一、前言

1.1 項(xiàng)目介紹

【1】項(xiàng)目開(kāi)發(fā)背景

隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快和人們對(duì)于生活質(zhì)量追求的提高，越來(lái)越多的家庭選擇養(yǎng)魚(yú)作為放松心情、增添生活樂(lè)趣的方式之一。 傳統(tǒng)的魚(yú)缸維護(hù)往往需要定期的人工干預(yù)，包括水質(zhì)檢測(cè)、溫度調(diào)節(jié)、喂食等，這不僅耗時(shí)費(fèi)力，而且對(duì)專(zhuān)業(yè)知識(shí)有一定要求，使得很多潛在愛(ài)好者望而卻步。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展以及智能家居概念的普及，市場(chǎng)對(duì)于更加智能、便捷的家居設(shè)備需求日益增長(zhǎng)。

在此背景下，開(kāi)發(fā)一款基于STM32單片機(jī)控制的智能魚(yú)缸系統(tǒng)顯得尤為重要。本項(xiàng)目利用先進(jìn)的嵌入式技術(shù)和無(wú)線通信手段，結(jié)合傳感器技術(shù)，打造一個(gè)能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)并調(diào)節(jié)魚(yú)缸內(nèi)環(huán)境參數(shù)的智能化解決方案。通過(guò)集成水質(zhì)檢測(cè)、溫度控制、過(guò)濾循環(huán)、自動(dòng)喂食及光照管理等多項(xiàng)功能，該系統(tǒng)簡(jiǎn)化用戶(hù)操作流程，降低維護(hù)難度，同時(shí)提升魚(yú)類(lèi)及其他水生生物的生活質(zhì)量。考慮到當(dāng)今社會(huì)智能手機(jī)的高度普及率及其強(qiáng)大的計(jì)算能力，本方案還特別強(qiáng)調(diào)了與移動(dòng)終端的良好兼容性，允許用戶(hù)通過(guò)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的應(yīng)用程序無(wú)線監(jiān)控和調(diào)整魚(yú)缸狀態(tài)，真正實(shí)現(xiàn)了隨時(shí)隨地的便捷管理。

這款智能魚(yú)缸項(xiàng)目的提出是基于當(dāng)前市場(chǎng)需求和技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)的綜合考量。它不僅響應(yīng)了消費(fèi)者對(duì)于更高質(zhì)量生活的向往，同時(shí)也為推動(dòng)智能家居領(lǐng)域創(chuàng)新應(yīng)用提供了新的思路。通過(guò)實(shí)現(xiàn)對(duì)傳統(tǒng)魚(yú)缸管理方式的根本變革，我們希望能夠?yàn)閺V大養(yǎng)魚(yú)愛(ài)好者帶來(lái)前所未有的使用體驗(yàn)，并促進(jìn)整個(gè)行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

【2】設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能

水質(zhì)監(jiān)測(cè)與報(bào)警 :

• 采用渾濁度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)魚(yú)缸水質(zhì)狀況。
• 當(dāng)檢測(cè)到的水質(zhì)數(shù)值超過(guò)用戶(hù)預(yù)設(shè)的最大值時(shí)，系統(tǒng)將自動(dòng)點(diǎn)亮紅色LED燈作為警告信號(hào)，提示用戶(hù)需要清潔或更換過(guò)濾材料。

溫度監(jiān)控 :

• 配備了防水式溫度傳感器來(lái)測(cè)量水溫。
• 溫度數(shù)據(jù)將在OLED顯示屏上持續(xù)顯示，讓用戶(hù)隨時(shí)掌握當(dāng)前水溫情況。

高效過(guò)濾及循環(huán)系統(tǒng) :

• 內(nèi)置高效的過(guò)濾裝置能夠去除水中的有害物質(zhì)和雜質(zhì)。
• 結(jié)合循環(huán)水泵使用，確保水質(zhì)保持清潔，同時(shí)減少換水頻率，理想情況下一缸水可維持長(zhǎng)達(dá)半年之久。

自動(dòng)喂食機(jī)制 :

• 支持用戶(hù)設(shè)置定時(shí)投喂計(jì)劃，根據(jù)魚(yú)類(lèi)種類(lèi)和需求定制食物供給時(shí)間表。
• 系統(tǒng)會(huì)按照預(yù)定的時(shí)間間隔自動(dòng)投放適量的食物，保證魚(yú)類(lèi)獲得規(guī)律且充足的營(yíng)養(yǎng)供應(yīng)。

光照控制 :

• 提供可調(diào)節(jié)的照明燈光，不僅有助于觀賞效果，還能促進(jìn)水草等植物的生長(zhǎng)。
• 模擬自然晝夜周期變化，增強(qiáng)水體中溶解氧含量，有利于整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的健康發(fā)展。

信息展示 :

• OLED顯示屏作為主要的信息輸出界面，清晰地展示了包括但不限于水質(zhì)百分比、實(shí)際水溫、光照強(qiáng)度等關(guān)鍵參數(shù)。
• 顯示屏還提供了額外頁(yè)面，用于查看和調(diào)整如水溫閾值、水質(zhì)閾值以及增氧操作的時(shí)間間隔等設(shè)置項(xiàng)。

手機(jī)管理與配置 :

• 通過(guò)HC05藍(lán)牙模塊，所有收集的數(shù)據(jù)可以上傳至用戶(hù)的Android手機(jī)APP。
• 利用Qt框架開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序允許用戶(hù)輕松訪問(wèn)魚(yú)缸狀態(tài)并進(jìn)行相關(guān)設(shè)置調(diào)整，例如更改水質(zhì)和溫度的警戒線、設(shè)定自動(dòng)喂食周期等。
• 手機(jī)應(yīng)用程序提供了一個(gè)直觀友好的用戶(hù)界面，使得即使不在家也能方便地管理和監(jiān)控魚(yú)缸環(huán)境。

【3】項(xiàng)目硬件模塊組成

本項(xiàng)目的智能魚(yú)缸系統(tǒng)由多個(gè)硬件模塊組成，每個(gè)模塊都承擔(dān)著特定的功能，共同協(xié)作以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化管理。

以下是該項(xiàng)目的主要硬件模塊組成：

1. 主控模塊 - STM32F103RCT6微控制器

• 作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，STM32F103RCT6負(fù)責(zé)處理所有傳感器數(shù)據(jù)、執(zhí)行邏輯判斷、控制各個(gè)外圍設(shè)備，并通過(guò)藍(lán)牙與手機(jī)APP通信。
• 采用C語(yǔ)言進(jìn)行編程，利用寄存器級(jí)編程風(fēng)格以提高效率，開(kāi)發(fā)環(huán)境使用Keil5。

2. 顯示模塊 - OLED顯示屏

• 用于顯示水質(zhì)百分比、水溫、光照強(qiáng)度等實(shí)時(shí)信息。
• 提供用戶(hù)界面，展示當(dāng)前設(shè)置和狀態(tài)信息，如水質(zhì)閾值、水溫閥值及增氧間隔時(shí)間。

3. 水質(zhì)檢測(cè)模塊 - 渾濁度傳感器

• 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)魚(yú)缸內(nèi)的水質(zhì)狀況，輸出相應(yīng)的信號(hào)給主控芯片。
• 當(dāng)水質(zhì)超過(guò)預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，觸發(fā)報(bào)警機(jī)制（紅色LED燈）。

