一、前言

1.1 項(xiàng)目介紹

當(dāng)前項(xiàng)目使用的相關(guān)軟件工具、傳感器源代碼工程已經(jīng)上傳到網(wǎng)盤(pán)（實(shí)時(shí)更新項(xiàng)目?jī)?nèi)容）：
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1.1.1 開(kāi)發(fā)背景

在當(dāng)前全球水資源日益緊張與環(huán)境污染加劇的背景下，淡水湖養(yǎng)殖業(yè)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的淡水湖養(yǎng)殖方式往往依賴(lài)于自然條件，缺乏有效的水質(zhì)監(jiān)測(cè)與調(diào)控手段，這不僅限制了養(yǎng)殖效率，也增加了疾病爆發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)，進(jìn)而影響到水產(chǎn)品的品質(zhì)與產(chǎn)量。隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的迅猛發(fā)展及其在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，基于物聯(lián)網(wǎng)的人工淡水湖養(yǎng)殖系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生，成為提升養(yǎng)殖智能化水平、優(yōu)化資源管理的關(guān)鍵所在。

本項(xiàng)目致力于設(shè)計(jì)一套集成化的淡水湖養(yǎng)殖管理系統(tǒng)，以STM32F103RCT6為主控芯片，結(jié)合PH值、渾濁度、TDS值等多種水質(zhì)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，輔以遠(yuǎn)程控制與自動(dòng)化設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了淡水湖養(yǎng)殖環(huán)境的全方位智能監(jiān)管。通過(guò)采用先進(jìn)的傳感器技術(shù)，系統(tǒng)能夠準(zhǔn)確檢測(cè)水質(zhì)狀況，及時(shí)反饋至本地LCD顯示屏與手機(jī)APP，為養(yǎng)殖人員提供直觀(guān)的數(shù)據(jù)支持。特別地，項(xiàng)目引入了遠(yuǎn)程操控功能，用戶(hù)不僅能在手機(jī)APP上遠(yuǎn)程啟動(dòng)換水、投喂、充氧等操作，還能通過(guò)Windows電腦APP進(jìn)行更為細(xì)致的管理設(shè)定，極大地提升了養(yǎng)殖管理的靈活性與便捷性。

為了確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行與數(shù)據(jù)的安全傳輸，項(xiàng)目選用了ESP8266-WIFI模塊，借助MQTT協(xié)議與華為云IOT物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器建立連接，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備與云端的無(wú)縫對(duì)接。這樣一來(lái)，不僅養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)的數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r(shí)上傳至云端，便于數(shù)據(jù)分析與長(zhǎng)期存儲(chǔ)，同時(shí)也使得用戶(hù)能夠隨時(shí)隨地通過(guò)手機(jī)APP或電腦APP訪(fǎng)問(wèn)養(yǎng)殖信息，實(shí)現(xiàn)真正的遠(yuǎn)程監(jiān)控與智能決策。

考慮到淡水湖養(yǎng)殖過(guò)程中可能遇到的突發(fā)情況，如水質(zhì)污染等，項(xiàng)目特別設(shè)計(jì)了基于閾值觸發(fā)的蜂鳴器報(bào)警系統(tǒng)，一旦檢測(cè)到渾濁度超出安全范圍，系統(tǒng)將立即發(fā)出警報(bào)，提醒養(yǎng)殖人員及時(shí)采取措施，避免潛在的經(jīng)濟(jì)損失。整個(gè)系統(tǒng)通過(guò)外部5V 2A電源供電，保證了穩(wěn)定持久的運(yùn)行能力。

基于物聯(lián)網(wǎng)的人工淡水湖養(yǎng)殖系統(tǒng)設(shè)計(jì)，不僅代表了現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)向著智慧化、精細(xì)化方向發(fā)展的趨勢(shì)，也為解決傳統(tǒng)養(yǎng)殖中存在的諸多問(wèn)題提供了創(chuàng)新解決方案，有望推動(dòng)淡水湖養(yǎng)殖業(yè)邁向更加可持續(xù)與高效的未來(lái)。

1.1.2 項(xiàng)目實(shí)現(xiàn)的功能

（1）PH值監(jiān)測(cè)與展示

系統(tǒng)配備PH值檢測(cè)傳感器，能夠持續(xù)監(jiān)測(cè)淡水湖中的酸堿度，確保水質(zhì)維持在適宜魚(yú)類(lèi)生長(zhǎng)的最佳范圍內(nèi)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不僅實(shí)時(shí)顯示在本地LCD顯示屏上，供現(xiàn)場(chǎng)管理人員即時(shí)查看，同時(shí)，通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這些數(shù)據(jù)也會(huì)同步推送至用戶(hù)的手機(jī)APP和Windows電腦端，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，確保無(wú)論身處何地，養(yǎng)殖者都能掌握水質(zhì)的最新動(dòng)態(tài)。

（2）渾濁度檢測(cè)與預(yù)警

利用濁度檢測(cè)傳感器，系統(tǒng)能夠精確測(cè)定水體的渾濁程度，及時(shí)反映水體中懸浮物含量的變化。渾濁度數(shù)據(jù)同樣在本地顯示屏和遠(yuǎn)程終端上實(shí)時(shí)更新，一旦檢測(cè)到渾濁度超過(guò)預(yù)設(shè)的安全閾值，系統(tǒng)將啟動(dòng)蜂鳴器報(bào)警，提醒管理者迅速采取應(yīng)對(duì)措施，防止水質(zhì)惡化對(duì)養(yǎng)殖生物造成不利影響。

（3）TDS值監(jiān)控

TDS（Total Dissolved Solids，總?cè)芙夤腆w）傳感器用于監(jiān)測(cè)水中溶解物質(zhì)的總量，幫助養(yǎng)殖者了解水質(zhì)的純凈度。系統(tǒng)將TDS值數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸至本地和遠(yuǎn)程終端，為養(yǎng)殖決策提供重要依據(jù)，確保水質(zhì)始終符合養(yǎng)殖需求。

（4）遠(yuǎn)程手動(dòng)換水控制

通過(guò)手機(jī)APP和電腦端，養(yǎng)殖者可遠(yuǎn)程啟動(dòng)換水電機(jī)，實(shí)現(xiàn)淡水湖的自動(dòng)換水。系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩個(gè)電機(jī)，分別負(fù)責(zé)抽水進(jìn)出，以循環(huán)方式更新水質(zhì)。在本地LCD顯示屏上，用戶(hù)可查看下一次換水的倒計(jì)時(shí)，合理規(guī)劃換水頻率，保持水體的健康狀態(tài)。

（5）周期自動(dòng)投喂管理

借助手機(jī)APP和電腦端的遠(yuǎn)程控制功能，系統(tǒng)支持自動(dòng)投喂周期設(shè)定。養(yǎng)殖者可根據(jù)魚(yú)群的生長(zhǎng)需求，定制定時(shí)投喂計(jì)劃，系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)食物投喂電機(jī)，適時(shí)投放飼料。本地LCD顯示屏顯示下一次投喂的時(shí)間，確保養(yǎng)殖過(guò)程的自動(dòng)化與精準(zhǔn)化。

（6）數(shù)據(jù)上云與遠(yuǎn)程監(jiān)控

系統(tǒng)通過(guò)ESP8266-WIFI模塊與華為云IOT物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器相連，所有監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)均上傳至云端，支持歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)與分析，便于養(yǎng)殖者做出科學(xué)決策。同時(shí)，用戶(hù)可通過(guò)手機(jī)APP和Windows電腦APP實(shí)時(shí)訪(fǎng)問(wèn)云端數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理，即使遠(yuǎn)離養(yǎng)殖現(xiàn)場(chǎng)，也能隨時(shí)掌握養(yǎng)殖環(huán)境狀況。

（7）周期自動(dòng)充氧功能

系統(tǒng)具備遠(yuǎn)程設(shè)定充氧周期的能力，養(yǎng)殖者可通過(guò)手機(jī)APP和電腦端自定義充氧時(shí)間，系統(tǒng)將自動(dòng)啟動(dòng)充氧電機(jī)，確保水體含氧量充足，促進(jìn)魚(yú)類(lèi)健康成長(zhǎng)。本地LCD顯示屏顯示下一次充氧的倒計(jì)時(shí)，便于養(yǎng)殖者安排日常管理工作。

（8）異常報(bào)警機(jī)制

當(dāng)水質(zhì)參數(shù)超出正常范圍，如渾濁度過(guò)高，系統(tǒng)將通過(guò)蜂鳴器發(fā)出警報(bào)，并在手機(jī)APP和電腦端同步推送警告信息，確保養(yǎng)殖者第一時(shí)間獲知異常情況，及時(shí)采取補(bǔ)救措施，降低潛在風(fēng)險(xiǎn)。

1.1.3 項(xiàng)目硬件模塊組成

（1）主控芯片模塊

采用高性能的STM32F103RCT6微控制器作為系統(tǒng)的核心大腦，負(fù)責(zé)接收來(lái)自各種傳感器的數(shù)據(jù)，執(zhí)行控制邏輯，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊與遠(yuǎn)程設(shè)備進(jìn)行通信。STM32F103RCT6憑借其強(qiáng)大的處理能力和豐富的外設(shè)接口，能夠高效處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)流和控制任務(wù)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

（2）水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳感器模塊

包括PH值、渾濁度和TDS值三種傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)狀況。這些傳感器通過(guò)模擬電壓輸出的方式，將水質(zhì)參數(shù)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，由主控芯片讀取并處理。PH值傳感器監(jiān)測(cè)水體酸堿度；渾濁度傳感器檢測(cè)水中懸浮物濃度；TDS傳感器則測(cè)定水中的溶解固體總量，三者共同構(gòu)成了水質(zhì)監(jiān)測(cè)的基礎(chǔ)。

（3）控制與執(zhí)行模塊

換水系統(tǒng) ：由兩個(gè)5V高電平觸發(fā)的繼電器控制抽水電機(jī)組成，實(shí)現(xiàn)淡水湖的自動(dòng)換水。一個(gè)電機(jī)負(fù)責(zé)抽水出去，另一個(gè)負(fù)責(zé)抽水進(jìn)來(lái)，形成水體循環(huán)，保持水質(zhì)清潔。
食物投喂系統(tǒng) ：采用ULN2003驅(qū)動(dòng)的28BYJ4步進(jìn)電機(jī)，用于控制食物投放閥門(mén)的開(kāi)關(guān)，實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量的自動(dòng)投喂。
充氧系統(tǒng) ：同樣是5V高電平觸發(fā)的繼電器控制充氧電機(jī)，用于調(diào)節(jié)水體中的氧氣含量，確保養(yǎng)殖生物的健康生長(zhǎng)。

（4）連接與通信模塊

ESP8266-WIFI模塊 ：作為系統(tǒng)與外界通信的橋梁，ESP8266負(fù)責(zé)將主控芯片處理后的數(shù)據(jù)上傳至華為云IOT物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，并接收來(lái)自遠(yuǎn)程客戶(hù)端的控制指令，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸。
MQTT協(xié)議 ：用于系統(tǒng)與華為云服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通信，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩c高效。

（5）顯示與用戶(hù)界面模塊

本地LCD顯示屏 ：用于現(xiàn)場(chǎng)顯示實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)狀態(tài)，包括PH值、渾濁度、TDS值、下一次換水/投喂/充氧的倒計(jì)時(shí)等信息。
手機(jī)APP與Windows電腦軟件 ：通過(guò)華為云IOT服務(wù)器提供的API接口，用戶(hù)可在手機(jī)APP和電腦軟件上遠(yuǎn)程監(jiān)控水質(zhì)參數(shù)，接收?qǐng)?bào)警信息，以及進(jìn)行遠(yuǎn)程控制操作。

