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基于STM32的热带鱼缸控制系统的设计

article 2025/1/7 6:36:52

文章目录

  • 一、热带鱼缸控制系统
    • 1.题目要求
    • 2.思路
    • 3.电路仿真
      • 3.1 未仿真
      • 3.2 开始仿真，显示屏显示水温、浑浊度、光照强度等值
      • 3.3 当水温低于阈值，开启加热并声光报警
      • 3.4 当浑浊度高于阈值，开启自动换水并声光报警
      • 3.5 当光照低于阈值，开启补光并声光报警
      • 3.6 手动开启增氧和喂食
      • 3.7 远程监控水温等数据，远程控制增氧喂食以及修改温度阈值等
    • 4.仿真程序
      • 4.1 程序说明
      • 4.2 主程序
      • 4.3 OLED显示程序
      • 4.4 串口指令程序
  • 二、总结

一、热带鱼缸控制系统

1.题目要求

部件：
主控：STM32
显示：OLED
温度：防水型DS18B20
浑浊度：TSW-30
光照：光敏电阻
无线通信：蓝牙
继电器5（换水、加热、增氧、喂食、补光）
声光报警：蜂鸣器+LED
按键5

主要功能需求：

1、实时监测水温、水体浑浊度、光照强度，并显示在OLED屏幕上。

2、通过蓝牙模块将监测到的各项数据传输到手机APP，实现远程监控，同时可以通过手机进行远程控制。

3、水温、光照低于阈值或浑浊度高于阈值开启声光报警。当浑浊度超过阈值，自动开启换水；光照低于阈值，开启补光；水温低于阈值，开启加热。

4、通过按键可以开启增氧、喂食，以及修改温度、浑浊度和光照强度的阈值。

2.思路

主控是STM32，这里我们选择常用的STM32F103C8T6单片机

在这里插入图片描述

显示：OLED

显示的内容比较多1个界面可能不够显示，所以用多个界面，界面切换选择按键切换

在这里插入图片描述

温度：防水型DS18B20

在这里插入图片描述

浑浊度：TSW-30（proteus仿真没有该传感器，所以采用滑动变阻器模拟）

在这里插入图片描述

光照：光敏电阻

在这里插入图片描述

无线通信：蓝牙

在这里插入图片描述

继电器*5（换水、加热、增氧、喂食、补光）和 声光报警：蜂鸣器+LED

在这里插入图片描述

按键*5

通过按键手动开启/关闭增氧，手动开启/关闭喂食，这里两个按键
要修改温度，浑浊度，光照强度的阈值，一共3个阈值，选择用1个按键来切换选择的阈值，另外2个按键增大/减小阈值，这里三个按键。

在这里插入图片描述

3.电路仿真

3.1 未仿真

在这里插入图片描述

3.2 开始仿真，显示屏显示水温、浑浊度、光照强度等值

在这里插入图片描述

3.3 当水温低于阈值，开启加热并声光报警

在这里插入图片描述

3.4 当浑浊度高于阈值，开启自动换水并声光报警

在这里插入图片描述

3.5 当光照低于阈值，开启补光并声光报警

在这里插入图片描述

3.6 手动开启增氧和喂食

在这里插入图片描述

3.7 远程监控水温等数据，远程控制增氧喂食以及修改温度阈值等

远程监控水温，浑浊度，光照强度等数据

远程控制打开增氧，关闭增氧

远程控制打开喂食，关闭喂食

在这里插入图片描述

按下切换按键，切换为设置温度阈值界面，更改温度阈值为50

在这里插入图片描述

按下切换按键，切换为设置浑浊度阈值界面，更改温度阈值为66

在这里插入图片描述
按下切换按键，切换为设置光照阈值界面，更改温度阈值为80
在这里插入图片描述

4.仿真程序

4.1 程序说明

主控芯片：STM32F103C8
HSI：64MHZ
Systick： 1ms

浑浊度传感器：ADC（PA0）

光照传感器：LDR（PA2）

DS18B20温度传感器：DAT（PA4）

模拟蓝牙模块（Uart1）：9600（PA9：tx1，PA10：rx1）

声光报警：BUZZER（PA15）

按键：
KEY1（PB0）
KEY2（PB1）
KEY3（PB2）
KEY2（PB3）
KEY5（PB4）

换水：RELAY1（PB6）
加热：RELAY2（PB7）
增氧：RELAY3（PB8）
喂食：RELAY4（PB9）
补光：RELAY5（PB10）

OLED显示屏：SCL（PB14），SDA（PB15）

在这里插入图片描述

串口协议
举例如发送*Temp50，即设置温度阈值位50度
*TempXX 设置温度阈值 XX取值为0-99
*MuddXX 设置浑浊度阈值 XX取值为0-99
*IlluXX 设置光照阈值 XX取值为0-99
*oxygX 开启/关闭增氧 X取值为0-1
*feedX 开启/关闭喂食 X取值为0-1
*Read 远程监控水温、水体浑浊度、光照强度等数据，