4. 溫度檢測(cè)模塊 - 防水式溫度傳感器

• 安裝于魚(yú)缸內(nèi)部，持續(xù)監(jiān)測(cè)水溫變化，并將數(shù)據(jù)傳遞給STM32單片機(jī)處理后在OLED上顯示。

5. 過(guò)濾與循環(huán)模塊 - 過(guò)濾裝置+循環(huán)水泵

• 包括一個(gè)高效的過(guò)濾系統(tǒng)和一個(gè)循環(huán)水泵，確保水質(zhì)清潔并促進(jìn)氧氣溶解。
• 循環(huán)水泵保持水流循環(huán)，有助于維持良好的水質(zhì)條件。

6. 自動(dòng)喂食模塊 - 定時(shí)投喂裝置

• 可設(shè)定的定時(shí)器控制自動(dòng)喂食器，按照預(yù)定的時(shí)間表投放飼料。
• 保證魚(yú)類(lèi)獲得規(guī)律的食物供給。

7. 照明模塊 - LED燈光控制系統(tǒng)

• 由可調(diào)節(jié)亮度的LED燈構(gòu)成，模擬自然光照周期，支持植物生長(zhǎng)并增加水中溶解氧含量。
• 可通過(guò)主控芯片調(diào)整光強(qiáng)和開(kāi)啟/關(guān)閉時(shí)間。

8. 無(wú)線通信模塊 - HC05藍(lán)牙模塊

• 用于建立魚(yú)缸系統(tǒng)與Android手機(jī)之間的無(wú)線連接。
• 支持?jǐn)?shù)據(jù)傳輸，允許用戶(hù)通過(guò)手機(jī)APP查看魚(yú)缸狀態(tài)和配置各項(xiàng)參數(shù)。

9. 報(bào)警提示模塊 - LED指示燈

• 用于水質(zhì)超標(biāo)時(shí)發(fā)出視覺(jué)警告，提醒用戶(hù)采取相應(yīng)措施。

10. 電源模塊

• 為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定可靠的電力供應(yīng)，包括電池、適配器供電方式。

1.2 設(shè)計(jì)思路

本項(xiàng)目的設(shè)計(jì)思路圍繞著提供一個(gè)全面、智能且用戶(hù)友好的魚(yú)缸管理系統(tǒng)展開(kāi)?？紤]到傳統(tǒng)養(yǎng)魚(yú)過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題，如水質(zhì)監(jiān)控不足、溫度控制不精確以及定期喂食和清潔的繁瑣，決定采用先進(jìn)的傳感器技術(shù)和自動(dòng)化解決方案來(lái)解決這些問(wèn)題。通過(guò)集成渾濁度傳感器、防水式溫度傳感器等設(shè)備，系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)魚(yú)缸內(nèi)的關(guān)鍵環(huán)境參數(shù)，并將這些信息清晰地展示在OLED顯示屏上，讓用戶(hù)一目了然。

為了進(jìn)一步提升用戶(hù)體驗(yàn)，引入了自動(dòng)化的概念，包括過(guò)濾系統(tǒng)的智能化管理以及自動(dòng)喂食功能。過(guò)濾裝置與循環(huán)水泵協(xié)同工作，不僅凈化水質(zhì)，還能促進(jìn)水體循環(huán)，提高氧氣溶解率，從而創(chuàng)造更加健康的生活環(huán)境。同時(shí)，定時(shí)投喂機(jī)制允許用戶(hù)根據(jù)魚(yú)類(lèi)的具體需求設(shè)定合理的喂食計(jì)劃，確保營(yíng)養(yǎng)供給的規(guī)律性。此外，照明控制系統(tǒng)也經(jīng)過(guò)精心設(shè)計(jì)，模擬自然光照變化，不僅美化觀賞效果，還促進(jìn)了水生植物的光合作用，間接增加了水中溶解氧含量，有利于整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的平衡發(fā)展。

考慮到現(xiàn)代人對(duì)移動(dòng)互聯(lián)的需求，注重手機(jī)APP與魚(yú)缸系統(tǒng)的無(wú)縫連接。通過(guò)HC05藍(lán)牙模塊，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的無(wú)線傳輸，使得用戶(hù)可以通過(guò)智能手機(jī)遠(yuǎn)程查看魚(yú)缸狀態(tài)并調(diào)整設(shè)置?；赒t框架開(kāi)發(fā)的Android應(yīng)用程序提供了直觀易用的界面，讓用戶(hù)可以輕松配置水質(zhì)和溫度閾值、查看歷史數(shù)據(jù)記錄及接收異常警報(bào)通知，極大地方便了日常管理。這樣的設(shè)計(jì)不僅滿(mǎn)足了用戶(hù)對(duì)于便捷性的追求，也為長(zhǎng)期維護(hù)提供了可靠的技術(shù)支持。

本項(xiàng)目的整體設(shè)計(jì)思路是結(jié)合當(dāng)前先進(jìn)的嵌入式技術(shù)、傳感技術(shù)和物聯(lián)網(wǎng)通信手段，打造一個(gè)集水質(zhì)監(jiān)測(cè)、溫度控制、自動(dòng)喂食、光照調(diào)節(jié)等功能于一體的智能魚(yú)缸系統(tǒng)。通過(guò)優(yōu)化用戶(hù)體驗(yàn)，簡(jiǎn)化操作流程，最終目標(biāo)是為用戶(hù)提供一種更為高效、舒適的家庭養(yǎng)魚(yú)體驗(yàn)。

1.3 系統(tǒng)功能總結(jié)

已開(kāi)源的全部工具軟件、源碼、教程文檔、視頻都已經(jīng)上傳到網(wǎng)盤(pán)【內(nèi)容一直在更新】。
https://ccnr8sukk85n.feishu.cn/wiki/QjY8weDYHibqRYkFP2qcA9aGnvb?from=from_copylink

1.4 開(kāi)發(fā)工具的選擇

【1】設(shè)備端開(kāi)發(fā)

STM32的編程語(yǔ)言選擇C語(yǔ)言，C語(yǔ)言執(zhí)行效率高，大學(xué)里主學(xué)的C語(yǔ)言，C語(yǔ)言編譯出來(lái)的可執(zhí)行文件最接近于機(jī)器碼，匯編語(yǔ)言執(zhí)行效率最高，但是匯編的移植性比較差，目前在一些操作系統(tǒng)內(nèi)核里還有一些低配的單片機(jī)使用的較多，平常的單片機(jī)編程還是以C語(yǔ)言為主。C語(yǔ)言的執(zhí)行效率僅次于匯編，語(yǔ)法理解簡(jiǎn)單、代碼通用性強(qiáng)，也支持跨平臺(tái)，在嵌入式底層、單片機(jī)編程里用的非常多，當(dāng)前的設(shè)計(jì)就是采用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)。

