精度低，在常温环境下误差超过±1℃，需要手动进行多点校准，温度-阻值线性度差，换算过程复杂，且需要做好防水封装才能浸泡在水中，长期使用易出现氧化、短路问题，稳定性不足，无法满足水族养殖水温精准监测的需求。方案二：DS18B20防水型温度传感器该传感器采用单总线通信方式，测温范围覆盖-55℃~+125℃，在-10℃~+85℃的水族常用温度区间内，测温精度可达±0.5℃，内置模数转换电路与校准电路，可直接输出数字温度信号，无需额外的换算与校准，自带防水封装，可长期浸泡在鱼缸水中，抗干扰能力强，编程简单，虽然成本略高于NTC热敏电阻，但能完全满足水族养殖水温精准、稳定监测的需求，最终选择该传感器作为系统的温度检测方案。温度检测模块用到了方案二，因为NTC热敏电阻干扰大，数值不稳定，大多是简易封装，不耐水易损坏且需要配备分压电阻，麻烦很多，而DS18B20防水型温度传感器单片机一个IO接口能读多路电路，且防水，防油，耐腐蚀测量温差范围小，所以本设计选择了DS18B20防水型温度传感器。其他传感器市面流通选择性较少，所以选取了最经济实惠的传感器。2.4本章小结本章围绕智能鱼缸系统的需求展开，详细分析了家庭水族养殖的核心使用需求，明确了系统的功能要求与性能指标，提出了系统的总体设计架构，将整个系统划分为信号输入、核心控制、执行输出三个部分，明确了各个部分的核心作用。同时对主控芯片、通信模块、温度检测模块三个核心器件进行了多方案对比，结合系统的使用场景与功能需求，确定了最终的器件选型方案，充分兼顾了系统的性能、实用性与成本控制，为后续的硬件电路设计打下了坚实的基础。3系统的硬件设计3.1STM32F103C8T6单片机晶振电路分为主时钟与RTC时钟两部分，主时钟采用8MHz无源晶振，配合两个30pF陶瓷电容构成振荡电路，为芯片提供稳定的主时钟源；RTC时钟采用32.768kHz无源晶振，为系统的定时功能提供精准的时钟基准。复位电路采用10K上拉电阻与100nF电容组成RC复位电路，保证芯片上电时能够完成稳定的复位启动，同时支持手动复位功能。BOOT设置电路将BOOT0引脚直接接地，BOOT1引脚接3.3V上拉，将芯片设置为闪存启动模式，上电后直接运行用户程序。供电电路采用3.3V直流供电，在芯片的每一个电源引脚附近，都并联了100nF的去耦电容，就近滤除电源噪声，保证供电的纯净度。程序下载与在线调试采用标准SWD接口，仅需4根引脚即可完成操作，所有GPIO引脚都通过2.54mm间距的排针引出，方便外接各个功能器件，电路设计简洁紧凑，在保证芯片稳定运行的同时，预留了充足的扩展空间。图3.1为STM32单片机电路图及部分电路图。图3.1STM32F103C8T6单片机整个系统的所有数据处理、逻辑判断、指令下发都围绕主控芯片完成，最小系统是保证芯片正常运行的基础，直接决定了整个系统的运行稳定性。本设计的最小系统电路主要由晶振电路、复位电路、供电电路、下载接口与BOOT设置电路组成。3.2ESP8266无线通信模块电路家庭水族养殖场景中，用户经常需要外出上班、出差或旅行，无法实时照看鱼缸，异地远程监控与控制是用户的核心需求之一，所以本次设计的电路电路正是为了实现这一功能而设计。本次设计选用的ESP8266-12F模块，可直接接入家庭无线网络，完成传感器数据上传与远程控制指令的双向传输，模块内置32位处理器，支持802.11b/g/n协议，内置完整的TCP/IP协议栈，可通过标准AT指令完成网络配置与数据透传，工作电压为3.3V，与主控芯片的IO口电平完全匹配，无需额外的电平转换电路。电路设计中，模块的TX引脚接主控芯片的TX2引脚，RX引脚接主控芯片的RX2引脚，通过USART2串口完成双向数据通信，串口波特率设置为115200bps，数据格式为8位数据位、1位停止位、无校验位。