（6）電源模塊

采用外部5V 2A電源供電，為整個(gè)系統(tǒng)提供穩(wěn)定電力，確保各模塊的正常運(yùn)行。

（7）報(bào)警模塊

系統(tǒng)配置了高電平觸發(fā)的有源蜂鳴器，當(dāng)水質(zhì)參數(shù)超出預(yù)設(shè)安全范圍時(shí)，蜂鳴器將發(fā)出警報(bào)聲，確保養(yǎng)殖者能及時(shí)采取措施。

1.1.4 ESP8266工作模式配置

在整個(gè)設(shè)計(jì)里，STM32端的ESP8266配置成STA模式+TCP客戶(hù)端模式，上電時(shí)連接家里的路由器WIF熱點(diǎn)，連接互聯(lián)網(wǎng)，以TCP客戶(hù)端模式（通過(guò)MQTT協(xié)議）去連接騰訊云聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，實(shí)時(shí)上傳當(dāng)前的設(shè)備狀態(tài)等各種參數(shù)信息。用戶(hù)在Android手機(jī)APP可以遠(yuǎn)程查看設(shè)備的狀態(tài)信息。

ESP8266模塊具有兩種常用的工作模式，分別是STA模式和AP模式：

（1）STA模式（Station Mode）：在STA模式下，ESP8266可以連接到已存在的Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)作為一個(gè)客戶(hù)端設(shè)備。它可以?huà)呙柚車(chē)腤i-Fi網(wǎng)絡(luò)，并且根據(jù)提供的SSID和密碼進(jìn)行連接，獲取IP地址后可以通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)與其他設(shè)備進(jìn)行通信。在STA模式下，ESP8266可以實(shí)現(xiàn)與互聯(lián)網(wǎng)的連接，執(zhí)行各種網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的操作。

（2）AP模式（Access Point Mode）：在AP模式下，ESP8266可以作為一個(gè)獨(dú)立的Wi-Fi接入點(diǎn)（熱點(diǎn)）運(yùn)行。它會(huì)創(chuàng)建一個(gè)自己的Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)，允許其他設(shè)備（如手機(jī)、電腦等）連接到這個(gè)熱點(diǎn)上。在AP模式下，ESP8266可以充當(dāng)局域網(wǎng)內(nèi)部的服務(wù)器，通過(guò)建立TCP/IP連接與其他設(shè)備進(jìn)行通信，提供Web頁(yè)面訪(fǎng)問(wèn)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)确?wù)。

通過(guò)STA模式，ESP8266可以連接到互聯(lián)網(wǎng)上的其他設(shè)備或服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)交換；而通過(guò)AP模式，ESP8266可以作為一個(gè)獨(dú)立的接入點(diǎn)，讓其他設(shè)備通過(guò)它進(jìn)行連接和通信。

1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

1.2.1 關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點(diǎn)

本項(xiàng)目打造了一個(gè)高度自動(dòng)化、智能化的養(yǎng)殖環(huán)境監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)。首要關(guān)鍵技術(shù)在于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用，通過(guò)ESP8266-WIFI模塊與華為云IOT物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的無(wú)縫連接，實(shí)現(xiàn)了淡水湖養(yǎng)殖數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集、遠(yuǎn)程傳輸與云端存儲(chǔ)。這一技術(shù)不僅確保了水質(zhì)參數(shù)的連續(xù)監(jiān)測(cè)，還為養(yǎng)殖者提供了隨時(shí)隨地的遠(yuǎn)程監(jiān)控與管理能力，極大提升了養(yǎng)殖作業(yè)的靈活性與響應(yīng)速度。

創(chuàng)新點(diǎn)之一在于系統(tǒng)的集成化設(shè)計(jì)。將PH值、渾濁度、TDS值等水質(zhì)參數(shù)的監(jiān)測(cè)與自動(dòng)化控制功能融為一體，通過(guò)主控芯片STM32F103RCT6的高效數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)監(jiān)測(cè)、換水、投喂、充氧等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的自動(dòng)化管理，顯著減少了人工干預(yù)，提高了養(yǎng)殖效率與水質(zhì)管理的精準(zhǔn)度。

另一創(chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在遠(yuǎn)程控制與數(shù)據(jù)可視化方面。借助手機(jī)APP與Windows電腦軟件，養(yǎng)殖者不僅可以實(shí)時(shí)查看水質(zhì)參數(shù)，還能遠(yuǎn)程設(shè)定換水、投喂、充氧的周期與時(shí)間，甚至在緊急情況下，如水質(zhì)異常時(shí)，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)觸發(fā)報(bào)警機(jī)制，通過(guò)蜂鳴器與遠(yuǎn)程通知提醒養(yǎng)殖者及時(shí)采取行動(dòng)，確保養(yǎng)殖環(huán)境的安全與穩(wěn)定。

系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理與分析上也進(jìn)行了創(chuàng)新。通過(guò)MQTT協(xié)議與華為云IOT物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的深度整合，不僅保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩耘c可靠性，還為養(yǎng)殖者提供了歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)與分析功能，有助于總結(jié)養(yǎng)殖規(guī)律，優(yōu)化管理策略，推動(dòng)養(yǎng)殖業(yè)向數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方向發(fā)展。

本項(xiàng)目的關(guān)鍵技術(shù)與創(chuàng)新點(diǎn)集中體現(xiàn)在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的深度應(yīng)用、系統(tǒng)集成化設(shè)計(jì)、遠(yuǎn)程控制與數(shù)據(jù)可視化、以及數(shù)據(jù)處理與分析等方面，共同構(gòu)建了一個(gè)高效、智能、可靠的淡水湖養(yǎng)殖管理平臺(tái)，為現(xiàn)代養(yǎng)殖業(yè)的可持續(xù)發(fā)展注入了新的活力。

1.2.2 功能需求分析

本項(xiàng)目功能聚焦于如何通過(guò)技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖環(huán)境的智能化監(jiān)控與自動(dòng)化管理，以提升養(yǎng)殖效率、保障水質(zhì)安全、簡(jiǎn)化操作流程，并為養(yǎng)殖決策提供數(shù)據(jù)支持。首先，系統(tǒng)必須具備實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)參數(shù)的能力，包括但不限于PH值、渾濁度和TDS值，確保這些關(guān)鍵指標(biāo)處于適宜養(yǎng)殖生物生長(zhǎng)的范圍內(nèi)。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)需通過(guò)本地LCD顯示屏直觀(guān)呈現(xiàn)，借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程傳輸，確保養(yǎng)殖者無(wú)論身在何處，都能通過(guò)手機(jī)APP或Windows電腦軟件實(shí)時(shí)掌握水質(zhì)狀況。

系統(tǒng)應(yīng)支持自動(dòng)化控制功能，涵蓋定時(shí)換水、自動(dòng)投喂和周期性充氧等關(guān)鍵操作。養(yǎng)殖者應(yīng)能在手機(jī)APP或電腦軟件上設(shè)定換水、投喂和充氧的周期與時(shí)間，系統(tǒng)自動(dòng)執(zhí)行相應(yīng)任務(wù)，減少人力投入，提高養(yǎng)殖過(guò)程的自動(dòng)化水平。系統(tǒng)還應(yīng)提供倒計(jì)時(shí)顯示，便于養(yǎng)殖者提前規(guī)劃相關(guān)工作。

數(shù)據(jù)上云與遠(yuǎn)程監(jiān)控是不可或缺的需求。通過(guò)ESP8266-WIFI模塊與華為云IOT物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的連接，系統(tǒng)需將監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)定期上傳至云端，一方面實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期存儲(chǔ)，另一方面，養(yǎng)殖者能通過(guò)云平臺(tái)提供的API接口，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)，進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)與分析，為養(yǎng)殖策略的優(yōu)化提供科學(xué)依據(jù)。

報(bào)警機(jī)制也是系統(tǒng)的重要組成部分。當(dāng)監(jiān)測(cè)到水質(zhì)參數(shù)異常，如渾濁度超過(guò)安全閾值時(shí)，系統(tǒng)應(yīng)立即觸發(fā)蜂鳴器報(bào)警，并通過(guò)手機(jī)APP與電腦軟件發(fā)送警告通知，確保養(yǎng)殖者能及時(shí)響應(yīng)，采取有效措施，避免水質(zhì)惡化對(duì)養(yǎng)殖生物造成傷害。

考慮到淡水湖養(yǎng)殖環(huán)境的特殊性，系統(tǒng)還需具備一定的抗干擾與穩(wěn)定性，確保在復(fù)雜環(huán)境下仍能持續(xù)、準(zhǔn)確地執(zhí)行各項(xiàng)功能。此外，操作界面應(yīng)簡(jiǎn)潔友好，無(wú)論是現(xiàn)場(chǎng)的LCD顯示屏還是遠(yuǎn)程的手機(jī)APP與電腦軟件，都應(yīng)易于理解和操作，降低養(yǎng)殖者的使用門(mén)檻。

1.2.3 現(xiàn)有技術(shù)與市場(chǎng)分析

當(dāng)前，隨著物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的飛速發(fā)展，智慧農(nóng)業(yè)正逐漸成為現(xiàn)代農(nóng)業(yè)轉(zhuǎn)型的重要方向，特別是在水產(chǎn)養(yǎng)殖領(lǐng)域，科技的應(yīng)用正在重塑養(yǎng)殖模式，提升養(yǎng)殖效率與產(chǎn)品質(zhì)量。

從技術(shù)角度來(lái)看，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在淡水湖養(yǎng)殖中的應(yīng)用已初具規(guī)模。通過(guò)部署各類(lèi)水質(zhì)傳感器，如PH值、渾濁度和TDS值傳感器，養(yǎng)殖者能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)變化，及時(shí)發(fā)現(xiàn)并解決水質(zhì)問(wèn)題。同時(shí)，結(jié)合遠(yuǎn)程控制技術(shù)，自動(dòng)化執(zhí)行換水、投喂和充氧等操作，不僅節(jié)省了人力成本，還提高了養(yǎng)殖的精準(zhǔn)度和效率。然而，目前市面上的解決方案往往側(cè)重于單一功能，如水質(zhì)監(jiān)測(cè)或自動(dòng)化投喂，缺乏一個(gè)集成化、智能化的綜合管理系統(tǒng)，難以滿(mǎn)足養(yǎng)殖者對(duì)水質(zhì)全面監(jiān)控與智能決策的需求。

市場(chǎng)層面，隨著消費(fèi)者對(duì)食品安全和營(yíng)養(yǎng)價(jià)值的重視，高品質(zhì)水產(chǎn)品的需求日益增長(zhǎng)，促使養(yǎng)殖業(yè)向精細(xì)化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。養(yǎng)殖者急需一套能夠提供全方位水質(zhì)監(jiān)控、自動(dòng)化管理與數(shù)據(jù)分析的解決方案，以提升養(yǎng)殖效率，保障水產(chǎn)品質(zhì)量。此外，政府對(duì)環(huán)保和資源節(jié)約的政策導(dǎo)向，也推動(dòng)著養(yǎng)殖業(yè)尋求低能耗、低污染的養(yǎng)殖模式，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用恰能滿(mǎn)足這一需求，通過(guò)精準(zhǔn)控制減少資源浪費(fèi)，降低環(huán)境污染。