開(kāi)發(fā)工具選擇Keil，keil是一家世界領(lǐng)先的嵌入式微控制器軟件開(kāi)發(fā)商，在2015年，keil被ARM公司收購(gòu)。因?yàn)楫?dāng)前芯片選擇的是STM32F103系列，STMF103是屬于ARM公司的芯片構(gòu)架、Cortex-M3內(nèi)核系列的芯片，所以使用Kile來(lái)開(kāi)發(fā)STM32是有先天優(yōu)勢(shì)的，而keil在各大高校使用的也非常多，很多教科書(shū)里都是以keil來(lái)教學(xué)，開(kāi)發(fā)51單片機(jī)、STM32單片機(jī)等等。目前作為MCU芯片開(kāi)發(fā)的軟件也不只是keil一家獨(dú)大，IAR在MCU微處理器開(kāi)發(fā)領(lǐng)域里也使用的非常多，IAR擴(kuò)展性更強(qiáng)，也支持STM32開(kāi)發(fā)，也支持其他芯片，比如：CC2530,51單片機(jī)的開(kāi)發(fā)。從軟件的使用上來(lái)講，IAR比keil更加簡(jiǎn)潔，功能相對(duì)少一些。如果之前使用過(guò)keil，而且使用頻率較多，已經(jīng)習(xí)慣再使用IAR是有點(diǎn)不適應(yīng)界面的。

【2】上位機(jī)開(kāi)發(fā)

本項(xiàng)目中使用的Qt開(kāi)發(fā)環(huán)境是一個(gè)跨平臺(tái)的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)框架，它允許開(kāi)發(fā)者使用C++語(yǔ)言來(lái)創(chuàng)建高性能的圖形用戶(hù)界面（GUI）應(yīng)用程序。Qt不僅支持桌面操作系統(tǒng)如Windows、macOS和Linux，還廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)和移動(dòng)設(shè)備，包括Android和iOS平臺(tái)。對(duì)于本項(xiàng)目的智能魚(yú)缸系統(tǒng)而言，我們選擇了Qt 5.12.6版本來(lái)開(kāi)發(fā)與魚(yú)缸硬件通信的Android手機(jī)應(yīng)用程序。

跨平臺(tái)能力 :
Qt的一個(gè)重要特點(diǎn)是其強(qiáng)大的跨平臺(tái)能力。這意味著同一個(gè)代碼庫(kù)可以被編譯成不同操作系統(tǒng)的可執(zhí)行文件，極大地提高了開(kāi)發(fā)效率并簡(jiǎn)化了維護(hù)工作。在本項(xiàng)目中，雖然主要目標(biāo)是Android平臺(tái)，但未來(lái)如果需要擴(kuò)展到其他平臺(tái)，Qt的這一特性將提供極大的便利。

豐富的API和工具集 :
Qt提供了大量的類(lèi)庫(kù)和API，涵蓋了從網(wǎng)絡(luò)通信、數(shù)據(jù)庫(kù)訪問(wèn)到多媒體處理等多個(gè)方面。對(duì)于本項(xiàng)目而言，Qt的網(wǎng)絡(luò)模塊尤為重要，因?yàn)樗С滞ㄟ^(guò)藍(lán)牙協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，使得手機(jī)APP能夠無(wú)縫地與基于STM32單片機(jī)的魚(yú)缸控制系統(tǒng)連接。此外，Qt Quick和QML等技術(shù)也便于快速構(gòu)建現(xiàn)代化的用戶(hù)界面，為用戶(hù)提供直觀的操作體驗(yàn)。

集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 - Qt Creator :
Qt自帶了一個(gè)功能齊全的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE），即Qt Creator。它集成了項(xiàng)目管理、代碼編輯、UI設(shè)計(jì)、調(diào)試等多種功能于一體，極大地簡(jiǎn)化了軟件開(kāi)發(fā)流程。在開(kāi)發(fā)過(guò)程中，我們可以利用Qt Designer來(lái)可視化地設(shè)計(jì)應(yīng)用程序界面，同時(shí)借助Qt Creator的強(qiáng)大調(diào)試工具快速定位并解決代碼中的問(wèn)題。

社區(qū)支持與文檔資源 :
Qt擁有一個(gè)活躍且龐大的開(kāi)發(fā)者社區(qū)，這意味著當(dāng)遇到技術(shù)難題時(shí)，可以很容易找到相關(guān)的解決方案或獲得幫助。此外，Qt官方提供的詳盡文檔和示例代碼也為新手開(kāi)發(fā)者提供了一個(gè)很好的學(xué)習(xí)起點(diǎn)，有助于快速上手并深入理解Qt的各項(xiàng)特性和最佳實(shí)踐。

選擇Qt作為本項(xiàng)目Android應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)環(huán)境，主要是看中了它的跨平臺(tái)能力、豐富的功能庫(kù)以及高效的開(kāi)發(fā)工具。這些優(yōu)勢(shì)結(jié)合在一起，為實(shí)現(xiàn)一個(gè)既美觀又實(shí)用的智能魚(yú)缸管理應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。通過(guò)Qt開(kāi)發(fā)的手機(jī)APP，用戶(hù)不僅可以方便地監(jiān)控魚(yú)缸狀態(tài)，還能輕松調(diào)整各項(xiàng)設(shè)置，真正享受到智能家居帶來(lái)的便捷生活。

1.5 模塊的技術(shù)詳情介紹

【1】渾濁度傳感器

在本項(xiàng)目中，渾濁度傳感器用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)魚(yú)缸內(nèi)的水質(zhì)狀況。渾濁度是指水體中懸浮顆粒物的數(shù)量和大小，這些顆粒物可以是泥土、藻類(lèi)、微生物或其他有機(jī)和無(wú)機(jī)物質(zhì)。渾濁度的增加通常意味著水質(zhì)的惡化，可能對(duì)魚(yú)類(lèi)和其他水生生物的健康產(chǎn)生不利影響。

渾濁度傳感器的工作原理基于光的散射效應(yīng)。具體來(lái)說(shuō)，傳感器內(nèi)部有一個(gè)光源（通常是紅外LED或激光二極管）和一個(gè)光電探測(cè)器。光源發(fā)出的光線穿過(guò)水樣時(shí)，會(huì)與水中的懸浮顆粒發(fā)生相互作用，導(dǎo)致光線被散射。散射的程度取決于水中懸浮顆粒的數(shù)量和大小。光電探測(cè)器則用來(lái)檢測(cè)散射光的強(qiáng)度。

當(dāng)水中的懸浮顆粒較多時(shí)，更多的光線會(huì)被散射，光電探測(cè)器接收到的散射光強(qiáng)度也會(huì)相應(yīng)增加。反之，如果水中的懸浮顆粒較少，散射光強(qiáng)度則會(huì)降低。通過(guò)測(cè)量光電探測(cè)器接收到的散射光強(qiáng)度，傳感器可以間接地推算出水樣的渾濁度。

傳感器輸出的信號(hào)通常是模擬電壓信號(hào)，這個(gè)信號(hào)與水樣的渾濁度成正比。在實(shí)際應(yīng)用中，該模擬信號(hào)會(huì)被送入STM32單片機(jī)的模數(shù)轉(zhuǎn)換器（ADC），轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)進(jìn)行進(jìn)一步處理。單片機(jī)會(huì)根據(jù)預(yù)設(shè)的閾值來(lái)判斷水質(zhì)是否超標(biāo)，并采取相應(yīng)的控制措施，如點(diǎn)亮紅色LED燈提醒用戶(hù)需要清理過(guò)濾系統(tǒng)。