模块的VCC引脚接3.3V电源，同时并联100nF陶瓷电容与10uF电解电容，组成高低频滤波电路，滤除电源纹波，抑制模块发射信号时产生的电源干扰，保证供电稳定。模块的使能引脚接3.3V上拉，保证模块上电后自动进入运行状态，无需额外的控制电路。模块上电后，先完成WiFi热点连接与云平台注册，随后进入待机状态，收到主控芯片上传的数据时立即转发至云平台，接收到手机端发送的远程指令时，直接传递给主控芯片，实现稳定的双向通信。ESP8266无线通信模块电路如图3.2所示。图3.2ESP8266无线通信模块电路模块上电后，先完成WiFi热点连接与云平台注册，随后进入待机状态，收到主控芯片上传的数据时立即转发至云平台，接收到手机端发送的远程指令时，直接传递给主控芯片，实现稳定的双向通信。3.3DS18B20水温检测模块电路水温是水族养殖中最核心的环境参数，绝大多数热带观赏鱼对水温变化极为敏感，短时间内水温波动超过2℃，就可能引发鱼类应激反应，导致免疫力下降，甚至直接死亡，精准、稳定的水温监测是整个系统的基础功能。本设计选用防水型DS18B20数字温度传感器，采用全密封防水TO-92封装，可长期直接浸泡在鱼缸水体中，不会出现短路、氧化或腐蚀问题，完全适配鱼缸的潮湿使用环境。该传感器采用单总线通信方式，仅需一根双向数据线，即可完成供电与数据通信，大幅简化了电路设计，同时降低了布线难度。电路设计中，传感器的DQ引脚接主控芯片的PA8引脚，同时串联4.7K上拉电阻，保证总线空闲时处于高电平状态，提升通信的抗干扰能力与稳定性。传感器的VCC引脚接5V电源，GND引脚接系统地，无需额外的外围器件即可正常工作。系统每500ms向传感器发送一次读取指令，传感器内部完成模数转换与校准后，直接输出数字温度值，主控芯片无需进行额外的线性换算与手动校准，大幅简化了程序设计的同时，保证了测温的精度与长期稳定性，完全满足家庭鱼类养殖的水温监测需求。DS18B20水温检测模块电路如图3.3所示图3.3DS18B20水温检测模块电路3.4PH值采集传感器模块电路水体PH值直接影响观赏鱼的新陈代谢与生存状态，不同品种的观赏鱼对PH值的适配范围不同，绝大多数热带淡水鱼适宜的PH范围在6.5-7.5之间，PH值持续超出适宜范围，会导致鱼类呼吸效率下降、免疫力降低，严重时会引发酸碱中毒，直接导致鱼类死亡，精准的PH值监测是判断水体状态的核心依据。本设计选用的PH值检测电路，由PH玻璃电极与信号放大调理电路两部分组成，PH电极可直接浸入鱼缸水体中，通过电极膜感应水体中的氢离子浓度，将其转换为微弱的电压信号，信号经过调理电路的放大、滤波与温度补偿后，输出0-3.3V的线性电压信号，与主控芯片的ADC采集范围完全匹配。电路设计中，调理电路的信号输出引脚接主控芯片的PA6引脚，通过芯片内置的12位ADC采集输出的电压值，调理电路的供电引脚接5V电源，GND引脚与系统地严格共地，避免出现地电位差导致的测量误差与零点漂移。PH值采集传感器模块电路如图3.4所示。图3.4PH值采集传感器模块电路模块出厂前经过PH4.01、PH6.86、PH9.18标准缓冲液的三点校准，线性度优异，测量范围覆盖0-14PH，精度可达±0.1PH，完全覆盖水族养殖的常用PH范围。主控芯片采集到电压值后，通过预存的校准曲线直接换算为对应的PH值，实现水体酸碱度的实时、精准监测。3.5TDS检测传感器模块电路TDS值指的是水体中总溶解性固体物质的含量，鱼缸封闭水体环境中，鱼类的排泄物、未吃完的饵料会持续分解，产生氨氮、亚硝酸盐、硝酸盐等有害物质，这些物质的含量变化会直接体现在TDS值的升高上，因此TDS值是判断水体清洁度、确定换水时机的核心参考指标。