市場(chǎng)上現(xiàn)有的淡水湖養(yǎng)殖系統(tǒng)在數(shù)據(jù)處理與分析能力、遠(yuǎn)程監(jiān)控的便捷性以及系統(tǒng)的穩(wěn)定性和易用性方面仍有待提升。養(yǎng)殖者渴望獲得一個(gè)集成度高、操作簡(jiǎn)便、數(shù)據(jù)處理能力強(qiáng)的養(yǎng)殖管理系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)養(yǎng)殖過(guò)程的智能化升級(jí)。

基于物聯(lián)網(wǎng)的人工淡水湖養(yǎng)殖系統(tǒng)正處于技術(shù)革新與市場(chǎng)需求雙重驅(qū)動(dòng)的有利時(shí)機(jī)。通過(guò)集成水質(zhì)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)化控制、遠(yuǎn)程監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析等功能，不僅能填補(bǔ)市場(chǎng)空白，滿(mǎn)足養(yǎng)殖者對(duì)智能化養(yǎng)殖管理的迫切需求，還能順應(yīng)現(xiàn)代農(nóng)業(yè)向智慧化轉(zhuǎn)型的大勢(shì)，推動(dòng)淡水湖養(yǎng)殖業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展。

1.2.4 硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目的硬件架構(gòu)設(shè)計(jì)圍繞基于物聯(lián)網(wǎng)的人工淡水湖養(yǎng)殖系統(tǒng)展開(kāi)，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)化控制以及遠(yuǎn)程管理。系統(tǒng)的核心是由STM32F103RCT6微控制器組成的主控單元，它負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作，包括數(shù)據(jù)采集、處理和傳輸。STM32F103RCT6作為高性能的32位ARM Cortex-M3微控制器，具備足夠的處理能力和豐富的外設(shè)接口，能夠高效處理來(lái)自各種傳感器的數(shù)據(jù)，并控制執(zhí)行器的動(dòng)作。

傳感器模塊是硬件架構(gòu)的重要組成部分，其中包括PH值檢測(cè)傳感器、渾濁度檢測(cè)傳感器和TDS值檢測(cè)傳感器，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)的各項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)。這些傳感器通過(guò)模擬電壓輸出的方式，將物理或化學(xué)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，STM32F103RCT6通過(guò)ADC（模數(shù)轉(zhuǎn)換器）讀取這些信號(hào)，并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理。

執(zhí)行器模塊則負(fù)責(zé)執(zhí)行自動(dòng)化控制任務(wù)，如換水、投喂和充氧。系統(tǒng)中采用5V高電平觸發(fā)的繼電器來(lái)控制抽水電機(jī)，實(shí)現(xiàn)淡水湖的自動(dòng)換水；ULN2003驅(qū)動(dòng)的28BYJ4步進(jìn)電機(jī)用于控制食物投喂閥門(mén)的開(kāi)閉，實(shí)現(xiàn)定時(shí)定量的食物投喂；充氧設(shè)備同樣通過(guò)繼電器控制，確保水體含氧量的充足。所有執(zhí)行器的操作均由STM32F103RCT6通過(guò)數(shù)字I/O口控制，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的自動(dòng)化管理。

為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控和數(shù)據(jù)上云，系統(tǒng)集成了ESP8266-WIFI模塊，該模塊負(fù)責(zé)將STM32F103RCT6處理后的數(shù)據(jù)通過(guò)Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)上傳至華為云IOT物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器，同時(shí)接收來(lái)自服務(wù)器的控制指令。ESP8266-WIFI模塊與STM32F103RCT6之間通過(guò)串行通信接口（如UART）進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，確保數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)傳輸。

本地LCD顯示屏用于現(xiàn)場(chǎng)顯示水質(zhì)參數(shù)和系統(tǒng)狀態(tài)，方便現(xiàn)場(chǎng)工作人員實(shí)時(shí)監(jiān)控。此外，系統(tǒng)還配置了蜂鳴器報(bào)警裝置，當(dāng)水質(zhì)異常時(shí)，如渾濁度超過(guò)預(yù)設(shè)閾值，蜂鳴器將發(fā)出警報(bào)，提醒工作人員采取相應(yīng)措施。

最后，系統(tǒng)采用外部5V 2A電源供電，確保整個(gè)硬件架構(gòu)的穩(wěn)定運(yùn)行。電源模塊不僅為微控制器、傳感器和執(zhí)行器提供必要的電力，還配備了過(guò)載保護(hù)和穩(wěn)壓功能，以應(yīng)對(duì)淡水湖養(yǎng)殖環(huán)境中的電壓波動(dòng)。

1.2.5 軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)

本項(xiàng)目的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)是整體邏輯核心，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、自動(dòng)化控制以及遠(yuǎn)程管理。軟件架構(gòu)的核心是基于STM32F103RCT6微控制器的嵌入式軟件，負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)采集、處理、執(zhí)行自動(dòng)化任務(wù)和通信控制。該軟件架構(gòu)遵循分層設(shè)計(jì)理念，包括數(shù)據(jù)采集層、數(shù)據(jù)處理層、控制邏輯層和通信層，每一層都有明確的功能和職責(zé)，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可維護(hù)性。

數(shù)據(jù)采集層主要負(fù)責(zé)與各種傳感器交互，讀取PH值、渾濁度和TDS值等水質(zhì)參數(shù)的原始數(shù)據(jù)。這一層通過(guò)STM32F103RCT6的ADC模塊讀取模擬電壓信號(hào)，并進(jìn)行適當(dāng)?shù)男?zhǔn)和預(yù)處理，確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和一致性。

數(shù)據(jù)處理層則對(duì)采集到的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行深入處理和分析，包括數(shù)據(jù)過(guò)濾、異常檢測(cè)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)。這一層軟件采用先進(jìn)的算法，如滑動(dòng)平均濾波和閾值比較，以剔除噪聲和異常值，確保水質(zhì)參數(shù)的可靠性和有效性。此外，數(shù)據(jù)處理層還負(fù)責(zé)將處理后的數(shù)據(jù)格式化，以便于傳輸和遠(yuǎn)程顯示。

控制邏輯層是軟件架構(gòu)的關(guān)鍵部分，它基于處理后的水質(zhì)數(shù)據(jù)，執(zhí)行自動(dòng)化控制策略，如啟動(dòng)換水、投喂和充氧等操作。這一層軟件包含了復(fù)雜的控制算法，能夠根據(jù)水質(zhì)參數(shù)的實(shí)時(shí)變化，動(dòng)態(tài)調(diào)整執(zhí)行器的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)淡水湖養(yǎng)殖環(huán)境的精準(zhǔn)管理。

通信層負(fù)責(zé)與ESP8266-WIFI模塊和遠(yuǎn)程服務(wù)器的交互，通過(guò)MQTT協(xié)議實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的上傳和接收控制指令。這一層軟件不僅處理數(shù)據(jù)的序列化和反序列化，還負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)包的完整性檢查和重傳機(jī)制，確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩?。此外，通信層還支持與手機(jī)APP和電腦軟件的交互，通過(guò)RESTful API提供數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)和控制接口。

為了提供直觀(guān)的用戶(hù)界面和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能，本項(xiàng)目還設(shè)計(jì)了基于Qt框架的手機(jī)APP和Windows電腦軟件。這些應(yīng)用程序通過(guò)調(diào)用云平臺(tái)提供的API，實(shí)現(xiàn)水質(zhì)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)查看、遠(yuǎn)程控制和歷史數(shù)據(jù)分析，為養(yǎng)殖者提供全面的管理工具和決策支持。

本項(xiàng)目的軟件架構(gòu)設(shè)計(jì)通過(guò)分層結(jié)構(gòu)和模塊化編程，實(shí)現(xiàn)了淡水湖養(yǎng)殖系統(tǒng)的智能化和自動(dòng)化管理，不僅提升了水質(zhì)監(jiān)測(cè)的精度和效率，還簡(jiǎn)化了養(yǎng)殖管理流程，為養(yǎng)殖者提供了便捷的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制手段。

1.2.6 上位機(jī)開(kāi)發(fā)思路

項(xiàng)目里，上位機(jī)是采用Qt開(kāi)發(fā)，Qt是一個(gè)基于C++的跨平臺(tái)軟件開(kāi)發(fā)框架。

Qt框架提供了網(wǎng)絡(luò)模塊，能夠支持HTTPS協(xié)議的請(qǐng)求和響應(yīng)。可以利用Qt的網(wǎng)絡(luò)模塊來(lái)建立與華為云IOT平臺(tái)的HTTPS連接，并通過(guò)API接口獲取設(shè)備的影子數(shù)據(jù)。

（1）從華為云IOT平臺(tái)獲取數(shù)據(jù)的流程

認(rèn)證授權(quán) ：使用設(shè)備的Access Key和Secret Key進(jìn)行認(rèn)證授權(quán)，獲取訪(fǎng)問(wèn)令牌。
構(gòu)建HTTPS請(qǐng)求 ：利用Qt的網(wǎng)絡(luò)模塊構(gòu)建HTTPS請(qǐng)求，包括API接口的URL、Header信息、請(qǐng)求參數(shù)等。
發(fā)送HTTPS請(qǐng)求 ：發(fā)送構(gòu)建好的HTTPS請(qǐng)求給華為云IOT平臺(tái)，獲取設(shè)備的影子數(shù)據(jù)。
處理響應(yīng)數(shù)據(jù) ：解析HTTPS響應(yīng)，提取設(shè)備的影子數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。

（2）數(shù)據(jù)展示與交互

在獲取到設(shè)備的影子數(shù)據(jù)后，可以利用Qt的界面設(shè)計(jì)模塊，結(jié)合自定義的數(shù)據(jù)展示控件，將設(shè)備的影子數(shù)據(jù)以直觀(guān)的方式呈現(xiàn)給用戶(hù)。

1.3 系統(tǒng)功能總結(jié)

功能點(diǎn)	描述	顯示位置	操作方式
PH值檢測(cè)	檢測(cè)淡水湖中PH值情況	本地LCD顯示屏、手機(jī)APP	自動(dòng)檢測(cè)，遠(yuǎn)程查看
渾濁度檢測(cè)	檢測(cè)淡水湖中水質(zhì)渾濁度	本地LCD顯示屏、手機(jī)APP	自動(dòng)檢測(cè)，遠(yuǎn)程查看
TDS值檢測(cè)	檢測(cè)淡水湖中TDS值情況	本地LCD顯示屏、手機(jī)APP	自動(dòng)檢測(cè)，遠(yuǎn)程查看
手動(dòng)換水	遠(yuǎn)程啟動(dòng)換水電機(jī)進(jìn)行換水	本地LCD顯示屏（顯示換水倒計(jì)時(shí)）、手機(jī)APP	手機(jī)APP遠(yuǎn)程啟動(dòng)
周期自動(dòng)投喂	遠(yuǎn)程啟動(dòng)食物投喂電機(jī)進(jìn)行自動(dòng)投喂	本地LCD顯示屏（顯示投喂倒計(jì)時(shí)）、手機(jī)APP	手機(jī)APP遠(yuǎn)程啟動(dòng)
數(shù)據(jù)上云	將檢測(cè)數(shù)據(jù)上傳至華為云IOT物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器	華為云IOT服務(wù)器	自動(dòng)上傳
遠(yuǎn)程控制	支持手機(jī)APP、Windows電腦遠(yuǎn)程控制	手機(jī)APP、Windows電腦APP	遠(yuǎn)程操作
周期自動(dòng)充氧	遠(yuǎn)程設(shè)置時(shí)間進(jìn)行自動(dòng)充氧	本地LCD顯示屏（顯示充氧倒計(jì)時(shí)）、手機(jī)APP、Windows電腦APP	手機(jī)APP、Windows電腦APP遠(yuǎn)程設(shè)置
蜂鳴器報(bào)警	當(dāng)渾濁度高于設(shè)定值時(shí)報(bào)警	本地蜂鳴器	自動(dòng)報(bào)警

