【单片机毕业设计】基于 STM32 的实时时钟显示与智能养殖设备控制系统基于 STM32 单片机的 APP 远程水位调控与投喂系统设计（011409）

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原创最新推荐文章于 2026-11-10 16:37:35 发布 62 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

情系淮思：五款车规MCU横向对比与VCU选型本文对比五款车规MCU中的S32K312与S32K324，聚焦核心架构、存储、通信及安全特性。S32K324为双核160MHz Cortex-M7，内存、外设（如以太网、QuadSPI、SAI）全面升级，支持高实时并行处理与复杂应用；而S32K312为单核120MHz，适用于中端车身控制。两者均满足ASIL B功能安全，具备完整安全引擎。选型建议：中端用S32K312，高端复杂系统优选S32K324。阅读详情

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基于 STM32 的水位监测及定时投喂物联网系统设计
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基于 STM32 的实时时钟显示与智能养殖设备控制系统
基于 STM32 单片机的 APP 远程水位调控与投喂系统设计
基于 STM32 的 SG90 舵机模拟投喂物联网监测系统设计
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基于 STM32 的语音播报式智能水产养殖监测系统设计
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基于 STM32 的 Android APP 远程阈值配置养殖系统设计
基于 STM32 的多定时任务智能水族箱物联网平台设计

项目研究背景

随着智慧养殖、家庭水族饲养行业不断发展，物联网嵌入式技术逐步应用于小型水产饲养场景。传统水族饲养大多依靠人工完成投喂、水位检查与补水工作，饲养人员需要定时到场操作，存在人力成本高、时间约束强，无法实时掌握水体水位状态的问题。现有简易饲养设备功能较为单一，仅支持简单定时投喂，缺少水位自动监测、自动补水、语音声光预警等联动功能，且大多不具备远程数据查看与设备控制能力，当饲养者外出时难以管控设备，容易出现缺水、漏投喂等问题。随着嵌入式技术与移动端开发技术日趋成熟，基于 STM32 单片机结合 WiFi 通信、传感器采集与 Android 应用开发的小型智能养殖控制系统具备落地条件。本课题设计一套集成水位检测、自动补水、定时投喂、语音声光报警、本地按键配置与 APP 远程管控的智能控制系统，实现饲养环境的自动化监测与远程管理，解决传统人工饲养模式操作繁琐、监管滞后的痛点，满足家庭水族、小型水产培育场景的智能化需求，具备较好的实用价值。

摘要

本课题设计一套基于 STM32 单片机的智能水族监测与投喂控制系统，系统集成水位检测、自动加水、多时段定时投喂、声光语音报警、实时时间显示、WiFi 通信以及 Android 移动端 APP 远程管控功能。硬件端以 STM32F103C8T6 作为主控单元，通过水位传感器采集水位数据，OLED 屏幕展示实时时间与水位信息，SG90 舵机模拟投喂动作，CN-TTS 语音模块完成语音播报，ESP-01S 模块实现数据无线上传与指令接收。本地支持按键校准时间、设置多组定时投喂参数，水位低于阈值时自动启动水泵加水，到达投喂时间执行投喂并触发声光语音提示；Android APP 可远程查看数据、修改阈值，远程启停投喂与配置定时任务。测试结果表明系统运行稳定，可实现本地与远程双模式管控，能够满足小型水族场景自动化饲养需求。

总体方案

STM32F103C8T6 单片机：为本系统主控芯片，负责采集传感器数据、解析按键指令、控制舵机、继电器、语音模块，处理定时任务，对接 WiFi 模块收发指令；选型理由为该芯片资源充足、开发资料丰富，适合本科生嵌入式开发，能够满足 IO 控制、定时器定时、串口通信等需求；作为整个硬件系统核心，统筹所有外设的协同工作。
Water Sensor 水位传感器：用于实时采集水体水位模拟量信号，将水位信息传输至主控单片机；选型理由为模块接线简单、成本低，适合水体液位检测场景；用于实时监测水位，为主控判断是否启动水泵补水提供原始数据。
SG90 微型舵机：作为投喂执行机构，接收单片机信号旋转完成模拟投喂动作；选型理由为控制简单、体积小巧，适合模拟投料机构；在定时触发或者 APP 远程控制时执行投喂动作。
OLED 显示屏：用于本地界面展示，显示实时时间、当前水位；选型理由为功耗低、显示清晰，驱动简单；实现本地可视化数据查看，同时作为时间校准、定时参数设置的人机交互界面。
CN-TTS 语音合成模块：接收串口指令，实现语音播报提示；选型理由为串口驱动简单，可直接播放中文提示语音；配合声光模块完成水位异常、投喂执行的语音报警提示。
ESP-01S WiFi 模块：串口连接 STM32，完成硬件端与 Android APP 之间无线数据传输；选型理由为体积小、成本低，支持 TCP 通信，适合物联网小型设备；上传水位、设备状态，接收 APP 下发的远程控制指令。
继电器模块：控制水泵电源通断；选型理由可使用单片机 IO 口实现强电隔离控制；水位低于设定阈值时闭合，驱动水泵完成自动加水。
声光报警模块：包含蜂鸣器与 LED 指示灯；收到投喂触发信号后启动声光提示；用于本地事件提醒。
独立按键 4 个：用于本地人机交互；按键 1 用于界面退出、模式切换；按键 2 用于参数选中、界面切换；按键 3 数值增加、手动投喂；按键 4 数值减少；实现本地时间校准、5 组定时投喂时间设置。
开发计算机：搭载 Windows 系统，用于 STM32 程序编译烧录、Android Studio 移动端 APP 开发、系统联调测试；作为软件开发、代码调试的基础硬件环境。