本设计选用的TDS检测电路，基于电导法测量原理，采用铂金电极探头，通过向水体施加恒定的交流信号，测量水体的电导率，再通过温度补偿抵消水温变化对电导率的影响，最终换算为对应的TDS值，模块内置高精度信号调理电路与温度补偿电路，输出与TDS值线性对应的0-3.3V模拟电压信号。电路设计中，调理电路的信号输出引脚接主控芯片的PA4引脚，通过芯片内置的12位ADC采集输出的电压信号，模块的供电引脚接5V电源，GND引脚接系统地。模块的测量范围为0-1000ppm，完全覆盖鱼缸淡水养殖的正常TDS范围，测量精度可达±50ppm。浊度检测传感器模块电路如图3.5所示。图3.5浊度检测传感器模块电路系统每500ms采集一次电压数据，采用滑动平均滤波算法，去除水体流动、气泡带来的随机干扰，再通过校准公式换算为最终的TDS值，准确反映水体的清洁程度，为用户换水提供直观的数据参考，同时可设置TDS阈值，超标时自动提醒用户换水。3.6光照检测电路合适的光照是鱼缸生态系统稳定的关键，水草需要通过光照完成光合作用，为水体补充氧气、吸收有害物质，观赏鱼需要规律的光照维持正常的昼夜节律，但是光照时间过长、强度过高，会导致水体中藻类大量滋生，让水体变绿、浑浊，破坏水体生态平衡，光照不足则会导致水草枯萎、鱼类状态变差，因此光照监测与控制是维持鱼缸生态稳定的重要环节。本设计选用光敏电阻配合精密分压电路组成光照检测电路，光敏电阻的阻值会随着环境光照强度的变化而线性改变，光照越强阻值越低，光照越弱阻值越高，通过串联10K高精度金属膜电阻组成分压电路，将阻值的变化转换为0-3.3V的电压变化，适配主控芯片的ADC采集范围。电路设计中，分压电路的信号输出端接主控芯片的PA7引脚，通过ADC采集对应的电压值，电路的供电引脚接3.3V电源，GND引脚接系统地，电路结构简单，无需额外的调理器件。光照检测电路如图3.6所示。图3.6光照检测电路电路的检测范围覆盖0-10000lux，完全适配家庭室内的光照环境，可准确分辨白天、夜晚与灯光照射的光照变化。系统采集到电压数据后，换算为对应的光照强度值，根据用户预设的光照阈值，判断是否需要开启或关闭鱼缸补光灯，同时准确记录每日的光照时长，避免光照过度导致的藻类滋生问题。3.7水位检测电路鱼缸水位异常会引发严重的安全问题，水体长期自然蒸发会导致水位持续下降，潜水泵露出水面会出现干烧情况，轻则损坏水泵设备，重则引发短路起火；人工加水过多则会导致水体溢出，浸湿周边的插排、电器设备，存在极大的用电安全隐患，实时水位监测与自动控制是系统必不可少的安全功能。本设计选用的水位检测电路，采用多电极式检测原理，在绝缘探头上设置不同高度的检测电极，电极接触水体时会出现导通状态变化，探头内置的处理电路将水位高度转换为线性对应的0-3.3V电压信号，不会因为水体导电率变化影响测量精度，长期使用不会出现氧化、结垢导致的测量失灵问题。电路设计中，检测电路的信号输出引脚接主控芯片的PA5引脚，通过ADC采集对应的电压值，模块的供电引脚接5V电源，GND引脚接系统地。模块的测量范围覆盖0-20cm，适配绝大多数家庭桌面鱼缸的高度，测量精度可达±5mm。系统采集到水位数据后，与用户预设的高低阈值进行对比，水位低于下限值时，自动开启进水继电器启动水泵补水；水位高于上限值时，自动开启排水继电器启动水泵排水，水位恢复正常范围后自动停止，同时水位出现极端异常时立即触发报警，避免安全事故的发生。水位检测模块电路如图3.7所示。图3.7水位检测模块电路3.8OLED显示电路本地可视化显示是用户直接查看鱼缸状态最便捷的方式，考虑到家庭用户的使用习惯，尤其是没有养殖经验的新手用户，需要显示界面清晰、信息直观，无需复杂操作即可快速看懂鱼缸的各项状态参数。