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基于STM32的智能鱼缸水质净化系统设计

article 2025/2/10 18:42:20

🤞🤞大家好，这里是5132单片机毕设设计项目分享，今天给大家分享的是智能鱼缸水质净化系统。

目录

1、设计要求

2、系统功能

3、演示视频和实物

4、系统设计框图

5、软件设计流程图

6、原理图

7、主程序

8、总结

1、设计要求

本毕业设计以单片机作为控制核心芯片，设计出一款具有监测鱼缸水的温度、水位、浊度和PH值等参数，并且通过WIFI模块连接云平台用来实现数据上传和下发，

 2、系统功能

（1）基于STM32F103C8T6为主控制器的智能鱼缸的设计与实现。其中包括基于STM32F103C8T6单片机的最小系统的搭建，温度传感器、浑浊度传感器、水位传感器等相关器件模块的选型和原理图设计，在上述原理图的基础上搭建硬件平台并验证其功能的完善性。

（1）ESP8266-01Wifi模块。通过本模块单片机系统可以连接到机智云，手机APP就可以远程控制鱼缸的开关。

（2）水位传感器器。水位传感器用来检测鱼缸内的水位，是鱼缸的水位保持在一定的范围内，通过比较水位和水位的阈值来控制补水泵和排水泵。

（3）温度传感器，温度传感器用来检测鱼缸内的水温，使鱼缸保持恒温。

（4）PH传感器，用来检测鱼缸内的PH值。

（5）水泵继电器模块，用继电器来驱动两个水泵。

（6）时钟模块。利用时钟振荡电路产生时钟信号。单片机时钟可以提供一个固定的时钟频率，用于同步和控制各个模块的操作。通过时钟信号的控制，可以确保单片机系统中各个模块按照一定的时间序列进行操作，从而实现定时功能。

（7）OLED显示模块。OLED显示模块采用0.96寸液晶显示屏，该模块用来实时显示传感器数据及鱼缸工作状态

（8）按键模块。按键模块用来控制模式选择和控制鱼缸的开启与关闭。

（9）蜂鸣器模块。设备出现故障用来报警。

（10）舵机用来控制净水系统的开关。

3、演示视频和实物

基于STM32的鱼缸水质净化系统

4、系统设计框图

5、软件设计流程图

6、原理图

7、主程序

#include "sys.h"                //有定制和购买的，可以联系VX：lwfw123456789
#include "delay.h"
#include "usart.h"
#include "led.h"
#include "timer.h"
#include "usart3.h"
#include "gizwits_product.h"
#include "Key.h"
#include "Buzzer.h"
#include "OLED.h"
#include "AD.h"
#include "MyRTC.h"
#include "Servo.h"
#include "ds18b20.h"
/***********************************************************************************************
同学好！我们是5132单片机设计，定制单片机设计，实物和说明书均可定制，欢迎大家咨询。VX：lwfw123456789
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uint8_t KeyNum;                               //存储按键值
uint32_t bufe[10];                     //存储传感器采集的数据
uint16_t AD0, AD1, AD2, AD3;             //存储5路ADC值

uint32_t TempYu = 25;
uint32_t ShuiWeiYu_Xia = 10;
uint32_t ShuiWeiYu_Shang = 70;
uint32_t ZhuoYu = 70;
uint32_t PHYu = 5;
short temperature;                               //存放温湿度
u8 state, state2 = 2, state2_1, state2_2, state3;      //按键状态标志
u8 t = 0;                                     //传感器读取时间间隔
u8 flag;                               //远程控制标志
u8 flag2 = 0, flag1, flag3;
uint16_t RTC_Time[] = {0, 0, 0};
uint16_t RTC_Time1[] = {7, 0, 0};    //定时时间---开
uint16_t RTC_Time2[] = {19, 0, 0};   //定时时间---关
u8 T_state, T_state1, qingping = 1, state_dingshi_yu_guan, state_dingshi_yu_kai, state_dingshi_yu_switch, state3_1;
float PH;
extern void TimeSet(void);
extern void TimeRead(void);
extern void DingShiMoShi(void);
extern void YuZhiSet(void);
extern void ChuangGan(void);