此表格總結(jié)了基于物聯(lián)網(wǎng)的人工淡水湖養(yǎng)殖系統(tǒng)的各項(xiàng)功能，包括其描述、顯示位置以及操作方式。這些功能通過(guò)STM32F103RCT6主控芯片、各類(lèi)傳感器、繼電器、步進(jìn)電機(jī)、ESP8266-WIFI模塊等硬件實(shí)現(xiàn)，并通過(guò)手機(jī)APP和Windows電腦APP進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和監(jiān)測(cè)。

1.4 關(guān)鍵技術(shù)選型與說(shuō)明

1.4.1 STM32F103RCT6最小系統(tǒng)板介紹

在基于物聯(lián)網(wǎng)的人工淡水湖養(yǎng)殖系統(tǒng)中，STM32F103RCT6最小系統(tǒng)板作為整個(gè)系統(tǒng)的大腦，它負(fù)責(zé)處理來(lái)自各種傳感器的數(shù)據(jù)，執(zhí)行自動(dòng)化控制邏輯，并管理與外部設(shè)備和遠(yuǎn)程服務(wù)器的通信。STM32F103RCT6最小系統(tǒng)板是一個(gè)高度集成的開(kāi)發(fā)平臺(tái)，專(zhuān)為嵌入式應(yīng)用設(shè)計(jì)，它基于ARM Cortex-M3內(nèi)核，提供高性能的32位微處理器，具備高速的處理能力和低功耗特性，非常適合要求實(shí)時(shí)響應(yīng)和高精度數(shù)據(jù)處理的場(chǎng)景。

該系統(tǒng)板集成了主控芯片STM32F103RCT6，擁有豐富的外設(shè)資源，包括多個(gè)通用輸入輸出（GPIO）引腳，可以連接各種傳感器和執(zhí)行器，如水質(zhì)檢測(cè)傳感器、電機(jī)控制電路等。此外，它還配備了精確的時(shí)鐘源，如外部晶振，以及電源管理電路，確保系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行。系統(tǒng)板上還設(shè)計(jì)有調(diào)試接口，如SWD接口，便于程序的燒錄和調(diào)試，以及LED指示燈和按鍵，用于狀態(tài)顯示和用戶(hù)交互。

在本項(xiàng)目中，STM32F103RCT6最小系統(tǒng)板不僅負(fù)責(zé)接收和處理來(lái)自PH值、渾濁度和TDS值傳感器的數(shù)據(jù)，還控制著換水、投喂和充氧等自動(dòng)化操作，通過(guò)集成的通信模塊如ESP8266-WIFI，實(shí)現(xiàn)與華為云IOT物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的連接，支持?jǐn)?shù)據(jù)上云和遠(yuǎn)程控制功能。此外，系統(tǒng)板上的資源還被用于驅(qū)動(dòng)本地LCD顯示屏，顯示實(shí)時(shí)水質(zhì)參數(shù)和系統(tǒng)狀態(tài)，以及控制蜂鳴器報(bào)警系統(tǒng)，當(dāng)水質(zhì)異常時(shí)及時(shí)發(fā)出警報(bào)。

STM32F103RCT6最小系統(tǒng)板憑借其強(qiáng)大的處理能力、豐富的外設(shè)接口和高度集成的設(shè)計(jì)，成為了構(gòu)建基于物聯(lián)網(wǎng)的淡水湖養(yǎng)殖系統(tǒng)的關(guān)鍵組件，確保了水質(zhì)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性、自動(dòng)化控制的可靠性以及遠(yuǎn)程管理的便利性，為實(shí)現(xiàn)淡水湖養(yǎng)殖的智能化和高效化奠定了堅(jiān)實(shí)的硬件基礎(chǔ)。

1.4.2 ESP8266與MQTT協(xié)議應(yīng)用

在基于物聯(lián)網(wǎng)的人工淡水湖養(yǎng)殖系統(tǒng)中，ESP8266與MQTT協(xié)議的應(yīng)用是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸和設(shè)備管理的核心技術(shù)。ESP8266是一款低成本、低功耗的Wi-Fi模塊，特別適用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用，因其集成了TCP/IP協(xié)議棧和內(nèi)置的微控制器，能夠直接與各種傳感器和執(zhí)行器通信，無(wú)需額外的微處理器，極大地簡(jiǎn)化了物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。

MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）協(xié)議是一種輕量級(jí)的發(fā)布/訂閱消息協(xié)議，專(zhuān)為低帶寬、高延遲或不可靠的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)。它基于TCP/IP協(xié)議，通過(guò)最小化數(shù)據(jù)包大小和帶寬使用，使得設(shè)備能夠在資源受限的環(huán)境中高效地交換信息。MQTT協(xié)議的發(fā)布/訂閱模型允許設(shè)備（如淡水湖養(yǎng)殖系統(tǒng)中的傳感器和執(zhí)行器）作為訂閱者接收特定主題的消息，同時(shí)作為發(fā)布者發(fā)送數(shù)據(jù)，這種機(jī)制非常適合分布式物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中設(shè)備間的通信。

在本項(xiàng)目中，ESP8266 Wi-Fi模塊作為淡水湖養(yǎng)殖系統(tǒng)與華為云IOT物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器之間的通信橋梁，負(fù)責(zé)將水質(zhì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（如PH值、渾濁度、TDS值等）通過(guò)MQTT協(xié)議上傳至云服務(wù)器，同時(shí)接收來(lái)自云服務(wù)器的控制指令，如換水、投喂和充氧的調(diào)度。通過(guò)MQTT協(xié)議，養(yǎng)殖系統(tǒng)可以將大量傳感器數(shù)據(jù)壓縮成小包傳輸，減少網(wǎng)絡(luò)擁堵，同時(shí)確保數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃院桶踩浴?/p>

STM32F103RCT6主控芯片收集水質(zhì)傳感器的數(shù)據(jù)后，通過(guò)串行通信接口（如UART）將數(shù)據(jù)發(fā)送給ESP8266模塊。ESP8266模塊利用MQTT協(xié)議將這些數(shù)據(jù)打包并發(fā)送到華為云服務(wù)器的指定主題，服務(wù)器則通過(guò)預(yù)先設(shè)置的規(guī)則引擎處理這些數(shù)據(jù)，將其存儲(chǔ)、分析或轉(zhuǎn)發(fā)給授權(quán)的用戶(hù)（如通過(guò)手機(jī)APP或電腦軟件）。此外，用戶(hù)可以通過(guò)同樣的MQTT主題發(fā)送控制命令，ESP8266模塊接收到這些命令后，再將它們轉(zhuǎn)發(fā)給STM32F103RCT6，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制功能，如啟動(dòng)換水電機(jī)、調(diào)整投喂周期或設(shè)定充氧時(shí)間。

ESP8266與MQTT協(xié)議在淡水湖養(yǎng)殖系統(tǒng)中的應(yīng)用，不僅實(shí)現(xiàn)了水質(zhì)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與遠(yuǎn)程管理，還構(gòu)建了一個(gè)高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸通道，確保了養(yǎng)殖環(huán)境的智能化和自動(dòng)化，為養(yǎng)殖者提供了便捷的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制手段，推動(dòng)了淡水湖養(yǎng)殖業(yè)向智慧農(nóng)業(yè)的轉(zhuǎn)型。

1.4.3 Qt(C++)手機(jī)APP開(kāi)發(fā)框架

在基于物聯(lián)網(wǎng)的人工淡水湖養(yǎng)殖系統(tǒng)中，Qt(C++)框架被用于開(kāi)發(fā)手機(jī)應(yīng)用程序，為養(yǎng)殖者提供一個(gè)直觀(guān)且功能全面的遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制平臺(tái)。Qt是一個(gè)跨平臺(tái)的開(kāi)發(fā)框架，以其豐富的GUI工具、強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能以及廣泛的設(shè)備支持而聞名。Qt不僅支持C++編程，還提供了一套完整的工具鏈，包括Qt Creator集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（IDE）、Qt Widgets和Qt Quick/QML用于UI設(shè)計(jì)，以及一系列庫(kù)和模塊，如Qt Networking和Qt Sensors，適用于構(gòu)建復(fù)雜的物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

Qt(C++)手機(jī)APP開(kāi)發(fā)框架在本項(xiàng)目中的應(yīng)用，使得開(kāi)發(fā)者能夠構(gòu)建出既美觀(guān)又功能強(qiáng)大的Android應(yīng)用程序，而無(wú)需深入了解底層的Android SDK。通過(guò)Qt Quick和QML，開(kāi)發(fā)者可以快速設(shè)計(jì)出響應(yīng)式的用戶(hù)界面，這些界面能夠適應(yīng)不同尺寸的屏幕，提供一致的用戶(hù)體驗(yàn)。QML是一種聲明式語(yǔ)言，它簡(jiǎn)化了UI的構(gòu)建過(guò)程，允許開(kāi)發(fā)者使用簡(jiǎn)單的語(yǔ)法描述界面布局、動(dòng)畫(huà)和交互邏輯，同時(shí)還可以與C++代碼無(wú)縫集成，實(shí)現(xiàn)復(fù)雜業(yè)務(wù)邏輯的編寫(xiě)。

在淡水湖養(yǎng)殖系統(tǒng)中，Qt開(kāi)發(fā)的手機(jī)APP充當(dāng)了養(yǎng)殖者與物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備之間的交互界面。它不僅實(shí)時(shí)顯示水質(zhì)參數(shù)，如PH值、渾濁度和TDS值，還允許用戶(hù)遠(yuǎn)程控制關(guān)鍵的養(yǎng)殖操作，比如啟動(dòng)換水、設(shè)置投喂周期和充氧時(shí)間。

Qt的網(wǎng)絡(luò)模塊在實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸方面發(fā)揮了重要作用，它支持多種通信協(xié)議，包括HTTP、HTTPS和MQTT，這使得APP能夠與華為云IOT物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器建立穩(wěn)定連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向通信。通過(guò)調(diào)用華為云提供的API接口，Qt開(kāi)發(fā)的APP能夠從云服務(wù)器下載最新的水質(zhì)數(shù)據(jù)，同時(shí)上傳控制指令，確保養(yǎng)殖系統(tǒng)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和管理。

Qt(C++)框架在淡水湖養(yǎng)殖系統(tǒng)的手機(jī)APP開(kāi)發(fā)中，提供了強(qiáng)大的開(kāi)發(fā)工具和豐富的功能庫(kù)，使得開(kāi)發(fā)者能夠高效地構(gòu)建出功能全面、界面友好的移動(dòng)應(yīng)用程序，極大地提升了養(yǎng)殖者的操作便利性和養(yǎng)殖系統(tǒng)的智能化水平。

1.4.4 通信協(xié)議與云平臺(tái)對(duì)接方案

在本項(xiàng)目中，系統(tǒng)采用了MQTT（Message Queuing Telemetry Transport）協(xié)議作為主要的通信機(jī)制，這是一種輕量級(jí)的發(fā)布/訂閱模式的消息傳輸協(xié)議，專(zhuān)為低帶寬和高延遲的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境設(shè)計(jì)，非常適合物聯(lián)網(wǎng)場(chǎng)景下的數(shù)據(jù)傳輸。MQTT協(xié)議的特點(diǎn)在于其低開(kāi)銷(xiāo)、低網(wǎng)絡(luò)流量和良好的穩(wěn)定性，能夠有效減少設(shè)備端與云平臺(tái)之間的通信延遲，并保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