本设计选用0.96英寸的OLED显示屏，分辨率为128×64像素，采用SSD1306驱动芯片，支持I2C串行通信方式，无需复杂的并行接口，仅需两根信号线即可完成所有显示控制，大幅简化了电路设计与布线难度。电路设计中，显示屏的SCL时钟引脚接主控芯片的PB14引脚，SDA数据引脚接主控芯片的PB15引脚，两个通信引脚分别串联100Ω限流电阻，保护芯片IO口不受静电冲击损坏，显示屏的VCC引脚接3.3V电源，GND引脚接系统地，无需额外的外围器件即可正常工作。该显示屏为自发光器件，可视角度广，对比度高，在室内强光、弱光等不同光线环境下都能清晰显示，功耗远低于同尺寸的LCD屏幕，使用寿命更长。系统设计了简洁的显示界面，将水温、PH值、TDS值、水位、光照强度等核心参数分区域显示，关键的温度与PH值采用大号字体，用户无需凑近即可看清，同时界面切换逻辑简单，通过按键即可切换参数设置界面，适配不同用户的使用需求。OLED显示电路如图3.8所示。图3.8OLED显示电路3.9继电器执行电路鱼缸配套的加热棒、潜水泵、紫外杀菌灯、增氧泵等设备，均采用220V交流市电供电，而主控芯片的IO口仅能输出3.3V的弱电信号，无法直接控制这些强电设备，同时强电电路与弱电电路直接连接，会出现严重的安全隐患与电磁干扰，本电路的核心作用就是实现弱电对强电的隔离控制。本设计选用4路5V继电器模块，每一路继电器都带有光电耦合隔离电路，可完全隔离强电回路与弱电回路，避免强电干扰串入主控电路，影响系统稳定运行，同时防止强电串入弱电电路导致芯片损坏，甚至引发人身触电风险，继电器的触点容量可达10A/250VAC，完全满足鱼缸各类设备的功率需求。电路设计中，4路继电器的控制引脚分别接主控芯片的PA0、PA1、PB6、PB7引脚，每一路控制引脚都串联1K限流电阻，限制IO口的输出电流，保护芯片引脚，模块的供电引脚接5V电源，GND引脚接系统地。每一路继电器的常开触点都串联在对应强电设备的供电回路中，主控芯片输出高电平时，对应继电器的线圈通电，触点吸合，设备通电启动；输出低电平时，继电器线圈断电，触点断开，设备停止运行。系统通过控制4路继电器的通断，实现对加热、换水、杀菌、增氧等功能的手动与自动控制，电路设计安全可靠，动作响应迅速，无误动作等问题。继电器执行电路如图3.9所示。图3.9继电器执行电路3.10SG90舵机喂食电路喂食是保证观赏鱼健康生长的关键，用户日常上班期间无法按时喂食，外出旅行时更是难以实现持续照看，人工喂食很容易出现喂食过多导致残饵污染水体，或是喂食过少导致鱼类营养不良的问题，手机端喂食功能可完美解决这一用户问题。本设计选用SG90微型数字舵机作为喂食机构的驱动核心，该舵机为180度可控舵机，工作电压范围4.8V-6V，堵转扭矩可达1.8kg・cm，响应速度快，控制精度高，体积小巧，可直接安装在鱼缸顶部的喂食口位置，无需占用额外空间。电路设计中，舵机的信号引脚接主控芯片的PB0引脚，VCC引脚接5V电源，GND引脚接系统地，电源引脚两端并联100uF电解电容与100nF陶瓷电容，吸收舵机动作时产生的峰值电流，避免电源波动影响主控系统的稳定运行。系统通过定时器输出PWM信号控制舵机的旋转角度，PWM信号的周期固定为20ms，高电平持续时间在0.5ms-2.5ms之间，对应舵机0-180度的旋转角度。用户可通过按键或手机端设置多组喂食时间与喂食量，到达设定时间时，系统控制舵机旋转指定角度，打开喂食仓门完成定量喂食，动作完成后自动复位关闭仓门，实现精准的定时自动喂食，无需人工干预。图3.10SG90舵机喂食电路3.11PCB板的设计在设计初期考虑到系统硬件电路的集成度、运行稳定性与使用安全性，适配家庭鱼缸周边高湿度、强弱电共存的使用环境，本设计选择了系统的双层PCB板一体化设计，所以将主控最小系统、传感器采集电路、驱动电路、通信电路、电源电路等所有硬件电路集成在同一块PCB板上，这样实现了系统的小型化、高可靠性设计，同时兼顾调试便捷性与后期可扩展性。