渾濁度傳感器具有響應(yīng)速度快、精度高、易于集成等優(yōu)點(diǎn)，非常適合用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)變化。通過(guò)使用這種傳感器，本項(xiàng)目能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)水質(zhì)問(wèn)題并采取措施，從而確保魚(yú)缸內(nèi)環(huán)境的清潔和穩(wěn)定，提升魚(yú)類(lèi)及其他水生生物的生活質(zhì)量。

【2】照明燈的作用

在智能魚(yú)缸項(xiàng)目中，添加照明燈不僅提升了觀賞效果，還對(duì)魚(yú)類(lèi)和水生植物的健康生長(zhǎng)起到了重要作用。

以下是照明燈在魚(yú)缸中的主要含義和作用：

1. 促進(jìn)水生植物生長(zhǎng)

• 光合作用 ：照明燈模擬自然光照，為水生植物提供必要的光照條件，使其能夠進(jìn)行光合作用。光合作用是植物生長(zhǎng)的基礎(chǔ)，通過(guò)這一過(guò)程，植物可以吸收二氧化碳并釋放氧氣，同時(shí)產(chǎn)生能量供自身生長(zhǎng)。
• 營(yíng)養(yǎng)供給 ：適當(dāng)?shù)墓庹諒?qiáng)度和光照周期有助于水生植物合成所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，如糖類(lèi)、蛋白質(zhì)等，從而保持其健康生長(zhǎng)。

2. 模擬晝夜周期

• 生物鐘調(diào)節(jié) ：魚(yú)類(lèi)和其他水生生物都有一定的生物鐘，需要遵循一定的晝夜節(jié)律。通過(guò)定時(shí)開(kāi)關(guān)照明燈，可以模擬自然界的晝夜變化，幫助魚(yú)類(lèi)維持正常的生理節(jié)奏，包括進(jìn)食、休息和繁殖行為。
• 減少應(yīng)激反應(yīng) ：穩(wěn)定的光照周期有助于減少魚(yú)類(lèi)的應(yīng)激反應(yīng)，使它們更加適應(yīng)環(huán)境，減少疾病的發(fā)生。

3. 提高水中溶解氧含量

• 光合作用產(chǎn)氧 ：水生植物在光合作用過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生氧氣，這些氧氣會(huì)溶解在水中，增加水體中的溶解氧含量。這對(duì)于魚(yú)類(lèi)和其他需氧生物來(lái)說(shuō)是非常重要的，因?yàn)槌渥愕娜芙庋跤兄谒鼈兊暮粑托玛惔x。
• 促進(jìn)微生物活動(dòng) ：適當(dāng)?shù)墓庹者€能促進(jìn)有益微生物的活動(dòng)，這些微生物在分解有機(jī)物和維持水質(zhì)平衡方面起著關(guān)鍵作用。

4. 增強(qiáng)觀賞效果

• 美觀展示 ：照明燈不僅可以照亮魚(yú)缸內(nèi)的景物，還能通過(guò)不同顏色和亮度的變化，創(chuàng)造出豐富多彩的視覺(jué)效果，提升魚(yú)缸的整體美感。
• 突出特色 ：通過(guò)調(diào)整燈光的顏色和角度，可以突出魚(yú)缸內(nèi)特定的景觀或裝飾，使整個(gè)魚(yú)缸看起來(lái)更加生動(dòng)和有層次感。

5. 便于觀察和管理

• 夜間觀察 ：在夜間或光線較暗的情況下，照明燈可以提供足夠的光線，方便用戶(hù)觀察魚(yú)缸內(nèi)部的情況，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理問(wèn)題。
• 維護(hù)操作 ：良好的照明條件有助于用戶(hù)在清潔魚(yú)缸或更換過(guò)濾材料時(shí)更好地查看細(xì)節(jié)，確保操作的準(zhǔn)確性。

1.6 市場(chǎng)產(chǎn)品的技術(shù)調(diào)研結(jié)果

【1】技術(shù)大綱

系統(tǒng)設(shè)計(jì)

基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)

STM32單片機(jī)作為核心

傳感器采集數(shù)據(jù)

數(shù)據(jù)處理與分析

云平臺(tái)通信

功能實(shí)現(xiàn)

自動(dòng)溫控

自動(dòng)喂食

水質(zhì)監(jiān)測(cè)

自動(dòng)換水

光照調(diào)節(jié)

用戶(hù)交互

手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制

短信報(bào)警功能

實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)查看

應(yīng)用場(chǎng)景

家用觀賞魚(yú)缸

物聯(lián)網(wǎng)家居系統(tǒng)集成

智能生態(tài)水族箱

技術(shù)優(yōu)勢(shì)

成本低廉，操作簡(jiǎn)便

可靠性高，穩(wěn)定運(yùn)行測(cè)試表明穩(wěn)定可靠

未來(lái)發(fā)展方向

智能化飼養(yǎng)管理系統(tǒng)擴(kuò)展

【2】主要集中的功能總結(jié)

1. 控制核心 ：大多數(shù)設(shè)計(jì)都采用了STM32單片機(jī)作為控制核心。STM32單片機(jī)因其高性能和豐富的外設(shè)接口，能夠有效地處理魚(yú)缸環(huán)境中的各種傳感器數(shù)據(jù)，并控制相應(yīng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
2. 環(huán)境監(jiān)測(cè) ：系統(tǒng)通常包括對(duì)魚(yú)缸內(nèi)溫度、水位、水質(zhì)（如PH值、溶氧量、渾濁度）等環(huán)境參數(shù)的監(jiān)測(cè)。例如，都提到了對(duì)這些參數(shù)的監(jiān)測(cè)和控制。
3. 自動(dòng)控制功能 ：智能魚(yú)缸系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)水溫、自動(dòng)供氧、自動(dòng)喂食等功能。如等都提到了這些自動(dòng)控制功能。
4. 遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制 ：通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，用戶(hù)可以遠(yuǎn)程監(jiān)控魚(yú)缸環(huán)境并進(jìn)行控制。例如，都提到了遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制的功能。
5. 用戶(hù)界面 ：系統(tǒng)通常配備有手機(jī)APP或網(wǎng)頁(yè)界面，用戶(hù)可以通過(guò)這些界面查看魚(yú)缸狀態(tài)并進(jìn)行操作。如等都提到了用戶(hù)界面的設(shè)計(jì)。
6. 生態(tài)平衡 ：一些設(shè)計(jì)還考慮到了魚(yú)缸生態(tài)系統(tǒng)的平衡，如提到的智能生態(tài)魚(yú)缸系統(tǒng)，包含了恒溫、投食、水位檢測(cè)、光照、水質(zhì)檢測(cè)等多個(gè)子系統(tǒng)，形成了一個(gè)立體的智能生態(tài)景觀。

