基于STM32智能调节鱼缸的系统设计与实现-平芜编程栈

摘要

当今社会发展飞快，人民生活水平不断提高，喜欢饲养观赏鱼的人群也逐渐壮大了起来。然而在欣赏鱼缸满足用户精神需求的同时，手动控制鱼缸的清洁、水位控制等操作逐渐显得比较繁琐。由此可见，普通鱼缸不再能够满足人们对产品智能化的需求，特别是对于忙碌的上班人群来说，养鱼的目的往往是让人赏心悦目，而不是被这种繁琐的事情牵绊。因此设计一款鱼缸的自动水循环系统就变得非常必要。
本设计了一种基于STM32智能调节鱼缸系统。主要功能模块stm32单片机，以及水温检测模块DS18B20_，HMI 智能串口屏进行显示，光照，水位，浑浊度和水温。浑浊度传感器，用来检测水的浑浊度，MOEBIUS红外传感器，DC5V/12V光敏传感器，以及12V锂电池组18650和1 2 4 8路5V12V24V继电器组成。在功能方面主要有不放，浑浊度的检测，水位的检测，自动投食，增氧，加温和降温等功能。整体运行流程是打开电路板时显示屏上会显示温度，光照，水位，浑浊度等检测，当水位过低时，加水LED灯亮起，然后进行加水，当水位高时，进行排水，对应的LED灯亮起，当浑浊度检测超过阀值时，则开始进行加水，排水，然后LED灯亮起，自动投食和自动增氧为开启时自动循环，当环境温度较低时，显示屏显示补光，LED绿色灯亮起，而温度较低时进行加温，温度较低时进行降温，整个智能鱼缸系统中外置继电器，以及水泵和加热片。
关键词：智慧鱼缸；STM32单片机；光明传感器

2 相关技术

2.1 C语言技术
在整个电路的编程中，我们运用C语言实现编程。C语言这一编程技术极为便利、运用范围非常广。这几年，C语言是一种极为便利的编程方式进行代码编写，我们的电路板通过C语言而更为灵活。
在本设计中，充分利用C语言的可移植性，发挥其核心作用进行有效的系统开发。在该系统设计过程中，以单片机为基础的控制器通过多次调试和维护满足系统设计要求。在智能化茶叶系统开发中，发挥STM32单片机的核心作用。因而手机上的WIFI模块设定，这样茶叶系统在运行过程中，确定好工作方式保障其顺畅运行。
对于C语言而言，其是C++和 Java的面向对象编程语言。C语言作为一种编程语言，具有编译简单、低级处理器，对运行环境不影响的优势。相较于汇编语言，C语言在可读性、调试、修改以及移植等方面具有优势，但是其代码质量又与汇编语言旗鼓相当。因而本系统软件可以利用C语言编写完成[6]。
1980年，针对C语言的设计问题，美国国家标准化委员会为了规避不同厂家在使用C语言过程中存在的语法差异出台了一系列美国标准规范。2011年，国际标准化组织联合IEC发布了是语言的第三个官方标准—C11。其作为最新的C语言版本，不仅支持汉语名称的识别和功能，也在某种程度上达成汉字编程的目标。
在Mac OS X, Linux, Unix等操作系统中，C编译程序在微软视窗的使用范围日益广泛。并且在后续的包括C++、Objective-C、Java、C#等诸多编程语言中，C语言的设计作用无可替代。
2.2 altium designer技术
这款软件最大的优势在于，我们可以直接完成原理图绘制，通过直观的设计方式，绘制出线路图和各个模块内容，我们就可以在线路板上完成相应的图形绘制。一般AltiumDesigner就可以完成电路板、PCB的绘制工作。另外我们还可以利用第三方软件完成复杂过大尺寸的PCB的绘制，或者AltiumDesigner不能完成的图形。[7]。
2.3 KEIL4软件技术
该软件主要是进行程序的写入，主要是用来写入我们的C语言程序，我们在该软件中打开我们的C程序，然后进行写入，在写入的过程中，我们可以进行测试，之所以运用该软件主要是因为该软件测试功能比较强大，而且占用内存较小，程序的写入非常的便捷，同时还可以直接导入烧录器。

3 系统硬件设计方案

3.1 总体设计方案
该智能鱼缸系统，主要有光敏传感器，温度传感器，红外超声测距水位，并且使用了继电器进行外置水泵和加热片，当光敏传感器检测到比较暗时，需要进行补光，开启LED灯为绿色进行光照，而当温度传感器检测到温度过低或者过高时，需要进行加温，降温的操作，开启时对应的红色的LED灯亮起，当红外检测水位较低或者较高时，需要加水排水，同样LED红色的灯亮起或者关闭，然后浑浊度检测，检测到超过阀值时，则需要进行加水排水操作，这个过程叫做换水，然后LEDd灯亮起，整个过程都在HMI显示屏上进行显示。

图3.1智能鱼缸硬件结构图