详细PCB板设计图如图3.11所示。图3.11PCB图3.12本章小结本章详细介绍了智能鱼缸系统的硬件电路设计，按照功能划分，依次阐述了主控最小系统、WiFi通信电路、DS18B20水温检测模块电路、PH值采集传感器模块电路、TDS检测传感器模块电路、光照、水位检测电路、显示电路、驱动电路的设计思路、工作原理与实现方式，所有电路都围绕家庭水族养殖的实际使用场景设计，充分考虑了使用环境的潮湿特性、用电安全、长期运行稳定性等核心需求，电路结构简洁合理，各个部分协同工作，可完整实现数据采集、显示、控制、报警、远程通信等所有核心功能，为系统的软件设计与功能实现提供了稳定的硬件基础。4系统的软件设计4.1软件介绍本设计的软件开发采用KeiluVision5集成开发环境，该环境由ARM公司推出，专为ARM内核的单片机设计，全面支持STM32系列芯片的开发，是目前嵌入式领域应用最广泛的开发环境之一。该环境内置了代码编辑器、C/C++编译器、调试器、项目管理器等完整的开发工具链，可完成代码编写、编译、链接、调试的全流程操作，最终生成单片机可执行的HEX文件，通过SWD接口直接烧录到主控芯片中。KeiluVision5的界面布局清晰合理，代码编辑器支持语法高亮显示、代码自动补全与折叠功能，可大幅提升代码编写效率；编译器编译速度快，可精准定位代码中的语法错误，给出对应的错误提示，便于快速修改；内置的在线调试功能功能强大，支持断点设置、单步执行、变量实时监视、寄存器查看等功能，可快速排查程序运行中的逻辑错误，优化程序执行效率。本设计的所有程序代码均采用C语言编写，基于STM32标准外设库完成开发，代码结构清晰，可读性强，便于后续的修改调试与功能扩展。其主要代码详见附录B。图4.1Keil_5软件界面4.2软件程序的设计4.2.1主程序流程图系统的主流程图如图4.2所示，系统上电后，首先完成HAL库的初始化，配置系统时钟为72MHz，为整个系统提供稳定的时钟基准；随后依次完成GPIO口、ADC、定时器、串口、OLED显示屏、各个传感器、WiFi模块的初始化，确保所有外设都能正常工作；初始化完成后，从芯片闪存中读取用户预设的各项参数阈值，包括水温上下限、PH值范围、TDS阈值、水位阈值、喂食计划等，无需用户每次上电重新设置；所有准备工作完成后，进入无限主循环。主循环中，按照固定的顺序依次执行按键扫描函数、数据采集函数、显示更新函数、自动控制与报警处理函数、WiFi数据收发函数，整个主循环的执行周期控制在500ms以内，保证系统的响应速度，避免出现卡顿、响应延迟的问题。同时通过定时器1的更新中断，实现1ms一次的计时，完成毫秒级的精准计时，为按键消抖、数据定时采集、定时喂食提供准确的时间基准，中断服务程序执行时间极短，不会影响主循环的正常运行。图4.2系统逻辑流程图4.2.2按键子程序流程图系统配备5个独立按键，分别对应喂食、加热、换水、紫外灯、增氧泵的手动控制，按键处理函数的核心是完成按键扫描与消抖处理，避免按键机械抖动导致的误触发，同时实现按键功能的准确执行。按键扫描采用周期扫描的方式，通过定时器中断，每10ms读取一次所有按键引脚的电平状态，只有连续两次读取到相同的低电平，才判定为按键有效按下，有效过滤了按键机械抖动带来的误触发问题。判定按键有效按下后，根据按下的按键编号，切换对应功能的开关状态，同时更新显示屏的显示内容，让用户直观看到操作结果。为了避免误操作，函数设置了短按与长按的区分，短按按键完成对应设备的开关切换，长按按键3秒以上进入参数设置模式，用户可通过按键调整各项参数的阈值与喂食计划，设置完成后自动保存到芯片闪存中，下次上电直接读取，无需重新设置。