1.7 研究意義

隨著現(xiàn)代生活節(jié)奏的加快和人們對(duì)于生活質(zhì)量要求的提高，養(yǎng)魚(yú)作為一種休閑活動(dòng)越來(lái)越受到歡迎。然而，傳統(tǒng)的魚(yú)缸維護(hù)工作繁瑣且需要定期的人工干預(yù)，這不僅耗時(shí)費(fèi)力，還要求一定的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。智能魚(yú)缸系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)能夠顯著簡(jiǎn)化這些維護(hù)任務(wù)，提升用戶(hù)體驗(yàn)，使更多人能夠輕松享受養(yǎng)魚(yú)的樂(lè)趣。通過(guò)集成多種傳感器和自動(dòng)化裝置，智能魚(yú)缸系統(tǒng)可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)、溫度等關(guān)鍵參數(shù)，并自動(dòng)執(zhí)行必要的操作，如過(guò)濾、增氧和定時(shí)喂食。這種自動(dòng)化管理不僅提高了魚(yú)缸內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定性，還能確保魚(yú)類(lèi)和其他水生生物的健康。

本項(xiàng)目的研究意義不僅僅在于提供一個(gè)便捷的養(yǎng)魚(yú)解決方案，還在于推動(dòng)智能家居技術(shù)的發(fā)展。隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）技術(shù)的普及，越來(lái)越多的家庭設(shè)備實(shí)現(xiàn)了智能化管理。智能魚(yú)缸系統(tǒng)作為智能家居的一個(gè)重要組成部分，展示了如何將先進(jìn)的傳感技術(shù)、嵌入式系統(tǒng)和無(wú)線通信技術(shù)結(jié)合在一起，為用戶(hù)提供更加高效、舒適的生活體驗(yàn)。通過(guò)藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)與智能手機(jī)的連接，用戶(hù)可以遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制魚(yú)缸狀態(tài)，這種遠(yuǎn)程管理能力極大地提升了系統(tǒng)的靈活性和便利性。

此外，本項(xiàng)目還具有重要的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。一方面，智能魚(yú)缸系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)可以帶動(dòng)相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，包括傳感器制造、嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、移動(dòng)應(yīng)用開(kāi)發(fā)等多個(gè)領(lǐng)域，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。另一方面，智能魚(yú)缸系統(tǒng)的推廣和應(yīng)用可以減少傳統(tǒng)養(yǎng)魚(yú)過(guò)程中因人工干預(yù)不足導(dǎo)致的資源浪費(fèi)和環(huán)境污染問(wèn)題，有助于實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。同時(shí)，智能魚(yú)缸系統(tǒng)還可以應(yīng)用于教育和科研領(lǐng)域，為學(xué)生和研究人員提供一個(gè)直觀的教學(xué)和實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，增強(qiáng)他們對(duì)生態(tài)環(huán)境保護(hù)的認(rèn)識(shí)。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，本項(xiàng)目的成功實(shí)施不僅可以為用戶(hù)提供一個(gè)高效、便捷且易于管理的養(yǎng)魚(yú)解決方案，還能為智能家居領(lǐng)域的其他應(yīng)用提供寶貴的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)支持。通過(guò)對(duì)智能魚(yú)缸系統(tǒng)的研究和開(kāi)發(fā)，我們希望能夠激發(fā)更多的創(chuàng)新思維，推動(dòng)智能家居技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，為未來(lái)智慧生活的實(shí)現(xiàn)奠定堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

1.8 參考文獻(xiàn)

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24. 張?jiān)七_(dá).智能生態(tài)魚(yú)缸系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D].浙江海洋大學(xué),2023. 
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28. Xi Xie, Wei-zhong Jiang. “Intelligent Fishpond Monitoring System Based on STM32 and Zigbsee.” Research Journal of Applied Sciences, Engineering and Technology(2016). 
29. Improvement of Smart Farm by using IoT for Ornamental Fishes and Aquatic Animals Store.International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering(2020). 
30. Ananto Indra Nugraha, Yesy Diah Rosita et al. “PROTOTIPE SMART AKUARIUM BERBASIS IOT DENGAN PEMANFAATAN ESP32.” SEMINAR NASIONAL FAKULTAS TEKNIK(2023).

二、硬件選型

1. 主控芯片 - STM32F103RCT6

• 型號(hào) : STM32F103RCT6
• 特性 :
  • ARM Cortex-M3內(nèi)核，最高工作頻率72MHz。
  • 內(nèi)置512KB Flash和64KB SRAM。
  • 多個(gè)定時(shí)器、ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）、USART（通用同步異步收發(fā)傳輸器）等外設(shè)。
  • 支持多種通信接口，包括SPI、I2C、USB等。
• 選擇理由 :
  • 性能強(qiáng)大，足以處理復(fù)雜的傳感器數(shù)據(jù)處理任務(wù)。
  • 豐富的外設(shè)支持，便于連接各種傳感器和執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
  • 成本效益高，廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)。

2. 顯示屏 - OLED顯示屏

• 型號(hào) : 0.96寸OLED顯示屏
• 特性 :
  • 分辨率：128x64像素。
  • I2C或SPI接口。
  • 低功耗，自發(fā)光，對(duì)比度高。
• 選擇理由 :
  • 尺寸適中，易于集成到魚(yú)缸面板上。
  • 高清晰度顯示，即使在光線較暗的環(huán)境下也能清晰閱讀。
  • 低功耗特性延長(zhǎng)了電池壽命或降低了電源需求。

3. 水質(zhì)檢測(cè) - 渾濁度傳感器

• 型號(hào) : TDS/Turbidity Sensor
• 特性 :
  • 輸出模擬信號(hào)，表示水質(zhì)的渾濁程度。
  • 可以通過(guò)電壓值來(lái)判斷水質(zhì)狀況。
• 選擇理由 :
  • 簡(jiǎn)單可靠，成本低廉。
  • 直接輸出模擬信號(hào)，便于與STM32的ADC接口相連。

4. 溫度檢測(cè) - 防水式溫度傳感器

• 型號(hào) : DS18B20 或類(lèi)似的防水?dāng)?shù)字溫度傳感器
• 特性 :
  • 數(shù)字輸出，精度可達(dá)±0.5°C。
  • 單總線接口，簡(jiǎn)化布線。
  • 防水設(shè)計(jì)，適用于水下環(huán)境。
• 選擇理由 :
  • 高精度且穩(wěn)定性好。
  • 防水特性確保長(zhǎng)期穩(wěn)定工作。
  • 單總線接口減少了引腳占用，簡(jiǎn)化電路設(shè)計(jì)。

5. 過(guò)濾與循環(huán) - 過(guò)濾裝置 + 循環(huán)水泵

• 過(guò)濾裝置 :
  • 類(lèi)型 : 多層過(guò)濾系統(tǒng)，包含物理過(guò)濾、化學(xué)過(guò)濾和生物過(guò)濾。
  • 選擇理由 : 綜合過(guò)濾效果好，能夠有效去除雜質(zhì)和有害物質(zhì)。
• 循環(huán)水泵 :
  • 類(lèi)型 : 低噪音直流泵
  • 特性 : 低功耗、長(zhǎng)壽命、靜音運(yùn)行
  • 選擇理由 : 保證水流循環(huán)的同時(shí)，減少對(duì)魚(yú)類(lèi)的影響。

6. 自動(dòng)喂食 - 定時(shí)投喂裝置

• 類(lèi)型 : 電動(dòng)旋轉(zhuǎn)喂食器
• 特性 :
  • 可設(shè)定多個(gè)時(shí)間段自動(dòng)投喂。
  • 能夠儲(chǔ)存一定量的飼料。
• 選擇理由 :
  • 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制。
  • 可以根據(jù)需要調(diào)整投喂量和時(shí)間，適應(yīng)不同種類(lèi)的魚(yú)類(lèi)。