4.2 主程序

/* Includes ------------------------------------------------------------------*/
#include "Drv_UserSystem.h"
#include "stdio.h"
#include "stdlib.h"
#include "string.h"
/**
  * @brief  main function.
  * @param  none
  * @retval none
  */
int main(void)
{
	UserSystemInit();//用户配置初始化		
	while (1)
	{			
			if(stSysTime.flg._10ms + TEN_MILLISECOND < Time_millis()) //10ms
			{
				stSysTime.flg._10ms = Time_millis();	
                Key_Scan();//按键扫描					
			}	
			if(stSysTime.flg._50ms + FIFTY_MILLISECOND < Time_millis()) //50ms
			{
				stSysTime.flg._50ms = Time_millis();
                ADC_Scan();//采集浑浊度和光照强度				
			}				
			if(stSysTime.flg._100ms + BEST_MILLISECOND < Time_millis()) //100ms
			{
				stSysTime.flg._100ms = Time_millis();		
                DS18B20_Collect_data();//DS18B20采集温度数据					
				OLED_Handel();//OLED显示			
                Forewarning_Handel();//预警函数		
                Receive_data_Handel();//数据接收判断				
				IWDG_ReloadCounter();//清开门狗 				
			}				
  }
}

4.3 OLED显示程序

/*******************************************************************************
 * 函数名：OLED_Handel
 * 描述  ：OLED显示
 * 输入  ：void
 * 输出  ：void
 * 调用  ：初始化
 * 备注  ：100ms
*******************************************************************************/
void OLED_Handel(void)
{  	
		if(ADC_Flag)
		{	
			if(Threshold_switching == 0)
			{
				OLED_Show_Character(1,1,0,16);//水
				OLED_Show_Character(1,2,1,16);//温		
				OLED_Show_Character(1,3,2,16);//:	
			
				OLED_ShowNum(1,7,Temp_High,2);	
			
				OLED_ShowString(1, 9, ".");	
				OLED_ShowNum(1,10,Temp_Low,1);	

				OLED_Show_Character(1,6,3,16);//°
				OLED_ShowString(1, 13, "C");
				
				OLED_Show_Character(2,1,4,16);//浑
				OLED_Show_Character(2,2,5,16);//度
				OLED_Show_Character(2,3,6,16);//度				
				OLED_Show_Character(2,4,2,16);//:

				OLED_ShowNum(2,9,ADC1_Value,2);	
				OLED_ShowString(2, 11, "%");			

				OLED_Show_Character(3,1,7,16);//光
				OLED_Show_Character(3,2,8,16);//照
				OLED_Show_Character(3,3,9,16);//强
				OLED_Show_Character(3,4,10,16);//度		
				OLED_Show_Character(3,5,2,16);//:		

				OLED_ShowNum(3,11,ADC2_Value,2);	
				OLED_ShowString(3, 13, "%");
		  }
			else if(Threshold_switching == 1)
			{
				OLED_Show_Character(1,1,0,16);//水
				OLED_Show_Character(1,2,1,16);//温		
				OLED_Show_Character(1,3,11,16);//阈
				OLED_Show_Character(1,4,12,16);//值					
				OLED_Show_Character(1,5,2,16);//:	

				OLED_ShowNum(1,11,Temp_Threshold,2);	

				OLED_Show_Character(1,7,3,16);//°
				OLED_ShowString(1, 15, "C");				
			}
			else if(Threshold_switching == 2)
			{
				OLED_Show_Character(1,1,4,16);//浑
				OLED_Show_Character(1,2,5,16);//度
				OLED_Show_Character(1,3,6,16);//度		
				OLED_Show_Character(1,4,11,16);//阈
				OLED_Show_Character(1,5,12,16);//值					
				OLED_Show_Character(1,6,2,16);//:	

				OLED_ShowNum(1,13,ADC1_Threshold,2);	

				OLED_ShowString(1, 15, "%");				
			}	
			else if(Threshold_switching == 3)
			{	
				OLED_Show_Character(1,1,7,16);//光
				OLED_Show_Character(1,2,8,16);//照					
				OLED_Show_Character(1,3,11,16);//阈
				OLED_Show_Character(1,4,12,16);//值					
				OLED_Show_Character(1,5,2,16);//:	

				OLED_ShowNum(1,13,ADC2_Threshold,2);	

				OLED_ShowString(1, 15, "%");				
			}			
		}			
}

4.4 串口指令程序

/*******************************************************************************
 * 函数名：Send_Cmd1
 * 描述  ：设置温度阈值
 * 输入  ：void
 * 输出  ：void
 * 调用  ：需要时调用
 * 备注  ：举例如发送*Temp50，即设置温度阈值位50度
 *******************************************************************************/
void Send_Cmd1(void)
{
	uint8_t i = 0; 
	variable1 = (AsciiToHex(uart1_rx_buf[i+5])*10+AsciiToHex(uart1_rx_buf[i+6]));
	if(variable1 < 99)
	{
		Temp_Threshold = variable1;
		printf("手机设置的温度阈值 = %d\r\n",Temp_Threshold);	
	}
	else
	{
		printf("手机设置的温度阈值超出设置范围 \r\n");			
	}
}