按键子程序流程图如图4.3所示。图4.3按键子程序流程图4.2.3显示模块子程序流程图显示更新函数负责控制OLED显示屏的内容更新，根据当前的显示模式，将采集到的各项参数、设备运行状态显示在屏幕上，函数每500ms执行一次，保证显示内容的实时更新，同时避免频繁刷新导致的屏幕闪烁。系统默认的显示模式为主界面，将水温、PH值、TDS值、水位、光照强度分6行显示，每一行标注参数名称和对应的数值与单位，关键的温度和PH值采用16×16点阵的大号字体，提升可读性，让用户一眼就能看到核心参数。当用户进入参数设置模式时，显示屏自动切换为设置界面，显示当前设置的参数名称、数值，以及调整提示，用户可直观看到参数的调整过程，设置完成后自动切回主界面。显示函数采用整页刷新的方式，先在内存中完成整页显示内容的拼接，再一次性发送到显示屏中，避免了分区域刷新导致的屏幕闪烁问题，保证显示的稳定性与流畅性。显示模块子程序流程如图4.4所示。图4.4显示子程序流程图4.3本章小结本章详细介绍了智能鱼缸系统的软件设计，首先说明了软件开发环境的选择与优势，随后阐述了软件的整体设计思路与主程序运行流程，同时分别介绍了按键处理、数据采集、显示更新、自动控制与报警、WiFi通信等核心功能函数的设计逻辑与实现方式。软件设计完全贴合系统的硬件架构，充分考虑了家庭使用场景的需求，保证了系统运行的稳定性、实时性与可靠性，代码结构清晰，功能划分明确，便于后续的调试与功能扩展，为系统所有功能的实现提供了完善的软件支撑。5系统的测试5.1硬件调试在硬件调试阶段，将PCB板焊接完成后，我先用万用表测量各个电源引脚的对地阻值，排除短路、虚焊等问题，确认无短路后通电，然后用万用表测量各个降压电路的输出电压，确认12V、5V、3.3V电压值都符合设计要求，确认主控芯片的时钟电路正常工作，芯片正常启动。单模块调试阶段，为每一个模块编写独立的测试程序，依次验证温度采集、水质参数采集、显示、按键控制、继电器控制、WiFi通信等功能，确保每一个模块都能按照设计要求正常工作，并解决出现的问题。详细功能模块如图5.1所示。图5.1功能模块5.2软件调试软件调试阶段，经过资料查阅后，利用KeiluVision5的在线调试功能，通过SWD接口连接开发板，设置断点查看变量的数值变化，验证各个函数的执行逻辑，排查程序中的逻辑错误，同时通过串口打印关键数据，跟踪程序的执行流程，优化程序的执行效率，解决出现的卡顿、数据异常等问题。集成调试阶段，将所有模块的程序整合到主程序中，测试各个功能的联动效果，解决模块之间的干扰、逻辑冲突等问题，优化系统的整体运行效果。5.3实物调试5.3.1PH值与TDS监测功能先分别用标准PH缓冲液、标准TDS溶液测试系统的PH和TDS监测功能，系统可准确采集并显示对应的数值，测量误差在设计允许范围内。当水质参数超出设定的正常范围时，系统显示异常，同时推送异常信息到手机端，后期发现无漏报情况。图5.1PH值检测图5.2TDS检测5.3.2水位监测与自动补水功能测试通过人为调整鱼缸水位，模拟水位过高和过低的场景，系统可实时显示当前水位数值，当水位低于下限值时，自动开启补水功能；水位高于上限值时，开启排水功能，水位恢复正常后停止，动作逻辑准确，无误触发情况。图5.3水位检测5.3.4水温监测与温控功能测试过程中，通过加热片改变鱼缸水体温度，系统可实时采集并显示水温数值，与标准水银温度计对比，误差在±0.5℃以内。当水温超出设定范围时，系统可启停加热棒，将水温稳定在设定区间内，控温逻辑准确无误，无频繁启停的问题。如图5.4所示。图5.4水温检测5.4设计问题及解决方案期间遇到了OLED显示屏不能显示数据,但是继电器能正常工作，在查询很多资料后，发现OLED显示屏是5V，而设计中供电电压是3.3V电压，供电电压不足导致接通电路后出现黑屏和显示错乱，所以选择了适配电路的3.3V电压的OLED显示屏。