為了實(shí)現(xiàn)淡水湖養(yǎng)殖系統(tǒng)與華為云IOT平臺(tái)的對(duì)接，在系統(tǒng)中集成了MQTT客戶(hù)端，該客戶(hù)端運(yùn)行在基于STM32的微控制器上，負(fù)責(zé)收集各種傳感器數(shù)據(jù)，如水質(zhì)參數(shù)檢測(cè)模塊采集的PH值、渾濁度和TDS值等，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)模塊將這些數(shù)據(jù)封裝成MQTT消息，發(fā)送至華為云IOT物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。同時(shí)，MQTT客戶(hù)端也接收來(lái)自云平臺(tái)的控制指令，如啟動(dòng)換水、設(shè)置投喂周期和充氧時(shí)間等操作，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)養(yǎng)殖系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制。

在云平臺(tái)側(cè)，利用華為云IOT提供的SDK和API接口，構(gòu)建了一個(gè)數(shù)據(jù)處理和分析的后端服務(wù)。當(dāng)?shù)B(yǎng)殖系統(tǒng)上傳的數(shù)據(jù)到達(dá)華為云IOT平臺(tái)后，后端服務(wù)會(huì)自動(dòng)接收并解析這些數(shù)據(jù)，將其存儲(chǔ)到數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便于后續(xù)的數(shù)據(jù)分析和可視化展示。同時(shí)，后端服務(wù)還負(fù)責(zé)處理來(lái)自手機(jī)APP的請(qǐng)求，將用戶(hù)的控制指令轉(zhuǎn)換為MQTT消息，通過(guò)華為云IOT平臺(tái)重新下發(fā)給淡水湖養(yǎng)殖系統(tǒng)的MQTT客戶(hù)端，實(shí)現(xiàn)了云平臺(tái)、手機(jī)APP與養(yǎng)殖系統(tǒng)三者之間的數(shù)據(jù)閉環(huán)。

本項(xiàng)目的通信協(xié)議與云平臺(tái)對(duì)接方案，充分利用了MQTT協(xié)議的特性，結(jié)合華為云IOT平臺(tái)的強(qiáng)大功能，構(gòu)建了一個(gè)穩(wěn)定、安全且高效的淡水湖養(yǎng)殖系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控與控制系統(tǒng)，極大地提升了養(yǎng)殖效率和管理水平。

1.5 開(kāi)發(fā)工具的選擇

1.5.1 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。

1.5.2 上位機(jī)開(kāi)發(fā)

上位機(jī)的開(kāi)發(fā)選擇Qt框架，編程語(yǔ)言采用C++；Qt是一個(gè)1991年由Qt Company開(kāi)發(fā)的跨平臺(tái)C++圖形用戶(hù)界面應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)框架。它既可以開(kāi)發(fā)GUI程序，也可用于開(kāi)發(fā)非GUI程序，比如控制臺(tái)工具和服務(wù)器。Qt是面向?qū)ο蟮目蚣?，使用特殊的代碼生成擴(kuò)展（稱(chēng)為元對(duì)象編譯器(Meta Object Compiler, moc)）以及一些宏，Qt很容易擴(kuò)展，并且允許真正地組件編程。Qt能輕松創(chuàng)建具有原生C++性能的連接設(shè)備、用戶(hù)界面（UI）和應(yīng)用程序。它功能強(qiáng)大且結(jié)構(gòu)緊湊，擁有直觀(guān)的工具和庫(kù)。

1.6 參考文獻(xiàn)

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1.7 系統(tǒng)框架圖

二、硬件選

2.1 STM32系統(tǒng)板與LCD顯示屏

鏈接：https://detail.tmall.com/item.htm?spm=a1z10.3-b-s.w4011-22005753285.30.5737310cXpmN0y&id=620032209322&rn=37a37f544a247f36db4df3cb971b28a7&abbucket=13&skuId=4380279868463

主控CPU采用STM32F103RCT6，這顆芯片包括48 KB SRAM、256 KB Flash、2個(gè)基本定時(shí)器、4個(gè)通用定時(shí)器、2個(gè)高級(jí)定時(shí)器、51個(gè)通用IO口、5個(gè)串口、2個(gè)DMA控制器、3個(gè)SPI、2個(gè)I2C、1個(gè)USB、1個(gè)CAN、3個(gè)12位ADC、1個(gè)12位DAC、1個(gè)SDIO接口，芯片屬于大容量類(lèi)型，配置較高，整體符合硬件選型設(shè)計(jì)。當(dāng)前選擇的這款開(kāi)發(fā)板自帶了一個(gè)1.4寸的TFT-LCD彩屏，可以顯示當(dāng)前傳感器數(shù)據(jù)以及一些運(yùn)行狀態(tài)信息。

1.44寸LCD顯示屏的鏈接：https://detail.tmall.com/item.htm?spm=a1z10.3-b-s.w4011-22005753285.30.5737310cXpmN0y&id=620032209322&rn=37a37f544a247f36db4df3cb971b28a7&abbucket=13&skuId=4380340448771

2.2 PCB板

鏈接：https://detail.tmall.com/item.htm?abbucket=9&id=525489414251&ns=1&skuId=3929211749440&spm=a230r.1.14.34.16b221829wBwAI

2.3 蜂鳴器模塊

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2.4 電源擴(kuò)展接口(x2)

買(mǎi)2個(gè)擴(kuò)展板，方便擴(kuò)展5v電源和 3.3V電源。

解決電源不夠接的問(wèn)題。

鏈接：https://item.taobao.com/item.htm?id=824064501327&pisk=fEFjn0YWOnxjbDWVdFQrdBU9b9h1Cl1F1FgT-Pd2WjhA1VEUVAdNnjks1unzgmzqM1gTYuMTbcz2o8qUJIPVnfRsifcOYM5FTE4msfI4zsVvm03sR1utXmQXpe7fYM5FTtL-1isU0CGLT03i2q3tDAQWwV3j6V3x6ai-52v9DlETyagskddtWx3Jw20j6hHtXzp--2itkmH92agi2chWRTgRh0zfrrhv3gSV8PiW6BTnlxp35dRkZrgxh5hKVYkzNqMjvY7FJFFY4PF4iYXJFf4zdlwTvgJqDJgQVvyfAIZQmVUsWo1HR0Fb57M0UeRLPAibeSHWWCUzy-HLCosXnme4Vv0-eF1nzko8oSe5S3UYYmGxyY5dRzHTUSD3ggdj9J4qgREd4KoYdVIzZBoBA1v6PvAsPD75Pdvgel6pmGJur-Hxr4YFPa9eIx3oPD75PdviH40laa_WLdf..&skuId=5538517420771&spm=pc_detail.29232929%2Fevo365560b447259.guessitem.d0

2.5 ESP8266-WIFI(ESP-01S)

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2.6 母對(duì)母杜邦線(xiàn)(X2)

作用：連接模塊與單片機(jī)。

鏈接：https://detail.tmall.com/item.htm?ali_refid=a3_430582_1006:1104520036:N:MsF9mE9KLTC2IibWJh%20K1A==:adaa6d3d7abe6f1f07b87a36416ee4fb&ali_trackid=1_adaa6d3d7abe6f1f07b87a36416ee4fb&id=14466195609&skuId=3108214440215&spm=a230r.1.14.1

2.7 繼電器(x3)

鏈接：https://detail.tmall.com/item.htm?id=15909056050&ali_refid=a3_430582_1006:1104520036:N:sGzbt9RI84M4qtD4oBlF3Q==:94221238ccf10c5aeb7c31df1a993981&ali_trackid=1_94221238ccf10c5aeb7c31df1a993981&spm=a230r.1.14.1&skuId=3931798090624

2.8 穩(wěn)壓模塊

鏈接：https://item.taobao.com/item.htm?spm=a21n57.1.0.0.2921523cQeodt2&id=16606969730&ns=1&abbucket=7#detail

2.9 5V2A電源插頭

鏈接：https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z0d.7625083.1998302264.6.5c5f4e69WfgpgO&id=616513772095

2.10 5V 28BYJ4 步進(jìn)電機(jī)

鏈接： https://detail.tmall.com/item.htm?id=41303683115&ali_refid=a3_430582_1006:1109983619:N:2nt6mzKrI7Z4Z+4S7irb6TVt9Q0NFo+R:c6bbda7f39718df42ff324c85021cf7e&ali_trackid=1_c6bbda7f39718df42ff324c85021cf7e&spm=a230r.1.14.1

步進(jìn)電機(jī)28BYJ-48名稱(chēng)含義：

28：表示步進(jìn)電機(jī)的有效最大外徑為28毫米
B: 表示步進(jìn)電機(jī)“步”字漢語(yǔ)拼音首字母
Y： 表示永磁式“永”字漢語(yǔ)拼音首字母
J： 表示減速型“減”字漢語(yǔ)拼音首字母
BYJ: 組合即為永磁式減速步進(jìn)電機(jī)
48：表示四相八拍
5V：表示額定電壓為5V，且為直流電壓

步進(jìn)角：5.625度，就是1個(gè)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)5.625度，64個(gè)信號(hào)轉(zhuǎn)360度。
減速比：1/64，電機(jī)殼里邊的電機(jī)轉(zhuǎn)64圈，電機(jī)殼外邊的部分轉(zhuǎn)1圈。
四相：ABCD四相(電機(jī)定子上有8個(gè)齒，相對(duì)的2個(gè)齒是1相)，
八拍：(A-AB-B-BC-C-CD-D-DA-A)。
一拍就是一個(gè)脈沖信號(hào)，完成一個(gè)循環(huán)用8個(gè)脈沖信號(hào)。
當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒距。轉(zhuǎn)8個(gè)齒距就是一圈，8×8=64
64拍，64個(gè)脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)一圈360度。

2.11 增氧泵

鏈接：https://item.taobao.com/item.htm?id=613985790640&ali_refid=a3_430582_1006:1226360064:N:2BeiTZ6q9YYxgXM%2BVERvrA%2FFUJg%2FXa1Y:1cfd93a70ad4f25752bf8ced2f95c95f&ali_trackid=1_1cfd93a70ad4f25752bf8ced2f95c95f&spm=a230r.1.14.1#detail

2.12 TDS檢測(cè)傳感器

鏈接：https://item.taobao.com/item.htm?spm=a21n57.1.item.99.42bb523cSULOQH&priceTId=213e385317199920382462481e622d&utparam=%7B%22aplus_abtest%22:%22839189b7b1235738d42966f0795b6672%22%7D&id=649460401747&ns=1&abbucket=13&skuId=5588303190398