/*******************************************************************************
 * 函数名：Send_Cmd2
 * 描述  ：设置水体浑浊度阈值
 * 输入  ：void
 * 输出  ：void
 * 调用  ：需要时调用
 * 备注  ：
 *******************************************************************************/
void Send_Cmd2(void)
{
	uint8_t i = 0;
	variable2 = (AsciiToHex(uart1_rx_buf[i+5])*10+AsciiToHex(uart1_rx_buf[i+6]));
	if(variable2 < 99)
	{
		ADC1_Threshold = variable2;
		printf("手机设置的水体浑浊度阈值 = %d\r\n",ADC1_Threshold);	
	}	
	else
	{
		printf("手机设置的水体浑浊度阈值超出设置范围 \r\n");			
	}	
}

/*******************************************************************************
 * 函数名：Send_Cmd3
 * 描述  ：设置光照阈值
 * 输入  ：void
 * 输出  ：void
 * 调用  ：需要时调用
 * 备注  ：
 *******************************************************************************/
void Send_Cmd3(void)
{
	uint8_t i = 0;
	variable3 = (AsciiToHex(uart1_rx_buf[i+5])*10+AsciiToHex(uart1_rx_buf[i+6]));
	if(variable3 < 99)
	{
		ADC2_Threshold = variable3;
		printf("手机设置的光照阈值 = %d\r\n",ADC2_Threshold);
	}		
	else
	{
		printf("手机设置的光照阈值超出设置范围 \r\n");			
	}	
}

/*******************************************************************************
 * 函数名：Send_Cmd4
 * 描述  ：开启/关闭增氧 
 * 输入  ：void
 * 输出  ：void
 * 调用  ：需要时调用
 * 备注  ：
 *******************************************************************************/
void Send_Cmd4(void)
{
	uint8_t i = 0;
	variable4 = AsciiToHex(uart1_rx_buf[i+5]);
	if(variable4 == 0)
	{
		Relay3_Off();	
		printf("关闭增氧\r\n");
	}		
	else if (variable4 == 1)
	{
		Relay3_On();			
		printf("打开增氧 \r\n");			
	}	
	else 
	{
		printf("手机设置的供氧模式超出设置范围 \r\n");			
	}
}


/*******************************************************************************
 * 函数名：Send_Cmd5
 * 描述  ：开启/关闭喂食
 * 输入  ：void
 * 输出  ：void
 * 调用  ：需要时调用
 * 备注  ：
 *******************************************************************************/
void Send_Cmd5(void)
{
	uint8_t i = 0;
	variable5 = AsciiToHex(uart1_rx_buf[i+5]);
	if(variable5 == 0)
	{
		Relay4_Off();	
		printf("关闭喂食\r\n");
	}		
	else if (variable5 == 1)
	{
		Relay4_On();			
		printf("打开喂食 \r\n");			
	}	
	else 
	{
		printf("手机设置的喂食模式超出设置范围 \r\n");			
	}
}

/*******************************************************************************
 * Function    : Receive_data_Handel
 * Description : 数据接收判断
 * Input       : 无
 * Return      : 无
 * Call        : 100ms
 * Others      :
 *******************************************************************************/
void Receive_data_Handel(void)
{
	uint8_t i = 0;
	if(uart1_rx_finsh)
	{	  
			for(i = 0;i< 20; i++)
			{
					if(uart1_rx_buf[i] == '*')	
					{
							switch(uart1_rx_buf[i+1])
							{
								case  'T':Send_Cmd1();break;//*TempXX		
								case  'M':Send_Cmd2();break;//*MuddXX
								case  'I':Send_Cmd3();break;//*IlluXX		
								case  'o':Send_Cmd4();break;//*oxygX		
								case  'f':Send_Cmd5();break;//*feedX		
								case  'R':Printf_Task();break;//*Read							
								default:break;							
							}							
					}
			}
			uart1_rx_finsh = 0;	
			uart1_rx_count = 0;
			memset(uart1_rx_buf,0,RX_MAX_NUM);				
	}	
}

/*******************************************************************************
 * Function    : Printf_Task
 * Description : 打印数据任务
 * Input       : 无
 * Return      : 无
 * Call        : 1s
 * Others      :
 *******************************************************************************/
void Printf_Task(void)
{
   if(ADC_Flag)
   {	
	     printf("水温=%d.%d 水体浑浊度=%d 光照强度=%d\r\n",Temp_High,Temp_Low,ADC1_Value,ADC2_Value);	
   }
}

二、总结

今天主要讲了基于STM32的热带鱼缸控制系统的设计。

感谢你的观看！

在这里插入图片描述


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