在焊接完成后进行实物的调试时，按下紫外线灯按钮后继电器灯未亮起，起初以为是控制继电器代码写错，检查后发现没有问题。更换了继电器还是没有亮灯，用万用表蜂鸣测量发现按住元器件才响，意识到了是元器件虚焊，后对其进行重新焊接。5.5本章小结本章详细介绍了智能鱼缸系统的测试与验证过程，包括软硬件调试的方法与流程、实物测试环境的搭建方案，同时完成了系统的全功能测试与核心性能测试。测试结果表明，系统的所有设计功能都能正常实现，各项性能指标均达到设计要求，系统运行稳定可靠，可有效满足家庭水族养殖的实际使用需求。测试过程中发现的问题，都已通过软件优化和硬件调整完成解决，系统的稳定性与可靠性得到了进一步提升，为系统的实际应用与推广打下了坚实的基础。结论本研究针对传统家庭鱼缸依赖人工维护、养护门槛高、用户外出无法照看的核心痛点，设计并实现了一套基于STM32F103C8T6单片机的智能鱼缸系统。硬件方面，完成了主控最小系统、多维度传感器采集电路、执行机构驱动电路、WiFi通信电路、电源电路等全流程设计与制作，实现了水温、PH值、TDS值、水位、光照强度的实时采集，以及控温、喂食、补水排水、远程交互等核心功能；软件方面，完成了各个功能程序的编写与调试，采用主循环配合定时器中断的架构，实现了数据采集、自动控制、远程交互等核心逻辑，代码结构清晰，运行稳定可靠。经过全面的测试验证，系统的各项功能都能正常实现，水温测量精度达±0.5℃，PH值检测误差控制在±0.1PH，远程控制响应时间小于1s，系统连续运行无异常，各项性能指标均达到设计要求，运行稳定可靠。本系统兼顾了实用性与低成本，操作简单便捷，可有效降低家庭水族养殖的门槛，减少人工维护的工作量，为观赏鱼提供稳定健康的生存环境，具备较高的实用价值与推广前景。参考文献邱义.基于STM32的智能鱼缸远程控制系统设计[J].信息技术与信息化,2020,(10):230-232.王珍娟,宋正刚.鱼缸智能控制器的设计[J].甘肃科技,2022(09):72-74.陈露.MCU的智能鱼缸换水系统[J].科技创新与应用,2019.汪勇.基于STM32F103VET6的触摸屏导引系统设计[J].中国设备工程,2018(24):147-148.汪雨涵,张文枭,王金迪,etal.基于单片机的智能家居远程控制系统[J].智能计算机与应用,2017,7(004):118-120.吴海青,何满塘,周朝阳,等.基于STM32单片机的智能鱼缸控制系统设计[J].机械工程与自动化,2022,(06):158-160.董浩,廉小亲,王晓冰,等.基于物联网的水质监测系统的设计与实现[J].测控技术,2018,37(2):5.都康,唐磊,张玉全.基于物联网的水质监测系统[J].电子世界,2018.房景辉,邹健,刘毅,等.基于物联网技术的水质监测系统中不同溶解氧传感器应用效果初探[J].山东农业科学,2018,48(4):5.闫天瑞,余倩倩,陈新威,等.基于窄带物联网(NB-IoT)技术在智慧机场水质监测系统中的应用分析[J].应用技术学报,2022,22(4):4.王岩,王超梁,杨格格.一种物联网水质监测云系统设计与实现[J].物联网技术,2022,12(4):3.朱世俊,邵辉.一种基于物联网监控河涌水域污染状态的自动化监测系统:,CN108709974A[P].2018.无.基于力控软件和物联网技术的污染源在线监测系统[J].自动化信息,2019(11):3.朱小红.基于物联网的水质在线监测系统设计[J].黑龙江科技信息,2021,000(021):136-136.王巍淞,马巧梅,申连雄.基于物联网的农村饮用水水质监测系统的设计[J].科学技术创新,2022(027):000.