7. 照明 - LED燈光控制系統(tǒng)

• 類(lèi)型 : RGB LED燈條
• 特性 :
  • 可調(diào)亮度和顏色。
  • 通過(guò)PWM信號(hào)控制。
• 選擇理由 :
  • 提供多樣的光照條件，模擬自然光照周期。
  • PWM控制可以精確調(diào)節(jié)光強(qiáng)，節(jié)省能源。

8. 無(wú)線通信 - HC05藍(lán)牙模塊

• 型號(hào) : HC05
• 特性 :
  • 串行通信接口（UART）。
  • 工作電壓3.3V~6V。
  • 支持藍(lán)牙2.0協(xié)議。
• 選擇理由 :
  • 體積小，便于集成。
  • 功耗低，穩(wěn)定性好。
  • 價(jià)格合理，廣泛應(yīng)用于物聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目。

9. 報(bào)警提示 - LED指示燈

• 類(lèi)型 : 紅色LED燈
• 特性 :
  • 低功耗，亮度高。
  • 通過(guò)GPIO直接控制。
• 選擇理由 :
  • 簡(jiǎn)單直觀的報(bào)警方式。
  • 低成本，易于集成。

10. 電源管理

• 電源供應(yīng) :
  • 類(lèi)型 : 5V DC電源適配器
  • 選擇理由 : 為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定的電源，同時(shí)支持其他低電壓器件的工作。
• 備用電源 :
  • 類(lèi)型 : 可充電鋰電池
  • 選擇理由 : 在斷電情況下作為應(yīng)急電源使用，保持系統(tǒng)的部分功能繼續(xù)運(yùn)行。

三、上位機(jī)開(kāi)發(fā)

為了方便查看設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)，接下來(lái)利用Qt開(kāi)發(fā)一款A(yù)ndroid手機(jī)APP

3.1 Qt開(kāi)發(fā)環(huán)境安裝

Qt的中文官網(wǎng)： https://www.qt.io/zh-cn/

QT5.12.6的下載地址：https://download.qt.io/archive/qt/5.12/5.12.6

打開(kāi)下載鏈接后選擇下面的版本進(jìn)行下載：

qt-opensource-windows-x86-5.12.6.exe 13-Nov-2019 07:28 3.7G Details

軟件安裝時(shí)斷網(wǎng)安裝，否則會(huì)提示輸入賬戶(hù)。

安裝的時(shí)候，第一個(gè)復(fù)選框里勾選一個(gè)mingw 32編譯器即可，其他的不管默認(rèn)就行，直接點(diǎn)擊下一步繼續(xù)安裝。

選擇MinGW 32-bit 編譯器： （一定要看清楚了）

說(shuō)明： 我這里只是介紹PC端，也就是Windows系統(tǒng)下的Qt環(huán)境搭建。 Android的開(kāi)發(fā)環(huán)境比較麻煩，如果想學(xué)習(xí)Android開(kāi)發(fā)，想編譯Android程序的APP，需要自己去搭建Android環(huán)境。

也可以看下面這篇文章，不過(guò)這個(gè)文章是在Qt開(kāi)發(fā)專(zhuān)欄里付費(fèi)的，需要訂閱專(zhuān)欄才可以看。 如果不想付費(fèi)看，也可以自行找其他教程，自己搭建好必須的環(huán)境就行了

Android環(huán)境搭建的博客鏈接： https://blog.csdn.net/xiaolong1126626497/article/details/117254453

3.2 新建上位機(jī)工程

前面2講解了需要用的API接口，接下來(lái)就使用Qt設(shè)計(jì)上位機(jī)，設(shè)計(jì)界面，完成整體上位機(jī)的邏輯設(shè)計(jì)。

【1】新建工程

【2】設(shè)置項(xiàng)目的名稱(chēng)。

【3】選擇編譯系統(tǒng)

【4】選擇默認(rèn)繼承的類(lèi)

【5】選擇編譯器

【6】點(diǎn)擊完成

【7】工程創(chuàng)建完成

3.3 設(shè)計(jì)UI界面與工程配置

【1】打開(kāi)UI文件

打開(kāi)默認(rèn)的界面如下：

【2】開(kāi)始設(shè)計(jì)界面

根據(jù)自己需求設(shè)計(jì)界面。

3.4 編譯Windows上位機(jī)

點(diǎn)擊軟件左下角的綠色三角形按鈕進(jìn)行編譯運(yùn)行。

3.5 配置Android環(huán)境

如果想編譯Android手機(jī)APP，必須要先自己配置好自己的Android環(huán)境。（搭建環(huán)境的過(guò)程可以網(wǎng)上找下教程學(xué)習(xí)配置）

然后才可以進(jìn)行下面的步驟。

【1】選擇Android編譯器

【2】創(chuàng)建Android配置文件

創(chuàng)建完成。

【3】配置Android圖標(biāo)與名稱(chēng)

【3】編譯Android上位機(jī)

Qt本身是跨平臺(tái)的，直接選擇Android的編譯器，就可以將程序編譯到Android平臺(tái)。

然后點(diǎn)擊構(gòu)建。

成功之后，在目錄下可以看到生成的apk文件，也就是Android手機(jī)的安裝包，電腦端使用QQ發(fā)送給手機(jī)QQ,手機(jī)登錄QQ接收，就能直接安裝。

生成的apk的目錄在哪里呢？ 編譯完成之后，在控制臺(tái)會(huì)輸出APK文件的路徑。

知道目錄在哪里之后，在Windows的文件資源管理器里，找到路徑，具體看下圖，找到生成的apk文件。

D:/linux-share-dir/QT/build-app_Huawei_Eco_tracking-Android_for_arm64_v8a_Clang_Qt_5_12_6_for_Android_ARM64_v8a-Release/android-build//build/outputs/apk/debug/android-build-debug.apk

四、STM32代碼開(kāi)發(fā)

4.1 藍(lán)牙與串口的配置代碼

串口初始化代碼（USART1 115200波特率）

#include "stm32f10x.h"

void USART1_Init(void) {
    // 1. 開(kāi)啟時(shí)鐘
    RCC- >APB2ENR |= RCC_APB2ENR_IOPAEN;   // 開(kāi)啟GPIOA時(shí)鐘
    RCC- >APB2ENR |= RCC_APB2ENR_USART1EN; // 開(kāi)啟USART1時(shí)鐘

    // 2. 配置PA9(TX)為復(fù)用推挽輸出，PA10(RX)為浮空輸入
    GPIOA- >CRH &= ~(GPIO_CRH_MODE9 | GPIO_CRH_CNF9);    // 清除之前配置
    GPIOA- >CRH |= (GPIO_CRH_MODE9_1 | GPIO_CRH_CNF9_1); // 配置PA9為50MHz復(fù)用推挽輸出
    GPIOA- >CRH &= ~(GPIO_CRH_MODE10 | GPIO_CRH_CNF10);  // 清除之前配置
    GPIOA- >CRH |= GPIO_CRH_CNF10_0;                     // 配置PA10為浮空輸入