void MY_Gizwits_Init(void)              //机智云初始化函数
{
    TIM3_Int_Init(9, 7199); //1MS系统定时
    usart3_init(9600);//WIFI初始化
    memset((uint8_t *)&currentDataPoint, 0, sizeof(dataPoint_t)); //设备状态结构体初始化
    gizwitsInit();//环形缓冲区初始化
    gizwitsSetMode(2);   //设置模式
    userInit();
}
u16 Get_Adc_Average(u8 ADC_CHx, u8 times)
{
    u32 temp_val = 0;
    u8 t;
    for (t = 0; t < times; t++)
    {
        temp_val += AD_GetValue(ADC_CHx);
        //SYSTICK_DelayMs(5);
    }
    return temp_val / times;
}

void shoudong()
{
    TimeRead();
    if (KeyNum == 2)        //按键
    {
        delay_ms(20);
        if (KeyNum == 2)
        {
            state2++;
            if (state2 > 1)
            {
                state2 = 0;
            }
        }
    }
    if (state2 == 0)
    {
        Servo_SetAngle(90);//外设操作
    }
    if (state2 == 1)
    {
        Servo_SetAngle(0);//外设操作
    }
    if (KeyNum == 3)        //按键
    {
        delay_ms(20);
        if (KeyNum == 3)
        {
            state2_1++;
            if (state2_1 > 2)
            {
                state2_1 = 0;
            }
        }
    }
    if (state2_1 == 1)
    {
        BuShuiBen_ON();//外设操作
        PaiShuiBen_OFF();
    }
    if (state2_1 == 0)
    {
        BuShuiBen_OFF();//外设操作
        PaiShuiBen_OFF();
    }
    if (state2_1 == 2)
    {
        BuShuiBen_OFF();//外设操作
        PaiShuiBen_ON();
    }
    if (KeyNum == 4)        //按键
    {
        delay_ms(20);
        if (KeyNum == 4)
        {
            state2_2++;
            if (state2_2 > 1)
            {
                state2_2 = 0;
            }
        }
    }
    if (state2_2 == 1)
    {
        JiaRe_ON();//外设操作
    }
    if (state2_2 == 0)
    {
        JiaRe_OFF();//外设操作
    }


}
void zhidong()
{

    if (bufe[0] < ShuiWeiYu_Xia)
    {
          BuShuiBen_ON();
			    PaiShuiBen_OFF();
    }else if (bufe[0] > ShuiWeiYu_Shang)
		{
          PaiShuiBen_ON();
			    BuShuiBen_OFF();
    }else
    {			    
			   PaiShuiBen_OFF();
         BuShuiBen_OFF();
    }

    if (bufe[3]/10 < TempYu)
    {
        JiaRe_ON();
    }
    else
    {
        JiaRe_OFF();
    }
		
		 if ((bufe[1]/10 < PHYu) || (bufe[2] > ZhuoYu))
    {
        Buzzer_Turn();
    }
    else
    {
        Buzzer_OFF();
    }

}

int main(void)
{

    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); //设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
    uart_init(9600);       //串口初始化为9600
    delay_init();      //延时函数初始化
    LED_Init();            //初始化与LED连接的硬件接口

    Buzzer_Init();             //下面为外设初始化
    OLED_Init();
    Key_Init();
    AD_Init();
    MyRTC_Init();
    Servo_Init();     //舵机初始化，并设置舵机初始角度
    while (DS18B20_Init()) //DS18B20初始化
    {
        printf("ds18b20 success!");
        delay_ms(200);
    }

    MY_Gizwits_Init();   //机智云初始化

    while (1)
    {
        userHandle();    //数据上传
        gizwitsHandle((dataPoint_t *)&currentDataPoint);   //后台处理，必须放在while里

        if (t % 10 == 0)
        {
            AD0 = AD_GetValue(ADC_Channel_0);    //水位传感器     PA0
            if (AD0 > 4000)AD0 = 4000;
            bufe[0] = (u8)(AD0 / 40);

            AD2 = Get_Adc_Average(ADC_Channel_2, 10);
            PH = (float)AD2 * (3.3 / 4096); //读取ADC通道4的值
            PH = -5.7541 * PH + 16.654; //输出电压范围0~3V3      因为STM32的ADC参考电压是3.3V
            //将ADC的原始值（adcx）转换为电压值。这里假设ADC的参考电压是3.3V，并且ADC的位数是12位（即最大值为4096）。
            bufe[1] = PH * 10;