李甜洁,赵同刚,丘扬.基于物联网的水质监测系统设计[J].电子设计工程,2019.亓相涛,周敢.基于物联网的在线水质监测系统设计[J].电脑知识与技术：学术版,2018(9X):3.乔雄辉,闵雄.基于物联网技术在线水质监测系统设计与应用[J].机电工程技术,2020,49(9):3.秦学伟.基于物联网的水质实时在线监测系统设计与实现[D].聊城大学.2022.刘晓娟,莫晓聪,陈小平,等.基于物联网技术的丹江口库区水质自动监测系统设计[C]//2019(第七届)中国水利信息化技术论坛论文集.2019.万杰,闫可,万家豪.一种基于物联网技术的水质监测系统,2019,016(012):42-7.张毅刚.MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨工业大学出版社,2003,5:142-169.谢辞始于初秋，止于盛夏。行文至此，落笔为终，我的大学生涯也迎来了终章。总以为来日方长，却不知转眼就要告别这片熟悉的校园。回首这四年，有收获、有迷茫、有欢笑也有泪水，所有的经历都让我成长。树高千尺不忘根，水流万里总思源。非常感谢我的父母给予我生命与自由的权利，是你们无条件支持的爱与付出，让我在成长的道路上变得勇敢且坚强。朝沐杏雨，一朝念师恩。感谢我的论文指导老师万茹月老师，您治学严谨，从刚开始选题的迷茫到最后定稿的欣喜是您一次一次帮我理清思路指明方向，您幸苦了!感谢我的班主任徐庚老师，您总是无处不在关心着我们的安全与生活，作为家在外地的学生，也非常感谢您的照顾，在实习期间有合适的工作机会会想到我。感谢我的朋友们，因为有你们，这平淡的生活里总是在闪闪发光充满欢声笑语，谢谢你们在我生活不顺心的时候当作我的情绪垃圾桶听我的抱怨，愿我们此去前程似锦，再见依旧如故。最后，我想感谢那个勇敢坚定的自己，求学路上并非一帆风顺，感谢无数个含泪坚持的瞬间，尽管在异地上学，你从来没有胆怯过，可以一个人去陌生的城市考试、旅游，希望今后的路，你能继续勇敢走下去。轻舟已过万重山，前路漫漫亦灿灿，愿所有相遇:平安喜乐，万事胜意。附录A电路图：附录B部分源程序：#include"main.h"#include"adc.h"#include"tim.h"#include"usart.h"#include"gpio.h"/*Privateincludes*//*USERCODEBEGINIncludes*/#include"./HAL/key/key.h"#include"./HAL/OLED/OLED_NEW.H"#include"./HAL/DELAY/delay.h"#include"./HAL/ds18b20/ds18b20.h"#include"./HAL/AliESP8266/AliESP8266.h"/*USERCODEENDIncludes*//*Privatetypedef*//*USERCODEBEGINPTD*/voidKey_function(void); //按键函数voidMonitor_function(void); //监测函数voidDisplay_function(void); //显示函数voidManage_function(void); //处理函数/*USERCODEENDPTD*//*Privatedefine*//*USERCODEBEGINPD*/#defineLED(a)(a?HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin,GPIO_PIN_SET):HAL_GPIO_WritePin(LED_GPIO_Port,LED_Pin,GPIO_PIN_RESET))#defineBEEP(a)(a?HAL_G