TDS (Total Dissolved Solids)、中文名總?cè)芙夤腆w、又稱(chēng)溶解性固體、又稱(chēng)溶解性固體總量、表明1升水腫容有多少毫克溶解性固體、一般來(lái)說(shuō)、TDS值越高、表示水中含有溶解物越多、水就越不潔凈、雖然在特定情況下TDS并不能有效反映水質(zhì)的情況、但作為一種可快速檢測(cè)的參數(shù)、TDS目前還可以作為有效的在水質(zhì)情況反映參數(shù)來(lái)作為參考。常用的TDS檢測(cè)設(shè)備為T(mén)DS筆、雖然價(jià)格低廉、簡(jiǎn)單易用、但不能把數(shù)據(jù)傳給控制系統(tǒng)、做長(zhǎng)時(shí)間的在線(xiàn)監(jiān)測(cè)、并做水質(zhì)狀況分析、使用專(zhuān)門(mén)的儀器、雖然能傳數(shù)據(jù)、精度也高、但價(jià)格很貴、為此這款TDS傳感器模塊、即插即用、使用簡(jiǎn)單方便、測(cè)量用的激勵(lì)源采用交流信號(hào)、可有效防止探頭極化、延長(zhǎng)探頭壽命的同時(shí)、也增加了輸出信號(hào)的穩(wěn)定性、TDS探頭為防水探頭、可長(zhǎng)期侵入水中測(cè)量、該產(chǎn)品可以應(yīng)用于生活用水、水培等領(lǐng)域的水質(zhì)檢測(cè)、有了這個(gè)傳感器、可輕松DIY--套TDS檢測(cè)儀了、輕松檢測(cè)水的潔凈程度。

2.13 渾濁度檢測(cè)傳感器

鏈接：https://item.taobao.com/item.htm?spm=a21n57.1.item.2.426f523cArKJnA&priceTId=213e394a17199924273215703ee6b5&utparam=%7B%22aplus_abtest%22:%22dc113eb55c74290e427c17dd33dfe431%22%7D&id=634709383404&ns=1&abbucket=13&skuId=4534228449927

2.14 抽水馬達(dá)（X2）

進(jìn)水和出水控制

鏈接地址：https://detail.tmall.com/item.htm?abbucket=6&id=599450427587&ns=1&skuId=4531922407703&spm=a21n57.1.0.0.438e523cDKEtmS

2.15 USB母頭（接電機(jī)使用的）

買(mǎi)3個(gè)。

鏈接：https://item.taobao.com/item.htm?spm=a1z09.2.0.0.4ff12e8dBjY7rQ&id=660481026591&_u=31pq7ueodfb1&skuId=4760127756241

2.16 PH值檢測(cè)傳感器

鏈接：https://item.taobao.com/item.htm?id=634709383404&ali_refid=a3_430582_1006:1102529383:N:JlEYFEO17l7srXd1PIPepQ==:156a9250417b127e9fef702f7e0ad206&ali_trackid=1_156a9250417b127e9fef702f7e0ad206&spm=a21n57.1.item.49&skuId=5411506393849

三、部署華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)

華為云官網(wǎng): https://www.huaweicloud.com/

打開(kāi)官網(wǎng)，搜索物聯(lián)網(wǎng)，就能快速找到 設(shè)備接入IoTDA。

3.1 物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)介紹

華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)（IoT 設(shè)備接入云服務(wù)）提供海量設(shè)備的接入和管理能力，將物理設(shè)備聯(lián)接到云，支撐設(shè)備數(shù)據(jù)采集上云和云端下發(fā)命令給設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，配合華為云其他產(chǎn)品，幫助我們快速構(gòu)筑物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

使用物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)構(gòu)建一個(gè)完整的物聯(lián)網(wǎng)解決方案主要包括3部分：物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)、業(yè)務(wù)應(yīng)用和設(shè)備。

物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)作為連接業(yè)務(wù)應(yīng)用和設(shè)備的中間層，屏蔽了各種復(fù)雜的設(shè)備接口，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的快速接入；同時(shí)提供強(qiáng)大的開(kāi)放能力，支撐行業(yè)用戶(hù)構(gòu)建各種物聯(lián)網(wǎng)解決方案。

設(shè)備可以通過(guò)固網(wǎng)、2G/3G/4G/5G、NB-IoT、Wifi等多種網(wǎng)絡(luò)接入物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)，并使用LWM2M/CoAP、MQTT、HTTPS協(xié)議將業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)上報(bào)到平臺(tái)，平臺(tái)也可以將控制命令下發(fā)給設(shè)備。

業(yè)務(wù)應(yīng)用通過(guò)調(diào)用物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)提供的API，實(shí)現(xiàn)設(shè)備數(shù)據(jù)采集、命令下發(fā)、設(shè)備管理等業(yè)務(wù)場(chǎng)景。

3.2 開(kāi)通物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)

地址： https://www.huaweicloud.com/product/iothub.html

點(diǎn)擊立即創(chuàng)建。

正在創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)版實(shí)例，需要等待片刻。

創(chuàng)建完成之后，點(diǎn)擊詳情。

可以看到標(biāo)準(zhǔn)版實(shí)例的設(shè)備接入端口和地址。

在上面也能看到免費(fèi)單元的限制。

開(kāi)通之后，點(diǎn)擊總覽，也能查看接入信息。我們當(dāng)前設(shè)備準(zhǔn)備采用MQTT協(xié)議接入華為云平臺(tái)，這里可以看到MQTT協(xié)議的地址和端口號(hào)等信息。

總結(jié):

端口號(hào)：   MQTT (1883)| MQTTS (8883)	
接入地址：3cee0d1a66.st1.iotda-device.cn-north-4.myhuaweicloud.com

根據(jù)域名地址得到IP地址信息:

C:Users11266 >ping 3cee0d1a66.st1.iotda-device.cn-north-4.myhuaweicloud.com

正在 Ping 3cee0d1a66.st1.iotda-device.cn-north-4.myhuaweicloud.com [117.78.5.125] 具有 32 字節(jié)的數(shù)據(jù):
來(lái)自 117.78.5.125 的回復(fù): 字節(jié)=32 時(shí)間=42ms TTL=94
來(lái)自 117.78.5.125 的回復(fù): 字節(jié)=32 時(shí)間=42ms TTL=94
來(lái)自 117.78.5.125 的回復(fù): 字節(jié)=32 時(shí)間=42ms TTL=94
來(lái)自 117.78.5.125 的回復(fù): 字節(jié)=32 時(shí)間=43ms TTL=94

117.78.5.125 的 Ping 統(tǒng)計(jì)信息:
    數(shù)據(jù)包: 已發(fā)送 = 4，已接收 = 4，丟失 = 0 (0% 丟失)，
往返行程的估計(jì)時(shí)間(以毫秒為單位):
    最短 = 42ms，最長(zhǎng) = 43ms，平均 = 42ms

C:Users11266 >

MQTT協(xié)議接入端口號(hào)有兩個(gè)，1883是非加密端口，8883是證書(shū)加密端口，單片機(jī)無(wú)法加載證書(shū)，所以使用1883端口比較合適。接下來(lái)的ESP8266就采用1883端口連接華為云物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)。

3.3 創(chuàng)建產(chǎn)品

（1）創(chuàng)建產(chǎn)品

（2）填寫(xiě)產(chǎn)品信息

根據(jù)自己產(chǎn)品名字填寫(xiě)，下面的設(shè)備類(lèi)型選擇自定義類(lèi)型。

（3）產(chǎn)品創(chuàng)建成功

（4）添加自定義模型

產(chǎn)品創(chuàng)建完成之后，點(diǎn)擊進(jìn)入產(chǎn)品詳情頁(yè)面，翻到最下面可以看到模型定義。

模型簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)：就是存放設(shè)備上傳到云平臺(tái)的數(shù)據(jù)。比如：水溫、換水電機(jī)、充氧電機(jī)、水質(zhì)狀態(tài)、充氧時(shí)間間隔等等，我們都可以單獨(dú)創(chuàng)建一個(gè)模型保存。

當(dāng)前設(shè)備需要與云平臺(tái)交互的屬性如下： 接下來(lái)就按照下面的屬性創(chuàng)建華為云平臺(tái)的模型。

上傳到華為云IOT平臺(tái)的屬性：
PH值檢測(cè)     PH                    整型
渾濁度檢測(cè)   water_quality	   	   整型
溫度檢測(cè)     DS18B20  			   浮點(diǎn)數(shù)
換水電機(jī)     water_motor           BOOL類(lèi)型
充氧電機(jī)     oxygen_motor		   BOOL類(lèi)型
定時(shí)充氧     oxygen_motor_time 	   整型
水溫閥值     DS18B20_MAX           整型
 換水電機(jī)-出水 clean_motor		   BOOL類(lèi)型
照明燈       lighting_led		   BOOL類(lèi)型
水位檢測(cè)     water_monitor         整型

先點(diǎn)擊自定義模型。

再創(chuàng)建一個(gè)服務(wù)ID。

接著點(diǎn)擊新增屬性。

PH值檢測(cè) PH 整型

渾濁度檢測(cè) water_quality 整型

溫度檢測(cè) DS18B20 浮點(diǎn)數(shù)

換水電機(jī) water_motor BOOL類(lèi)型

充氧電機(jī) oxygen_motor BOOL類(lèi)型

定時(shí)充氧 oxygen_motor_time 整型

水溫閥值 DS18B20_MAX 整型

** 換水電機(jī)-出水 clean_motor BOOL類(lèi)型**

照明燈 lighting_led BOOL類(lèi)型

水位檢測(cè) water_monitor 整型

3.4 添加設(shè)備

產(chǎn)品是屬于上層的抽象模型，接下來(lái)在產(chǎn)品模型下添加實(shí)際的設(shè)備。添加的設(shè)備最終需要與真實(shí)的設(shè)備關(guān)聯(lián)在一起，完成數(shù)據(jù)交互。

（1）注冊(cè)設(shè)備

（2）根據(jù)自己的設(shè)備填寫(xiě)

（3）保存設(shè)備信息

創(chuàng)建完畢之后，點(diǎn)擊保存并關(guān)閉，得到創(chuàng)建的設(shè)備密匙信息。該信息在后續(xù)生成MQTT三元組的時(shí)候需要使用。

當(dāng)前設(shè)備的信息如下：

{
    "device_id": "65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1",
    "secret": "12345678"
}

(4) 設(shè)備創(chuàng)建完成

點(diǎn)擊詳情：

這就是設(shè)備頁(yè)面：

3.5 MQTT協(xié)議主題訂閱與發(fā)布

（1）MQTT協(xié)議介紹

當(dāng)前的設(shè)備是采用MQTT協(xié)議與華為云平臺(tái)進(jìn)行通信。

MQTT是一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)傳輸協(xié)議，它被設(shè)計(jì)用于輕量級(jí)的發(fā)布/訂閱式消息傳輸，旨在為低帶寬和不穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備提供可靠的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。MQTT是專(zhuān)門(mén)針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)的輕量級(jí)傳輸協(xié)議。MQTT協(xié)議針對(duì)低帶寬網(wǎng)絡(luò)，低計(jì)算能力的設(shè)備，做了特殊的優(yōu)化，使得其能適應(yīng)各種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景。目前MQTT擁有各種平臺(tái)和設(shè)備上的客戶(hù)端，已經(jīng)形成了初步的生態(tài)系統(tǒng)。

MQTT是一種消息隊(duì)列協(xié)議，使用發(fā)布/訂閱消息模式，提供一對(duì)多的消息發(fā)布，解除應(yīng)用程序耦合，相對(duì)于其他協(xié)議，開(kāi)發(fā)更簡(jiǎn)單；MQTT協(xié)議是工作在TCP/IP協(xié)議上；由TCP/IP協(xié)議提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)連接；所以，只要具備TCP協(xié)議棧的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都可以使用MQTT協(xié)議。本次設(shè)備采用的ESP8266就具備TCP協(xié)議棧，能夠建立TCP連接，所以，配合STM32代碼里封裝的MQTT協(xié)議，就可以與華為云平臺(tái)完成通信。