            AD3 = AD_GetValue(ADC_Channel_3);    //浊度传感器     PA3
            if (AD3 > 4000)AD3 = 4000;
            bufe[2] = (u8)(100 - (AD3 / 40));

            temperature = DS18B20_Get_Temp();
            bufe[3] = temperature;
        }
        t++;

        KeyNum = Key_GetNum();
        if (KeyNum == 1)
        {
            qingping = 0;
            state2 = 2,
            delay_ms(20);
            if (KeyNum == 1)
            {
                state++;
                if (state > 3)
                {
                    state = 0;
                }
            }
        }
        if (state == 0)                                //远程模式
        {
            if (qingping == 0)
            {
                OLED_Clear();
                qingping = 1;
            }           
            TimeRead();
            ChuangGan();
            OLED_ShowChinese(1, 7, 49);
            OLED_ShowChinese(1, 8, 50);
        }
        if (state == 2)                           //自动模式
        {
            OLED_ShowChinese(1, 7, 51);
            OLED_ShowChinese(1, 8, 52);
            TimeRead();
            zhidong();
            ChuangGan();
        }
        if (state == 1)                           //手动模式
        {
            OLED_ShowChinese(1, 7, 18);
            OLED_ShowChinese(1, 8, 52);
            ChuangGan();
            shoudong();
        }
        if (state == 3)                           //阈值设置
        {
            if (qingping == 0)
            {
                OLED_Clear();
                qingping = 1;
            }
            YuZhiSet();
        }
    }
}



void TimeSet()           //设置时间
{
    if (KeyNum == 2)    //PB10
    {
        delay_ms(20);
        if (KeyNum == 2)
        {
            T_state++;
            if (T_state > 2)
            {
                T_state = 0;
            }
        }
    }
    if (T_state == 0)    //时间显示模式
    {
        MyRTC_ReadTime();

        OLED_ShowNum(1, 5, MyRTC_Time[3], 2);    //时
        OLED_ShowString(1, 7, ":");
        OLED_ShowNum(1, 8, MyRTC_Time[4], 2);    //分
        OLED_ShowString(1, 10, ":");
        OLED_ShowNum(1, 11, MyRTC_Time[5], 2);   //秒

        RTC_Time[0] = MyRTC_Time[3];
        RTC_Time[1] = MyRTC_Time[4];
        RTC_Time[2] = MyRTC_Time[5];
    }
    if (T_state == 1)    //修改时间
    {
        if (KeyNum == 5)
        {
            delay_ms(20);
            if (KeyNum == 5)
            {
                T_state1++;
                if (T_state1 > 2)
                {
                    T_state1 = 0;
                }
            }
        }
        if (T_state1 == 0)  //修改时
        {
            if (KeyNum == 4)RTC_Time[0]++;
            if (KeyNum == 3)RTC_Time[0]--;
            if (RTC_Time[0] > 23 & RTC_Time[0] < 100)RTC_Time[0] = 0;
            if (RTC_Time[0] > 100)RTC_Time[0] = 23;
            OLED_ShowNum(1, 5, RTC_Time[0], 2);  //时
        }
        if (T_state1 == 1)  //修改分
        {
            if (KeyNum == 4)RTC_Time[1]++;
            if (KeyNum == 3)RTC_Time[1]--;
            if (RTC_Time[1] > 59 & RTC_Time[1] < 100)RTC_Time[1] = 0;
            if (RTC_Time[1] > 100)RTC_Time[1] = 59;
            OLED_ShowNum(1, 8, RTC_Time[1], 2);  //时
        }
        if (T_state1 == 2)  //修改秒
        {
            if (KeyNum == 4)RTC_Time[2]++;
            if (KeyNum == 3)RTC_Time[2]--;
            if (RTC_Time[2] > 59)RTC_Time[2] = 0;
            if (RTC_Time[2] > 59 & RTC_Time[2] < 100)RTC_Time[2] = 0;
            if (RTC_Time[2] > 100)RTC_Time[2] = 59;
            OLED_ShowNum(1, 11, RTC_Time[2], 2);  //时
        }
    }
    if (T_state == 2)
    {
        MyRTC_Time[3] = RTC_Time[0];
        MyRTC_Time[4] = RTC_Time[1];
        MyRTC_Time[5] = RTC_Time[2];
        MyRTC_SetTime();
        T_state = 0;
    }
}

void TimeRead()
{
    MyRTC_ReadTime();