核心功能

基础功能

实时信息 OLED 显示功能：在 OLED 屏幕展示系统实时时间与采集的水位数据；用户可以直接在设备本地查看状态；作为本地基础可视化界面，直观展示设备运行基础参数。
本地按键时间校准功能：在数据显示界面按下按键 2，进入时间校准界面；再次按按键 2 选中待修改时间数字，按键 3 数值加，按键 4 数值减；参数设置完成后按下按键 1 保存并退出；实现系统本地时钟校准，保障定时任务时间基准准确。
多组定时参数本地配置功能：按下按键 1 切换至定时设置界面，系统支持设置 5 组投喂时间；按键 3、4 选择目标定时条目，按键 2 进入参数编辑，再次按键 2 选中待修改数字，按键 3 加、按键 4 减，按键 1 保存退出；支持用户在本地预设多个投喂时刻，实现周期性自动投喂。

核心功能

水位监测与自动加水功能：水位传感器持续采集水位数据，单片机对比水位值与预设阈值；当检测水位低于阈值，单片机控制继电器闭合，启动水泵自动加水；水位达标后停止水泵；实现无人值守水位维持，避免缺水问题。
定时自动投喂联动声光语音报警功能：系统实时比对当前时间和预设投喂时间，时间匹配后控制 SG90 舵机转动模拟投喂，同时启动声光报警与 CN-TTS 语音播报；到达设定执行时长后，关闭舵机与声光报警；实现到达投喂时间自动投料并本地事件提醒。
手动投喂控制功能：切换手动模式后，按下按键 3，直接控制舵机执行投喂动作；满足用户临时手动投料的使用场景，作为定时投喂的补充操作方式。
WiFi 数据上传功能：ESP-01S 模块将单片机采集的水位、设备状态、时间信息无线发送至 Android APP；实现设备状态远程可视化，为远程管控提供数据支撑。

辅助功能

Android APP 远程数据查看功能：移动端 APP 接收 WiFi 上传的数据，实时展示水位、设备运行状态；用户在手机端随时随地查看设备状态，无需到现场查看。
APP 远程阈值设置功能：APP 下发阈值配置指令，经 ESP-01S 传递给 STM32，更新水位判断阈值；支持远程修改补水触发条件，灵活适配不同饲养场景。
APP 远程投喂控制功能：APP 下发远程投喂指令，单片机接收后驱动舵机完成投喂；支持用户外出时远程手动投料。
APP 远程定时配置功能：移动端 APP 可远程修改、新增定时投喂时间，下发保存至单片机；远程维护定时任务，无需本地按键操作。

技术路线

C 语言：作为 STM32 单片机的嵌入式开发编程语言，编写传感器采集、舵机控制、定时器任务、串口通信、按键逻辑、外设驱动代码，实现底层硬件控制逻辑。
Android Studio：移动端 APP 开发 IDE，用于编写 Android 客户端应用，实现界面布局、TCP 网络通信、指令下发、数据接收展示功能。
Keil MDK：STM32 单片机程序编译、调试与代码烧录工具，完成嵌入式代码编译、下载、在线调试。
STM32 HAL 库：STM32 官方硬件抽象库，简化 GPIO、定时器、串口、ADC 外设驱动开发，降低嵌入式底层开发难度。
ESP-01S AT 指令集：配置 WiFi 模块工作模式，建立 TCP 连接，实现单片机与 Android APP 之间的网络数据交互。
SQLite 数据库：Android APP 本地轻量数据库，用于存储历史水位数据、保存用户预设的定时投喂参数。
Android XML 布局：用于 APP 页面 UI 设计，完成参数设置界面、实时数据展示界面的页面布局开发。
Serial Port Utility 串口调试助手：开发调试工具，用于串口查看单片机输出日志，调试 WiFi 模块、TTS 模块串口通信。
ST-Link：硬件烧录与调试工具，用于将编译完成的固件烧录至 STM32 开发板，在线断点调试嵌入式程序。
Multisim：电路辅助仿真工具，前期对硬件电路进行简单仿真验证，辅助硬件接线方案设计。
手机 Android 系统：APP 运行环境，用于移动端软件功能的实际测试验证。

项目演示

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关于我们

博主本身从事开发软件开发、有丰富的编程能力和水平、累积给上千名同学进行辅导、有自己的独立工作室，目前只专注做自己专业领域的事。团队人员有多年架构师设计经验、多人有参加校企合作经验，被多个学校常年聘为校外企业导师，指导学生毕业设计并参与学生毕业答辩指导，有较为丰富的相关经验。期待与各位高校教师、企业讲师以及同行交流合作。