居家智能魚缸控制系統設計

丁峰　臧田田　章華　金建

【摘 要】本文設計了一種居家智能魚缸的生態控制系統，包括溫度檢測控制模塊、PH檢測控制模塊、水位檢測控制模塊、WiFi無線傳輸模塊、聲光模塊、手機APP，通過各種傳感器、執行器對觀賞魚的生存環境參數進行采集和控制，并通過WiFi技術將數據傳輸給手機App終端，實現智能化控制和管理。能夠實現自動換水、自動喂食、冷熱自動恒溫、狀態顯示。大大提高了智能化控制的能力，不僅節約了資源耗費，同時也節省了人力。

【關鍵詞】智能魚缸；控制系統；WiFi技術

中圖分類號：TP391 文獻標識碼： A 文章編號： 2095-2457（2018）31-0102-001

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.31.048

【Abstract】This paper designs an ecological control system of home intelligent fish tank， which includes temperature detection control module， PH detection control module， water level detection control module， WiFi wireless transmission module， acoustooptic module and mobile APP. Through various sensors and actuators， the living environment parameters of ornamental fish are collected and controlled， and through WiFi. Fi technology transfers data to the App terminal of mobile phone to realize intelligent control and management. It can realize automatic water change， automatic feeding， cold and hot automatic constant temperature， automatic lighting， and state display. It greatly improves the ability of intelligent control， not only reduces the cost of resources， but also reduces the cost of human resources.

【Key words】Intelligent aquarium； Control system； WiFi Technology

0 引言

隨著人們生活水平的日益提高，家用水族產業規模的年增長率達到13.8%，且有逐年遞增的趨勢，而現有的水族類觀賞魚缸類的水溫、液位、水循環、喂食等都需要人工操作控制，智能化水平低，由此可見，智能水族箱的商業前景十分廣闊。

1 系統總體設計

本系統是利用Stm32f103單片機控制各類傳感器檢測相關參數，具體是通過水位傳感器檢測水族箱的水位高低，溫度傳感器檢測水族箱水體溫度，pH傳感器檢測水體的pH值，從而控制水龍頭閘門的開啟和關閉時間，加熱器的開啟和關閉時間，過濾器的開啟和關閉時間。同時還加入供氧模塊用于水體供氧，定時控制換水以及自動喂食。并通過Wifi技術將傳感器所測參數數據傳輸給手機App，定時控制換水以及自動喂食，實現遠距離無線通信。便于用戶外無人照管時水族箱生物的食物供給；系統整體結構圖如圖1所示。

2 系統硬件設計

本系統以Stm32f103為核心，通過WiFi無線接收模塊進行采集，主要包括以下功能：水位檢測和控制功能、溫度檢測和控制功能、PH檢測和控制功能、定時換水和自動喂食。

2.1 水位檢測和控制

水位的檢測通過液位計輸入Stm32f103的A/D資源，完成信號的采樣和A/D轉換。水位的控制是Stm32f103根據設定的閾值控制抽水泵和水龍頭的的開啟和關閉。

2.2 溫度檢測和控制

溫度檢測是通過DS18B20溫度傳感器檢測，DS18B20輸出的是數字信號，所以可以直接與Stm32f103連接，通過單總線協議來實現溫度數據的讀取。溫度的控制是根據檢測的溫度值控制加熱棒的開啟和關閉。

2.3 PH檢測和控制

PH檢測通過MIK-PH160來檢測，Stm32f103通過RS485通信協議讀取檢測的PH數值。

PH的控制主要根據檢測的PH數值來是控制過濾器的開啟和關閉，實現適合魚生長的水環境的酸堿性。

2.4 定時換水和自動喂食

Stm32f103通過控制片內定時器的開啟和關閉來實現定時的功能，根據定時時間控制水泵來實現換水，自動喂食是Stm32f103通過控制步進電機實現自動喂食功能。

2.5 wifi無線通信

系統通過WiFi模塊實現Stm32f103與手機端的連接，其中Stm32f103與WiFi模塊的連接是通過串口進行實現，通過WiFi無線傳輸模塊，Stm32f103能將各傳感器采集的相關參數傳輸給手機端顯示，同時也能根據手機端的指示控制對應的執行器執行相應的操作。

3 軟件APP

手機App可實現數據實時顯示、數據查詢、遠程上傳和安全保障功能。數據查詢流程：進入系統主界面；選擇用戶登錄模式（包括普通用戶登錄和管理員登錄），輸入正確信息即可進入相應的功能界面。功能界面包括當前溫度、PH、液位等參數查詢和歷史查詢、參數設置等，點擊相應按鈕即可進行操作。

4 結語

基于Stm32f103的智能魚缸的生態控制系統，能夠智能化魚缸，實現節電模式、自動換水、自動喂食、冷熱自動恒溫、自動照明、狀態顯示還能遠程控制與監控方便用戶的管理和查看，對水族箱的日常維護和水族箱生物的生命維持有著重要意義，開創了智能化管理魚缸的先河。具有重要的研究意義。

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