    OLED_ShowNum(1, 5, MyRTC_Time[3], 2);    //时
    OLED_ShowString(1, 7, ":");
    OLED_ShowNum(1, 8, MyRTC_Time[4], 2);    //分
    OLED_ShowString(1, 10, ":");
    OLED_ShowNum(1, 11, MyRTC_Time[5], 2);   //秒
}


void DingShiMoShi()
{
    TimeRead();

//...............................定时模式..................................../
    if ((MyRTC_Time[3] == RTC_Time1[0]) && (MyRTC_Time[4] == RTC_Time1[1]) && (MyRTC_Time[5] == RTC_Time1[2]))
    {
        //外设操作
    }

    if ((MyRTC_Time[3] == RTC_Time2[0]) && (MyRTC_Time[4] == RTC_Time2[1]) && (MyRTC_Time[5] == RTC_Time2[2]))
    {
        //外设操作
    }

//...............................修改定时时间..................................../

    OLED_ShowChinese(3, 1, 31);
    OLED_ShowString(3, 3, ":");
    OLED_ShowNum(3, 5, RTC_Time1[0], 2);
    OLED_ShowString(3, 7, ":");
    OLED_ShowNum(3, 8, RTC_Time1[1], 2);
    OLED_ShowString(3, 10, ":");
    OLED_ShowNum(3, 11, RTC_Time1[2], 2);

    OLED_ShowChinese(4, 1, 32);
    OLED_ShowString(4, 3, ":");
    OLED_ShowNum(4, 5, RTC_Time2[0], 2);
    OLED_ShowString(4, 7, ":");
    OLED_ShowNum(4, 8, RTC_Time2[1], 2);
    OLED_ShowString(4, 10, ":");
    OLED_ShowNum(4, 11, RTC_Time2[2], 2);


    if (KeyNum == 5)
    {
        delay_ms(20);
        if (KeyNum == 5)
        {
            state_dingshi_yu_switch++;
            if (state_dingshi_yu_switch > 2)
            {
                state_dingshi_yu_switch = 0;
            }
        }
    }

    if (state_dingshi_yu_switch == 1)    //设置阈值开的时间
    {
        if (KeyNum == 2)
        {
            delay_ms(20);
            if (KeyNum == 2)
            {
                state_dingshi_yu_kai++;
                if (state_dingshi_yu_kai > 2)
                {
                    state_dingshi_yu_kai = 0;
                }
            }
        }
        if (state_dingshi_yu_kai == 0)    //时
        {
            if (KeyNum == 3) RTC_Time2[0]++;
            if (KeyNum == 4) RTC_Time2[0]--;
        }
        if (state_dingshi_yu_kai == 1)//分
        {
            if (KeyNum == 3) RTC_Time2[1]++;
            if (KeyNum == 4) RTC_Time2[1]--;
        }
        if (state_dingshi_yu_kai == 2)//秒
        {
            if (KeyNum == 3) RTC_Time2[2]++;
            if (KeyNum == 4) RTC_Time2[2]--;
        }
    }
    else
    {
        if (KeyNum == 2)
        {
            delay_ms(20);
            if (KeyNum == 2)
            {
                state_dingshi_yu_guan++;
                if (state_dingshi_yu_guan > 2)
                {
                    state_dingshi_yu_guan = 0;
                }
            }
        }
        if (state_dingshi_yu_guan == 0)    //时
        {
            if (KeyNum == 3) RTC_Time1[0]++;
            if (KeyNum == 4) RTC_Time1[0]--;
        }
        if (state_dingshi_yu_guan == 1)//分
        {
            if (KeyNum == 3) RTC_Time1[1]++;
            if (KeyNum == 4) RTC_Time1[1]--;
        }
        if (state_dingshi_yu_guan == 2)//秒
        {
            if (KeyNum == 3) RTC_Time1[2]++;
            if (KeyNum == 4) RTC_Time1[2]--;
        }
    }
    if (state3_1 == 0)    //时
    {
        if (KeyNum == 5) RTC_Time1[0]++;
        if (KeyNum == 6) RTC_Time1[0]--;
    }
    if (state3_1 == 1)//分
    {
        if (KeyNum == 5) RTC_Time1[1]++;
        if (KeyNum == 6) RTC_Time1[1]--;
    }
    if (state3_1 == 2)//秒
    {
        if (KeyNum == 5) RTC_Time1[2]++;
        if (KeyNum == 6) RTC_Time1[2]--;
    }
}

