【单片机毕业设计选题24030】-基于STM32的智能鱼缸设计

系统功能:

采用STM32最小系统板控制,采集传感器数据显示在OLED上

并通过继电器进行相应的操作。

系统操作说明:

上电后OLED显示 “欢迎使用智能鱼缸系统请稍后”,两秒后进入第一页面显示。

第一页面第一行显示“系统状态监测”,第二行显示温湿度,第三行显示光照和

水位,第四行显示系统状态(手动或自动)。

第一页面下的按键操作:

短按B4按键可切换到第二页面。

短按B7按键切换系统状态(手动或者自动)。

第二页面第一行显示“温度阈值设定”,第二行显示采集到的温度,第三行显示设定

的温度,第四行显示加热状态,加热继电器打开或者关闭。

第二页面下的按键操作:

短按B4按键可切换到第三页面。

短按B5按键调高温度设定阈值。

短按B6按键调低温度设定阈值。

短按B7按键手动状态下切换加热继电器。

第三页面第一行显示“湿度阈值设定”,第二行显示采集到的湿度,第三行显示设定

的湿度,第四行显示风扇状态,风扇继电器打开或者关闭。

第三页面下的按键操作:

短按B4按键可切换到第四页面。

短按B5按键调高湿度设定阈值。

短按B6按键调低湿度设定阈值。

短按B7按键手动状态下切换风扇继电器。

第四页面显示“光照阈值设定”,第二行显示获取的光照值,第三行显示设置

的光照值,第四行显示补光灯状态(打开或者关闭状态)

第四页面下的按键操作:

短按B4按键可切换到第五页面。

短按B5按键增加光照设定阈值。

短按B6按键减小光照设定阈值。

短按B7按键手动状态下开关补光灯。

第五页面显示“水位阈值设定”,第二行显示获取的水位值,第三行显示设置

的水位值,第四行显示水泵状态(打开或者关闭状态)

短按B4按键可切换到第六页面。

短按B5按键增加水位设定阈值。

短按B6按键减小水位设定阈值。

短按B7按键手动状态下开关水泵。

第六页面显示“水质阈值设定”,第二行显示获取的水质值,第三行显示设置

的水质值,第四行显示水泵状态(打开或者关闭状态)

短按B4按键可切换到第一页面。

短按B5按键增加水质设定阈值。

短按B6按键减小水质设定阈值。

短按B7按键手动状态下开关水泵。

系统连接蓝牙模块后可通过蓝牙APP获取系统状态及各传感器值。

主要功能模块原理图:

电源时钟烧录接口:

单片机和按键输入电路:

传感器采集电路:

继电器电路:

资料获取地址

系统主要功能模块代码

初始化代码:

  /* USER CODE BEGIN 1 */


  /* USER CODE END 1 */


  /* MCU Configuration--------------------------------------------------------*/


  /* Reset of all peripherals, Initializes the Flash interface and the Systick. */

  HAL_Init();


  /* USER CODE BEGIN Init */

    InitVar();

  /* USER CODE END Init */


  /* Configure the system clock */

  SystemClock_Config();


  /* USER CODE BEGIN SysInit */


  /* USER CODE END SysInit */


  /* Initialize all configured peripherals */

  MX_GPIO_Init();

  MX_USART1_UART_Init();

  MX_ADC1_Init();

  /* USER CODE BEGIN 2 */

//在HAL库初始化串口1后调用

    HAL_Delay(100);

    SetUart1RxToInput();

    HAL_Delay(50);

//uart1打开接收中断

    HAL_UART_Receive_IT(&huart1, (uint8_t*)&uart1RecBuff, 1);

    InitOled();

    InitOledDisp();

    ResetDHT11();

    if(InitDS18B20()==0)

    {

//        printf("%s", "DS18B20初始化成功");

//DS18B20在上电第一次读取时显示温度为85℃,这是正常的。

//85℃是DS18B20在上电复位后在温度寄存器内的对应数字量,

//这里DS18B20初始化成功后读一次值,避免出现85℃

        DS18B20GetTemp_SkipRom();

}

系统控制代码;

//系统信息更新

void SystemControl(void)

{

    static uint8_t updateCnt = 0;