    // 3. 設(shè)置波特率
    // 波特率計(jì)算: BaudRate = Fck / (16 * USARTDIV)
    // 假設(shè)Fck為72MHz，設(shè)定波特率為115200:
    // USARTDIV = 72MHz / (16 * 115200) = 39.0625
    // 將39.0625拆分為39整數(shù)部分(0x27)和1/16小數(shù)部分(0x1)
    USART1- >BRR = (39 < < 4) | 1;

    // 4. 配置USART1
    USART1- >CR1 |= USART_CR1_TE;  // 使能發(fā)送功能
    USART1- >CR1 |= USART_CR1_RE;  // 使能接收功能
    USART1- >CR1 |= USART_CR1_UE;  // 使能USART

    // 5. 使能RXNE中斷
    USART1- >CR1 |= USART_CR1_RXNEIE;
    NVIC_EnableIRQ(USART1_IRQn);  // 開(kāi)啟USART1中斷
}

void USART1_IRQHandler(void) {
    if (USART1- >SR & USART_SR_RXNE) {
        uint8_t data = USART1- >DR; // 讀取接收到的數(shù)據(jù)
        // 這里可以添加數(shù)據(jù)處理邏輯
    }
}

void USART1_SendChar(char c) {
    while (!(USART1- >SR & USART_SR_TXE));  // 等待發(fā)送緩沖區(qū)空
    USART1- >DR = c;
}

void USART1_SendString(char* str) {
    while (*str) {
        USART1_SendChar(*str++);
    }
}

HC05 藍(lán)牙模塊配置

HC05藍(lán)牙模塊的基本配置通常是在串口上進(jìn)行簡(jiǎn)單的AT命令配置。在初始化完成后，可以發(fā)送AT指令來(lái)配置藍(lán)牙模塊。

void HC05_Init(void) {
    USART1_SendString("ATrn");    // 發(fā)送AT指令，測(cè)試藍(lán)牙是否響應(yīng)
    // 添加延時(shí)或等待響應(yīng)

    USART1_SendString("AT+UART=115200,0,0rn");  // 設(shè)置藍(lán)牙波特率為115200, 無(wú)校驗(yàn)位，1個(gè)停止位
    // 等待藍(lán)牙返回OK

    USART1_SendString("AT+ROLE=0rn");  // 將藍(lán)牙設(shè)置為從機(jī)模式
    // 等待藍(lán)牙返回OK

    USART1_SendString("AT+NAME=SmartFishTankrn"); // 設(shè)置藍(lán)牙設(shè)備名稱(chēng)為"SmartFishTank"
    // 等待藍(lán)牙返回OK
}

1. 串口初始化 ：串口1初始化時(shí)，設(shè)置波特率為115200，使用STM32的寄存器進(jìn)行配置。使用PA9作為T(mén)X引腳，PA10作為RX引腳。
2. HC05配置 ：通過(guò)USART1發(fā)送AT指令對(duì)HC05藍(lán)牙模塊進(jìn)行配置，包括波特率設(shè)置、角色設(shè)置、藍(lán)牙名稱(chēng)設(shè)置等。

這段代碼可以用于實(shí)現(xiàn)HC05藍(lán)牙模塊的初始化與通信，之后可以通過(guò)Android手機(jī)APP通過(guò)藍(lán)牙與STM32進(jìn)行通信。

4.2 主函數(shù)里的項(xiàng)目邏輯代碼

下面是項(xiàng)目的主函數(shù)里的項(xiàng)目邏輯代碼（其他子模塊的代碼太多，文檔無(wú)法全部貼出）。

可以去網(wǎng)盤(pán)里下載傳感器模塊的代碼：https://pan.quark.cn/s/145a9b3f7f53

以下是智能魚(yú)缸項(xiàng)目的 main.c 邏輯代碼框架，所有子模塊（如水質(zhì)檢測(cè)、溫度檢測(cè)、OLED顯示、自動(dòng)喂食、藍(lán)牙通信等）已經(jīng)編寫(xiě)好之后，可以根據(jù)項(xiàng)目需求直接調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)。

main.c 邏輯代碼

#include "stm32f10x.h"
#include "usart.h"      // 假設(shè)這里有串口驅(qū)動(dòng)
#include "oled.h"       // OLED顯示屏驅(qū)動(dòng)
#include "bluetooth.h"  // 藍(lán)牙模塊驅(qū)動(dòng)
#include "sensor.h"     // 傳感器（如水質(zhì)、溫度傳感器等）
#include "feeder.h"     // 自動(dòng)喂食模塊
#include "pump.h"       // 水泵系統(tǒng)

// 閥值設(shè)定
#define MAX_WATER_QUALITY 40   // 水質(zhì)最大值(%)
#define MAX_WATER_TEMP     23  // 水溫最大值(攝氏度)

// 全局變量，存儲(chǔ)當(dāng)前水質(zhì)、水溫等狀態(tài)
float water_quality = 0;
float water_temp = 0;
uint8_t light_intensity = 0;
uint32_t next_oxygen_time = 0; // 下次增氧時(shí)間

void SystemClock_Config(void);
void Update_OLED_Display_Page1(void);
void Update_OLED_Display_Page2(void);

int main(void) {
    // 初始化系統(tǒng)時(shí)鐘
    SystemClock_Config();

    // 初始化相關(guān)模塊
    USART1_Init();      // 初始化串口用于藍(lán)牙通信
    OLED_Init();        // 初始化OLED顯示
    Sensor_Init();      // 初始化水質(zhì)、溫度傳感器等
    Feeder_Init();      // 初始化自動(dòng)喂食系統(tǒng)
    Pump_Init();        // 初始化水泵系統(tǒng)
    HC05_Init();        // 初始化藍(lán)牙模塊

    // 主循環(huán)
    while (1) {
        // 1. 獲取傳感器數(shù)據(jù)
        water_quality = Get_Water_Quality(); // 獲取水質(zhì)數(shù)據(jù)
        water_temp = Get_Water_Temperature(); // 獲取水溫?cái)?shù)據(jù)
        light_intensity = Get_Light_Intensity(); // 獲取光照強(qiáng)度

        // 2. 更新OLED顯示屏
        Update_OLED_Display_Page1();  // 更新顯示屏第一頁(yè)內(nèi)容
        // 可根據(jù)具體按鍵切換到第二頁(yè)顯示
        // Update_OLED_Display_Page2(); 

        // 3. 檢查水質(zhì)，超過(guò)閥值時(shí)報(bào)警（例如點(diǎn)亮紅色LED）
        if (water_quality > MAX_WATER_QUALITY) {
            LED_SetColor(RED); // 假設(shè)存在LED驅(qū)動(dòng)模塊
        } else {
            LED_SetColor(GREEN);
        }

        // 4. 自動(dòng)增氧（根據(jù)設(shè)定的增氧間隔時(shí)間執(zhí)行）
        if (Check_Oxygen_Time(next_oxygen_time)) {
            Pump_Oxygen(); // 啟動(dòng)增氧水泵
            next_oxygen_time = Get_Next_Oxygen_Time(); // 設(shè)定下次增氧時(shí)間
        }

        // 5. 自動(dòng)喂食
        if (Check_Feeding_Time()) {
            Feeder_Start();  // 觸發(fā)喂食動(dòng)作
        }