華為云的MQTT協(xié)議接入幫助文檔在這里: https://support.huaweicloud.com/devg-iothub/iot_02_2200.html

業(yè)務(wù)流程：

（2）華為云平臺(tái)MQTT協(xié)議使用限制

描述	限制
支持的MQTT協(xié)議版本	3.1.1
與標(biāo)準(zhǔn)MQTT協(xié)議的區(qū)別	支持Qos 0和Qos 1支持Topic自定義不支持QoS2不支持will、retain msg
MQTTS支持的安全等級(jí)	采用TCP通道基礎(chǔ) + TLS協(xié)議（最高TLSv1.3版本）
單帳號(hào)每秒最大MQTT連接請(qǐng)求數(shù)	無(wú)限制
單個(gè)設(shè)備每分鐘支持的最大MQTT連接數(shù)	1
單個(gè)MQTT連接每秒的吞吐量，即帶寬，包含直連設(shè)備和網(wǎng)關(guān)	3KB/s
MQTT單個(gè)發(fā)布消息最大長(zhǎng)度，超過(guò)此大小的發(fā)布請(qǐng)求將被直接拒絕	1MB
MQTT連接心跳時(shí)間建議值	心跳時(shí)間限定為30至1200秒，推薦設(shè)置為120秒
產(chǎn)品是否支持自定義Topic	支持
消息發(fā)布與訂閱	設(shè)備只能對(duì)自己的Topic進(jìn)行消息發(fā)布與訂閱
每個(gè)訂閱請(qǐng)求的最大訂閱數(shù)	無(wú)限制

（3）主題訂閱格式

幫助文檔地址：https://support.huaweicloud.com/devg-iothub/iot_02_2200.html

對(duì)于設(shè)備而言，一般會(huì)訂閱平臺(tái)下發(fā)消息給設(shè)備這個(gè)主題。

設(shè)備想接收平臺(tái)下發(fā)的消息，就需要訂閱平臺(tái)下發(fā)消息給設(shè)備的主題，訂閱后，平臺(tái)下發(fā)消息給設(shè)備，設(shè)備就會(huì)收到消息。

如果設(shè)備想要知道平臺(tái)下發(fā)的消息，需要訂閱上面圖片里標(biāo)注的主題。

以當(dāng)前設(shè)備為例，最終訂閱主題的格式如下:
$oc/devices/{device_id}/sys/messages/down
    
最終的格式:
$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/messages/down

（4）主題發(fā)布格式

對(duì)于設(shè)備來(lái)說(shuō)，主題發(fā)布表示向云平臺(tái)上傳數(shù)據(jù)，將最新的傳感器數(shù)據(jù)，設(shè)備狀態(tài)上傳到云平臺(tái)。

這個(gè)操作稱(chēng)為：屬性上報(bào)。

幫助文檔地址：https://support.huaweicloud.com/usermanual-iothub/iot_06_v5_3010.html

根據(jù)幫助文檔的介紹，當(dāng)前設(shè)備發(fā)布主題，上報(bào)屬性的格式總結(jié)如下：

發(fā)布的主題格式:
$oc/devices/{device_id}/sys/properties/report
 
最終的格式:
$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/report
發(fā)布主題時(shí)，需要上傳數(shù)據(jù)，這個(gè)數(shù)據(jù)格式是JSON格式。

上傳的JSON數(shù)據(jù)格式如下:

{
  "services": [
    {
      "service_id": < 填服務(wù)ID >,
      "properties": {
        "< 填屬性名稱(chēng)1 >": < 填屬性值 >,
        "< 填屬性名稱(chēng)2 >": < 填屬性值 >,
        ..........
      }
    }
  ]
}
根據(jù)JSON格式，一次可以上傳多個(gè)屬性字段。 這個(gè)JSON格式里的，服務(wù)ID，屬性字段名稱(chēng)，屬性值類(lèi)型，在前面創(chuàng)建產(chǎn)品的時(shí)候就已經(jīng)介紹了，不記得可以翻到前面去查看。

根據(jù)這個(gè)格式，組合一次上傳的屬性數(shù)據(jù):
{"services": [{"service_id": "stm32","properties":{"PH":20,"water_quality":60,"DS18B20":14.1,"oxygen_motor_time":10,"DS18B20_MAX":15,"water_monitor":10,"clean_motor":1,"lighting_led":1,"water_motor":1,"oxygen_motor":1}}]}

3.6 MQTT三元組

MQTT協(xié)議登錄需要填用戶(hù)ID，設(shè)備ID，設(shè)備密碼等信息，就像我們平時(shí)登錄QQ，微信一樣要輸入賬號(hào)密碼才能登錄。MQTT協(xié)議登錄的這3個(gè)參數(shù)，一般稱(chēng)為MQTT三元組。

接下來(lái)介紹，華為云平臺(tái)的MQTT三元組參數(shù)如何得到。

（1）MQTT服務(wù)器地址

要登錄MQTT服務(wù)器，首先記得先知道服務(wù)器的地址是多少，端口是多少。

幫助文檔地址：https://console.huaweicloud.com/iotdm/?region=cn-north-4#/dm-portal/home

MQTT協(xié)議的端口支持1883和8883，它們的區(qū)別是：8883 是加密端口更加安全。但是單片機(jī)上使用比較困難，所以當(dāng)前的設(shè)備是采用1883端口進(jìn)連接的。

根據(jù)上面的域名和端口號(hào)，得到下面的IP地址和端口號(hào)信息： 如果設(shè)備支持填寫(xiě)域名可以直接填域名，不支持就直接填寫(xiě)IP地址。（IP地址就是域名解析得到的）

華為云的MQTT服務(wù)器地址：117.78.5.125
華為云的MQTT端口號(hào)：1883

（2）生成MQTT三元組

華為云提供了一個(gè)在線(xiàn)工具，用來(lái)生成MQTT鑒權(quán)三元組： https://iot-tool.obs-website.cn-north-4.myhuaweicloud.com/

打開(kāi)這個(gè)工具，填入設(shè)備的信息（也就是剛才創(chuàng)建完設(shè)備之后保存的信息），點(diǎn)擊生成，就可以得到MQTT的登錄信息了。

下面是打開(kāi)的頁(yè)面：

填入設(shè)備的信息： （上面兩行就是設(shè)備創(chuàng)建完成之后保存得到的）

直接得到三元組信息。

得到三元組之后，設(shè)備端通過(guò)MQTT協(xié)議登錄鑒權(quán)的時(shí)候，填入?yún)?shù)即可。

ClientId  65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1_0_0_2024022705
Username  65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1
Password  91c783515515d883c533df05ef0e15ed526e583cfb141de54e9ba1545fba0513

3.7 模擬設(shè)備登錄測(cè)試

經(jīng)過(guò)上面的步驟介紹，已經(jīng)創(chuàng)建了產(chǎn)品，設(shè)備，數(shù)據(jù)模型，得到MQTT登錄信息。接下來(lái)就用MQTT客戶(hù)端軟件模擬真實(shí)的設(shè)備來(lái)登錄平臺(tái)。測(cè)試與服務(wù)器通信是否正常。

當(dāng)前模擬設(shè)備登錄，調(diào)試設(shè)備的MQTT客戶(hù)端軟件可以在這里下載：

https://download.csdn.net/download/xiaolong1126626497/18784012

（1）填入登錄信息

打開(kāi)MQTT客戶(hù)端軟件，對(duì)號(hào)填入相關(guān)信息（就是上面的文本介紹）。然后，點(diǎn)擊登錄，訂閱主題，發(fā)布主題。

（2）打開(kāi)網(wǎng)頁(yè)查看

完成上面的操作之后，打開(kāi)華為云網(wǎng)頁(yè)后臺(tái)，可以看到設(shè)備已經(jīng)在線(xiàn)了。

點(diǎn)擊詳情頁(yè)面，可以看到上傳的數(shù)據(jù)：

到此，云平臺(tái)的部署已經(jīng)完成，設(shè)備已經(jīng)可以正常上傳數(shù)據(jù)了。

（3）MQTT登錄測(cè)試參數(shù)總結(jié)

華為云的MQTT服務(wù)器地址：117.78.5.125
華為云的MQTT端口號(hào)：1883


ClientId  65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1_0_0_2024022705
Username  65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1
Password  91c783515515d883c533df05ef0e15ed526e583cfb141de54e9ba1545fba0513



訂閱主題:  $oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/messages/down
發(fā)布主題:  $oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/report
發(fā)布的數(shù)據(jù):
{"services": [{"service_id": "stm32","properties":{"PH":20,"water_quality":60,"DS18B20":14.1,"oxygen_motor_time":10,"DS18B20_MAX":15,"water_monitor":10,"clean_motor":1,"lighting_led":1,"water_motor":1,"oxygen_motor":1}}]}

四、上位機(jī)開(kāi)發(fā)

為了方便查看設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)，對(duì)設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，接下來(lái)利用Qt開(kāi)發(fā)一款A(yù)ndroid和windows系統(tǒng)的上位機(jī)。

使用華為云平臺(tái)提供的API接口獲取設(shè)備上傳的數(shù)據(jù)，也可以給設(shè)備下發(fā)指令，控制設(shè)備。

4.1 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。

說(shuō)明： 我這里只是介紹PC端的環(huán)境搭建（這個(gè)比較簡(jiǎn)單）。 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，可以去我的博客里看詳細(xì)文章。

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

選擇MinGW 32-bit 編譯器：

4.2 創(chuàng)建IAM賬戶(hù)

創(chuàng)建一個(gè)IAM賬戶(hù)，因?yàn)榻酉聛?lái)開(kāi)發(fā)上位機(jī)，需要使用云平臺(tái)的API接口，這些接口都需要token進(jìn)行鑒權(quán)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是身份的認(rèn)證。調(diào)用接口獲取Token時(shí)，就需要填寫(xiě)IAM賬號(hào)信息。所以，接下來(lái)演示一下過(guò)程。

地址: https://console.huaweicloud.com/iam/?region=cn-north-4#/iam/users

**【1】獲取項(xiàng)目憑證 ** 點(diǎn)擊左上角用戶(hù)名，選擇下拉菜單里的我的憑證

項(xiàng)目憑證:

756f8211ec6847c3a5ee4061b37d4ddb

【2】創(chuàng)建IAM用戶(hù)

鼠標(biāo)放在左上角頭像上，在下拉菜單里選擇統(tǒng)一身份認(rèn)證。

點(diǎn)擊左上角創(chuàng)建用戶(hù)。

創(chuàng)建成功：

【3】創(chuàng)建完成

用戶(hù)信息如下：

主用戶(hù)名  hid_x13ruy5yb1ruano
IAM用戶(hù)  ds_abc
密碼     DS12345678

4.3 獲取影子數(shù)據(jù)

幫助文檔：https://support.huaweicloud.com/api-iothub/iot_06_v5_0079.html

設(shè)備影子介紹：

設(shè)備影子是一個(gè)用于存儲(chǔ)和檢索設(shè)備當(dāng)前狀態(tài)信息的JSON文檔。
每個(gè)設(shè)備有且只有一個(gè)設(shè)備影子，由設(shè)備ID唯一標(biāo)識(shí)
設(shè)備影子僅保存最近一次設(shè)備的上報(bào)數(shù)據(jù)和預(yù)期數(shù)據(jù)
無(wú)論該設(shè)備是否在線(xiàn)，都可以通過(guò)該影子獲取和設(shè)置設(shè)備的屬性