   

    updateCnt++;   

    if(updateCnt>=SYSTEM_UPDATE_INTER)

    {

        updateCnt = 0;

        if(DHT11ReadData()==0)  //DHT11温湿度读取OK

        {

            ;

        }

        ds18b20Temp = DS18B20GetTemp_SkipRom();       

        if(sysMode==AUTO_MODE)

        {

            UpdateBleData();

        }

    }

    ReadSensorVal();

}

蓝牙模块上报系统数据:
 

//更新BLE数据

void UpdateBleData(void)

{

    printf("Temp:%02d.%01d Humi:%02d.%01d\r\n", DHT11_Data.temp_int, DHT11_Data.temp_deci, DHT11_Data.humi_int, DHT11_Data.humi_deci);      

    printf("Light:%04d Water:%04d\r\n", getLightVal, getWaterVal);

//加热器状态

    if(heatState==true)

    {

        printf("Heat:ON\r\n");

    }

    else

    {

        printf("Heat:OFF\r\n");

    }

//风扇状态   

    if(fanState==true)

    {

        printf("FAN:ON\r\n");

    }

    else

    {

        printf("FAN:OFF\r\n");

    }  

//光照传感器状态   

    if(lightState==true)

    {

        printf("Light:ON\r\n");

    }

    else

    {

        printf("Light:OFF\r\n");

    } 

//水位传感器状态   

    if(pumpState==true)

    {

        printf("Pump:ON\r\n");

    }

    else

    {

        printf("Pump:OFF\r\n");

    } 

//系统模式

    if(sysMode==AUTO_MODE)

    {

        printf("Mode:Auto\r\n");

    }

    else

    {

        printf("Mode:Manual\r\n");

    }

}

此设计提供的资料包含原理图PCB(包含PDF,AD,立创EDA三个版本),源代码,系统框图,主程序流程图,物料清单(包含使用到的器件手册),功能操作说明等。

各功能模块资料:

<think>好的,我现在需要为用户介绍大学生嵌入式比赛中的智能鱼缸项目。首先,我得明确用户的需求是什么。他们可能对嵌入式系统比赛感兴趣,或者想了解如何设计一个智能鱼缸。接下来,我需要确定智能鱼缸在嵌入式比赛中的常见功能和实现方式。 首先,智能鱼缸通常涉及哪些技术?传感器肯定是基础,比如水温、PH值、水位监测。然后是自动控制部分,比如温控、自动喂食、换水。这些都需要用到微控制器,比如STM32或者树莓派。通信模块也可能需要,比如WiFi或蓝牙,用于手机App控制。 接下来要考虑比赛中的评分标准,可能包括创新性、实用性、技术复杂度、稳定性等。所以设计时要突出项目的创新点,比如是否引入了AI进行水质预测,或者有没有独特的节能设计。 然后,我需要分步骤介绍。先从系统架构开始,说明各个模块如何协同工作。比如传感器数据采集到MCU处理,再通过执行器控制设备,同时数据上传到云端或手机端。这部分需要画个结构图,但文字描述要清晰。 接着是硬件部分,列举常用的传感器和控制器型号,比如DS18B20温度传感器,PH-4502C PH传感器,以及水泵、加热棒等执行器。还要提到电源管理,这对嵌入式系统很重要,尤其是低功耗设计可能加分。 软件方面,需要说明使用的操作系统或实时内核,比如FreeRTOS,以及通信协议,比如MQTT。如果有用到机器学习算法,比如预测水质变化,需要简单说明数据采集和模型训练的过程。 然后,可以举一个往届比赛的例子,说明他们如何实现智能控制,或者解决了什么问题。例如,某团队使用图像识别来监测鱼的活动状态,自动调整喂食量,这样的创新点容易获奖。 可能遇到的挑战有哪些?比如多传感器数据融合的稳定性,实时控制系统的响应速度,或者无线通信的可靠性。在比赛中,解决这些问题的方法和优化过程也是评委关注的点。 最后,要给出备赛建议,比如如何选择硬件平台,学习哪些关键技术,如何进行团队分工和时间管理。同时推荐一些学习资源,比如Arduino和STM32的教程,传感器数据处理的案例等。 检查是否有遗漏的部分,比如是否提到用户交互界面,手机App或Web端的设计,这也是提升项目完整性的重要方面。另外,节能环保可能是一个亮点,比如利用太阳能供电或者循环水系统。 确保语言口语化,避免专业术语堆砌,但关键术语需要正确。结构要清晰,分点说明,让读者容易理解。最后总结智能鱼缸在嵌入式比赛中的价值和意义,鼓励用户积极参与这类项目,提升实践能力。</think>以下是关于大学生嵌入式比赛中的“智能鱼缸”项目的介绍,按技术实现和参赛要点分步说明: --- ### 一、项目背景 智能鱼缸是嵌入式竞赛中典型的物联网+自动化选题,要求基于单片机/开发板(如STM32、树莓派、ESP32等),通过传感器采集环境数据并实现自动控制,同时具备联网交互功能。 --- ### 二、核心功能模块 #### 1. 传感器系统 - **水温监测**:DS18B20数字温度传感器(误差±0.5℃) - **水质检测**:PH-4502C传感器(测量PH值)、TDS传感器(监测溶解物) - **水位监测**:超声波传感器HC-SR04(精度3mm)或电容式水位传感器 - **光照控制**:光敏电阻+LED补光灯(模拟日出日落) #### 2. 执行机构 - 微型水泵(自动换水) - 电磁阀(控制水流) - 加热棒(PID温控算法) - 舵机驱动的自动喂食器(定时投喂) #### 3. 通信模块 - ESP8266/ESP32实现WiFi联网 - 蓝牙HC-05用于短距离控制 - 阿里云/IoTDA平台数据上云 #### 4. 人机交互 - 本地OLED显示屏(显示实时数据) - 手机APP(Android Studio开发) - 语音控制(接入科大讯飞SDK) --- ### 三、关键技术点 1. **多任务调度** 使用FreeRTOS实现: - 传感器数据采集线程(优先级最高) - 控制算法处理线程 - 网络通信线程 2. **控制算法** - 模糊PID控制加热棒(比传统PID节能15%) - 基于时间序列的水质预测(ARIMA模型) 3. **低功耗设计** - 传感器间歇工作模式(STM32的Stop Mode) - 动态电压频率调整(DVFS技术) --- ### 四、典型方案架构 ``` [传感器层] → [STM32主控] → [执行机构] ↓ [WiFi/BLE通信] → [云端服务器] → [手机APP] ``` --- ### 五、竞赛加分亮点 1. **创新交互** - 加入鱼类行为识别(OpenMV摄像头+YOLO Tiny模型) - 手机AR查看水质三维可视化 2. **节能设计** - 太阳能供电系统(MPPT充电管理) - 冷凝水回收装置(湿度传感器+半导体制冷片) 3. **异常处理** - 水泵故障自检(电流检测+堵转判断) - 网络断线缓存机制(SPI Flash存储数据) --- ### 六、备赛建议 1. **开发路线** - 阶段1:完成基础功能(传感器→显示→控制) - 阶段2:增加联网功能(微信小程序对接) - 阶段3:部署AI功能(TensorFlow Lite模型移植) 2. **文档重点** - 突出传感器校准过程(如PH值多点校准法) - 详细说明通信协议设计(自定义JSON数据格式) 3. **答辩准备** - 制作系统框图(使用Draw.io绘制) - 准备故障模拟演示(如手动触发水位告警) --- ### 七、参考案例 - 2023年全国大学生嵌入式竞赛一等奖作品: 通过鱼粪图像识别实现精准投喂(ResNet18模型量化后部署到NanoPi) --- 这种项目能综合考察电路设计、嵌入式编程、物联网通信和算法应用能力,建议使用模块化开发方法,先验证各子系统再整合,特别注意传感器数据的抗干扰处理(如数字滤波算法)。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包

打赏作者

单片机毕业设计-远望创客学堂

你的鼓励将是我创作的最大动力

¥1 ¥2 ¥4 ¥6 ¥10 ¥20
扫码支付:¥1
获取中
扫码支付

您的余额不足,请更换扫码支付或充值

打赏作者

实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值