        // 6. 藍(lán)牙通信，將當(dāng)前狀態(tài)通過(guò)藍(lán)牙發(fā)送到手機(jī)APP
        Send_Bluetooth_Data(water_quality, water_temp, light_intensity, next_oxygen_time);

        // 延時(shí)一段時(shí)間，減少循環(huán)頻率
        Delay_ms(1000);
    }
}

// 更新OLED第1頁(yè)顯示內(nèi)容
void Update_OLED_Display_Page1(void) {
    OLED_Clear();
    OLED_ShowString(0, 0, "物聯(lián)網(wǎng)智能魚(yú)缸");
    
    OLED_ShowString(0, 2, "水質(zhì)    ");
    OLED_ShowNum(64, 2, water_quality, 3);
    OLED_ShowString(90, 2, "%");

    OLED_ShowString(0, 3, "水溫    ");
    OLED_ShowNum(64, 3, water_temp, 3);
    OLED_ShowString(90, 3, "C");

    OLED_ShowString(0, 4, "光強(qiáng)    ");
    OLED_ShowNum(64, 4, light_intensity, 3);
    OLED_ShowString(90, 4, "lux");

    OLED_ShowString(0, 5, "下次增氧時(shí)間");
    OLED_ShowTime(64, 5, next_oxygen_time); // 自定義的時(shí)間顯示函數(shù)
}

// 更新OLED第2頁(yè)顯示內(nèi)容
void Update_OLED_Display_Page2(void) {
    OLED_Clear();
    OLED_ShowString(0, 0, "物聯(lián)網(wǎng)智能魚(yú)缸");

    OLED_ShowString(0, 2, "水溫閥值   ");
    OLED_ShowNum(90, 2, MAX_WATER_TEMP, 3);
    OLED_ShowString(120, 2, "C");

    OLED_ShowString(0, 3, "水質(zhì)閥值   ");
    OLED_ShowNum(90, 3, MAX_WATER_QUALITY, 3);
    OLED_ShowString(120, 3, "%");

    OLED_ShowString(0, 4, "增氧間隔   ");
    OLED_ShowNum(90, 4, 3); // 假設(shè)增氧間隔為3分鐘
    OLED_ShowString(120, 4, "min");
}

// 系統(tǒng)時(shí)鐘配置
void SystemClock_Config(void) {
    // 配置系統(tǒng)時(shí)鐘為72MHz
    RCC- >CFGR |= RCC_CFGR_SW_PLL; // 使用PLL作為系統(tǒng)時(shí)鐘
    RCC- >CR |= RCC_CR_PLLON;      // 打開(kāi)PLL
    while (!(RCC- >CR & RCC_CR_PLLRDY));  // 等待PLL穩(wěn)定
}

// 其他可能用到的輔助函數(shù)
uint32_t Get_Next_Oxygen_Time(void) {
    // 假設(shè)返回下次增氧時(shí)間，增加3分鐘
    return Get_Current_Time() + 180; // 180秒 = 3分鐘
}

uint8_t Check_Oxygen_Time(uint32_t next_time) {
    // 檢查是否到了設(shè)定的增氧時(shí)間
    return Get_Current_Time() >= next_time;
}

代碼說(shuō)明：

1. 系統(tǒng)初始化： 初始化系統(tǒng)時(shí)鐘和各個(gè)外設(shè)模塊（如串口、OLED、水質(zhì)傳感器、溫度傳感器、水泵、喂食器等）。
2. 主循環(huán)：
   • 獲取水質(zhì)和溫度傳感器的數(shù)據(jù)。
   • 更新OLED屏幕的顯示內(nèi)容。
   • 根據(jù)水質(zhì)檢測(cè)的結(jié)果，判斷是否需要報(bào)警（如使用LED燈指示）。
   • 控制自動(dòng)增氧系統(tǒng)。
   • 控制自動(dòng)喂食系統(tǒng)。
   • 通過(guò)藍(lán)牙模塊將數(shù)據(jù)發(fā)送到手機(jī)端。
3. 頁(yè)面更新： 提供了兩個(gè)OLED頁(yè)面的更新函數(shù)，分別顯示魚(yú)缸的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和閥值設(shè)定情況。
4. 輔助功能： 包括系統(tǒng)時(shí)鐘配置函數(shù)、增氧時(shí)間檢查函數(shù)等。

五、總結(jié)

本項(xiàng)目開(kāi)發(fā)一款基于STM32F103RCT6單片機(jī)控制的智能魚(yú)缸系統(tǒng)，集成水質(zhì)監(jiān)測(cè)、溫度控制、自動(dòng)喂食以及光照調(diào)節(jié)等多種功能于一體。該系統(tǒng)利用先進(jìn)的傳感器技術(shù)來(lái)實(shí)時(shí)監(jiān)控魚(yú)缸內(nèi)的環(huán)境參數(shù)，通過(guò)直觀的OLED顯示屏向用戶(hù)展示這些信息。系統(tǒng)采用渾濁度傳感器進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)，當(dāng)水質(zhì)指標(biāo)超過(guò)預(yù)設(shè)閾值時(shí)，將通過(guò)紅色LED燈提醒用戶(hù)需要清理過(guò)濾系統(tǒng)；防水式溫度傳感器用于測(cè)量水溫并在主面板上顯示當(dāng)前數(shù)值，確保魚(yú)類(lèi)生活在適宜的溫度條件下。高效的過(guò)濾系統(tǒng)與循環(huán)水泵協(xié)同工作，不僅能夠凈化水質(zhì)去除有害物質(zhì)，還能延長(zhǎng)換水周期至半年一次，顯著減少維護(hù)成本。

為了進(jìn)一步增強(qiáng)用戶(hù)體驗(yàn)，項(xiàng)目包括了自動(dòng)喂食機(jī)制，允許用戶(hù)設(shè)定定時(shí)投喂計(jì)劃，從而保證魚(yú)類(lèi)獲得規(guī)律的食物供應(yīng)。照明方面，設(shè)計(jì)考慮到了植物生長(zhǎng)的需求，設(shè)置了可調(diào)節(jié)強(qiáng)度和模擬晝夜變化的燈光，促進(jìn)光合作用，增加水中溶解氧含量，有利于整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的健康穩(wěn)定。所有這些關(guān)鍵數(shù)據(jù)都將通過(guò)一塊易于閱讀的OLED屏幕呈現(xiàn)給用戶(hù)，其中包括水質(zhì)百分比、實(shí)際水溫和光照強(qiáng)度等重要指標(biāo)。

智能魚(yú)缸還支持藍(lán)牙通信，通過(guò)HC05藍(lán)牙模塊實(shí)現(xiàn)與Android手機(jī)APP的數(shù)據(jù)交換。借助于Qt框架開(kāi)發(fā)的應(yīng)用程序，用戶(hù)可以在智能手機(jī)上遠(yuǎn)程查看魚(yú)缸狀態(tài)并調(diào)整各項(xiàng)設(shè)置，比如水質(zhì)及水溫閾值、增氧間隔時(shí)間等。這樣既簡(jiǎn)化了日常管理流程，也使得養(yǎng)魚(yú)變得更加便捷有趣。整體而言，這一綜合解決方案致力于提供一個(gè)更加智能化且易于管理的家庭養(yǎng)魚(yú)體驗(yàn)。

審核編輯 黃宇