void YuZhiSet()
{
    zhidong();
    OLED_ShowChinese(1, 3, 72);   //显示“阈值设置”
    OLED_ShowChinese(1, 4, 73);
    OLED_ShowChinese(1, 5, 74);
    OLED_ShowChinese(1, 6, 75);
	


    OLED_ShowString(2, 1, "S_W_X:");
    OLED_ShowNum(2, 7, ShuiWeiYu_Xia, 2);
    OLED_ShowString(3, 1, "S_W_S:");
    OLED_ShowNum(3, 7, ShuiWeiYu_Shang, 2);	
    OLED_ShowString(4, 10, "PH:");
    OLED_ShowNum(4, 13, PHYu, 2);
    OLED_ShowString(2, 10, "Temp:");
    OLED_ShowNum(2, 15, TempYu, 2);
	  OLED_ShowString(3, 10, "Z_D:");
    OLED_ShowNum(3, 14, ZhuoYu, 2);


    if (KeyNum == 2)                          //自动模式下PB0按键控制阈值切换
    {
        delay_ms(20);
        if (KeyNum == 2)
        {
            state3++;
            if (state3 > 4)
            {
                state3 = 0;
            }
        }
    }

    if (state3 == 0)
    {
        if (KeyNum == 3)ShuiWeiYu_Xia++;
        if (KeyNum == 4)ShuiWeiYu_Xia--;
    }
		    if (state3 == 1)
    {
        if (KeyNum == 3)ShuiWeiYu_Shang++;
        if (KeyNum == 4)ShuiWeiYu_Shang--;
    }
    if (state3 == 4)
    {
        if (KeyNum == 3)PHYu++;
        if (KeyNum == 4)PHYu--;
    }
    if (state3 == 2)
    {
        if (KeyNum == 3)TempYu ++;
        if (KeyNum == 4)TempYu --;
    }
		 if (state3 == 3)
    {
        if (KeyNum == 3)ZhuoYu ++;
        if (KeyNum == 4)ZhuoYu --;
    }
}


void ChuangGan()
{
    OLED_ShowChinese(2, 1, 39);
    OLED_ShowChinese(2, 2, 40);
    OLED_ShowString(2, 5, ":");
    OLED_ShowNum(2, 6, bufe[0], 2);
    OLED_ShowString(2, 8, "%");
    OLED_ShowString(4, 8, "%");

    OLED_ShowString(2, 11, "PH:");
    OLED_ShowNum(2, 14, bufe[1] / 10, 1);
    OLED_ShowString(2, 15, ".");
    OLED_ShowNum(2, 16, bufe[1] % 10, 1);

    OLED_ShowChinese(3, 1, 26);
    OLED_ShowChinese(3, 2, 28);
    OLED_ShowString(3, 5, ":");
    if (temperature < 0)
    {
        OLED_ShowString(3, 6, "-");     //显示负号
        temperature = -temperature;                 //转为正数
    }
    else OLED_ShowString(3, 6, "+");        //去掉负号
    OLED_ShowNum(3, 7, temperature / 10, 2);
    OLED_ShowString(3, 9, ".");
    OLED_ShowNum(3, 10, temperature % 10, 1);

    OLED_ShowChinese(4, 1, 78);
    OLED_ShowChinese(4, 2, 79);
    OLED_ShowString(4, 5, ":");
    OLED_ShowNum(4, 6, bufe[2], 2);
}

8、总结

本设计以单片机作为控制核心芯片，设计出一款具有监测鱼缸水的温度、水位、浊度和PH值等参数，并且通过WIFI模块连接云平台用来实现数据上传和下发。


http://www.kler.cn/a/539605.html

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