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)：設(shè)備影子就是保存，設(shè)備最新上傳的一次數(shù)據(jù)。

我們?cè)O(shè)計(jì)的軟件里，如果想要獲取設(shè)備的最新?tīng)顟B(tài)信息，就采用設(shè)備影子接口。

如果對(duì)接口不熟悉，可以先進(jìn)行在線(xiàn)調(diào)試：https://apiexplorer.developer.huaweicloud.com/apiexplorer/doc?product=IoTDA&api=ShowDeviceShadow

在線(xiàn)調(diào)試接口，可以請(qǐng)求影子接口，了解請(qǐng)求，與返回的數(shù)據(jù)格式。

調(diào)試完成看右下角的響應(yīng)體，就是返回的影子數(shù)據(jù)。

設(shè)備影子接口返回的數(shù)據(jù)如下：

{
 "device_id": "65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1",
 "shadow": [
  {
   "service_id": "stm32",
   "desired": {
    "properties": null,
    "event_time": null
   },
   "reported": {
    "properties": {
     "PH": 20,
     "water_quality": 60,
     "DS18B20": 14.1,
     "oxygen_motor_time": 10,
     "DS18B20_MAX": 15,
     "water_monitor": 10,
     "clean_motor": 1,
     "lighting_led": 1,
     "water_motor": 1,
     "oxygen_motor": 1
    },
    "event_time": "20240227T052838Z"
   },
   "version": 0
  }
 ]
}

調(diào)試成功之后，可以得到訪(fǎng)問(wèn)影子數(shù)據(jù)的真實(shí)鏈接，接下來(lái)的代碼開(kāi)發(fā)中，就采用Qt寫(xiě)代碼訪(fǎng)問(wèn)此鏈接，獲取影子數(shù)據(jù)，完成上位機(jī)開(kāi)發(fā)。

4.4 修改設(shè)備屬性

地址: https://support.huaweicloud.com/api-iothub/iot_06_v5_0034.html

接口說(shuō)明

設(shè)備的產(chǎn)品模型中定義了物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)可向設(shè)備下發(fā)的屬性，應(yīng)用服務(wù)器可調(diào)用此接口向指定設(shè)備下發(fā)屬性。平臺(tái)負(fù)責(zé)將屬性以同步方式發(fā)送給設(shè)備，并將設(shè)備執(zhí)行屬性結(jié)果同步返回。

修改設(shè)備屬性的接口，可以讓服務(wù)器給設(shè)備下發(fā)指令，如果需要控制設(shè)備。

在線(xiàn)調(diào)試地址：

https://apiexplorer.developer.huaweicloud.com/apiexplorer/doc?product=IoTDA&api=UpdateProperties

修改設(shè)備屬性是屬于同步命令，需要設(shè)備在線(xiàn)才可以進(jìn)行調(diào)試，先使用MQTT客戶(hù)端登錄服務(wù)器，模擬設(shè)備上線(xiàn)。

然后進(jìn)行調(diào)試，測(cè)試數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程下發(fā)給設(shè)備。

【1】利用MQTT客戶(hù)端先登錄設(shè)備 (這是同步命令，必須在線(xiàn)才能調(diào)試)

【2】點(diǎn)擊調(diào)試

填入的測(cè)試數(shù)據(jù)：

{"services":{"oxygen_motor":1}}

【4】可以看到，MQTT客戶(hù)端軟件上已經(jīng)收到了服務(wù)器下發(fā)的消息

由于是同步命令，服務(wù)器必須要收到設(shè)備的響應(yīng)才能順利完成一個(gè)流程（ 當(dāng)然，設(shè)備不回應(yīng)也沒(méi)影響 ），設(shè)備響應(yīng)了服務(wù)器才能確定數(shù)據(jù)下發(fā)成功。

MQTT設(shè)備端如何響應(yīng)呢？

設(shè)備響應(yīng)格式說(shuō)明：https://support.huaweicloud.com/api-iothub/iot_06_v5_3008.html

4.5 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

4.6 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】配置pro工程文件

其中，加了注釋的代碼，表示Android環(huán)境才需要，而當(dāng)前是配置的Windows下的開(kāi)發(fā)環(huán)境，在Windows下編譯，就將其注釋掉，暫時(shí)不使用。

【4】配置軟件圖標(biāo)

在工程文件下方，增加當(dāng)前軟件的圖標(biāo)配置，圖標(biāo)需要是ICO格式,將圖標(biāo)放在工程同級(jí)路徑下，在工程配置文件里指定好圖標(biāo)名稱(chēng)。

4.7 設(shè)計(jì)代碼

【1】獲取token

調(diào)用華為云的API都需要填token參數(shù)，先看幫助文章，了解如何獲取token。

幫助文檔：https://support.huaweicloud.com/api-iam/iam_30_0001.html

根據(jù)幫助文檔，寫(xiě)完成下面代碼編寫(xiě)：

/*
功能: 獲取token
*/
void Widget::GetToken()
{
    //表示獲取token
    function_select=3;

    QString requestUrl;
    QNetworkRequest request;

    //設(shè)置請(qǐng)求地址
    QUrl url;

    //獲取token請(qǐng)求地址
    requestUrl = QString("https://iam.%1.myhuaweicloud.com/v3/auth/tokens")
                 .arg(SERVER_ID);

    //自己創(chuàng)建的TCP服務(wù)器,測(cè)試用
    //requestUrl="http://10.0.0.6:8080";

    //設(shè)置數(shù)據(jù)提交格式
    request.setHeader(QNetworkRequest::ContentTypeHeader, QVariant("application/json;charset=UTF-8"));

    //構(gòu)造請(qǐng)求
    url.setUrl(requestUrl);

    request.setUrl(url);

    QString text =QString("{"auth":{"identity":{"methods":["password"],"password":"
    "{"user":{"domain": {"
    ""name":"%1"},"name": "%2","password": "%3"}}},"
    ""scope":{"project":{"name":"%4"}}}}")
            .arg(MAIN_USER)
            .arg(IAM_USER)
            .arg(IAM_PASSWORD)
            .arg(SERVER_ID);

    //發(fā)送請(qǐng)求
    manager- >post(request, text.toUtf8());
}

【2】時(shí)間校準(zhǔn)

前面已經(jīng)介紹了如何發(fā)送數(shù)據(jù)給設(shè)備，也就是修改屬性的接口： https://support.huaweicloud.com/api-iothub/iot_06_v5_0035.html

根據(jù)文檔介紹，完成代碼編寫(xiě)：

void Widget::on_pushButton_rtc_clicked()
{
    QDateTime time = QDateTime::currentDateTime();//獲取系統(tǒng)現(xiàn)在的時(shí)間
    QString str="按照系統(tǒng)時(shí)間校準(zhǔn):n";
    str+= time.toString("yyyy-MM-dd hh:mm:ss ddd"); //設(shè)置顯示格式
    QMessageBox::about(this,"校準(zhǔn)設(shè)備RTC時(shí)間",str);

    //獲取本地時(shí)間校準(zhǔn)物聯(lián)網(wǎng)開(kāi)發(fā)板RTC時(shí)間
    str=time.toString("yyyyMMddhhmmss"); //設(shè)置顯示格式


    //修改屬性
    function_select=13;

    QString requestUrl;
    QNetworkRequest request;

    //設(shè)置請(qǐng)求地址
    QUrl url;

    //修改屬性的地址
    requestUrl=QString("https://16cc7801b6.st1.iotda-app.cn-north-4.myhuaweicloud.com:443/v5/iot/%1/devices/%2/properties")
            .arg(PROJECT_ID).arg(device_id);


    //設(shè)置數(shù)據(jù)提交格式
    request.setHeader(QNetworkRequest::ContentTypeHeader, QVariant("application/json"));

    //設(shè)置token
    request.setRawHeader("X-Auth-Token",Token);

    //構(gòu)造請(qǐng)求
    url.setUrl(requestUrl);

    request.setUrl(url);

    //打包請(qǐng)求參數(shù)賦值
    QString post_param=QString("{"services":{"rtc_set":"%1"}}").arg(str);
    //發(fā)送請(qǐng)求
    manager- >put(request, post_param.toUtf8());
}

【3】獲取影子數(shù)據(jù)

前面4.3小節(jié)介紹了影子數(shù)據(jù)獲取接口。下面是對(duì)應(yīng)編寫(xiě)的代碼：

//查詢(xún)?cè)O(shè)備屬性
void Widget::Get_device_properties()
{
    //label_time
    QDateTime current_date_time =QDateTime::currentDateTime();

    QString current_date =current_date_time.toString("yyyy/MM/dd hh:mm:ss");
    ui- >label_time- >setAlignment(Qt::AlignHCenter|Qt::AlignVCenter);
    ui- >label_time- >setText(current_date);

    function_select=0;

    QString requestUrl;
    QNetworkRequest request;

    //設(shè)置請(qǐng)求地址
    QUrl url;

    //獲取token請(qǐng)求地址
    requestUrl = QString("https://%1:443/v5/iot/%2/devices/%3/shadow")
                 .arg(IP_ADDR)
            .arg(PROJECT_ID)
            .arg(device_id);


    //設(shè)置數(shù)據(jù)提交格式
    request.setHeader(QNetworkRequest::ContentTypeHeader, QVariant("application/json"));

    //設(shè)置token
    request.setRawHeader("X-Auth-Token",Token);

    //構(gòu)造請(qǐng)求
    url.setUrl(requestUrl);

    request.setUrl(url);

    //發(fā)送請(qǐng)求
    manager- >get(request);
}

【4】解析數(shù)據(jù)更新界面

//解析反饋結(jié)果
void Widget::replyFinished(QNetworkReply *reply)
{
    QString displayInfo;

    int statusCode = reply- >attribute(QNetworkRequest::HttpStatusCodeAttribute).toInt();

    //讀取所有數(shù)據(jù)
    QByteArray replyData = reply- >readAll();

    qDebug()< "狀態(tài)碼:"<

【5】下面命令給設(shè)備端

/// 像設(shè)備端發(fā)送命令
/// brief Widget::MQTT_Cmd_Send
/// param cmd
///
void  Widget::MQTT_Cmd_Send(QString cmd)
{
    //修改屬性
    function_select=13;

    QString requestUrl;
    QNetworkRequest request;

    //設(shè)置請(qǐng)求地址
    QUrl url;


    //修改屬性的地址
    requestUrl=QString("https://%1:443/v5/iot/%2/devices/%3/properties")
               .arg(IP_ADDR).arg(PROJECT_ID).arg(device_id);


    //設(shè)置數(shù)據(jù)提交格式
    request.setHeader(QNetworkRequest::ContentTypeHeader, QVariant("application/json"));

    //設(shè)置token
    request.setRawHeader("X-Auth-Token",Token);

    //構(gòu)造請(qǐng)求
    url.setUrl(requestUrl);

    request.setUrl(url);

    //打包請(qǐng)求參數(shù)賦值
    QString post_param=QString("{"services":{%1}}").arg(cmd);
    //發(fā)送請(qǐng)求
    manager- >put(request, post_param.toUtf8());
}

4.8 編譯Windows上位機(jī)

編譯之后的效果：

4.9 配置Android環(huán)境

如果想編譯Android手機(jī)APP，可以參考此章節(jié)配置。但是：生成Android手機(jī)APP必須要先自己配置Android環(huán)境，這個(gè)配置相對(duì)比較復(fù)雜。

配置Android環(huán)境可以參考教程： https://blog.csdn.net/xiaolong1126626497/article/details/117254453

【1】創(chuàng)建Android配置文件

創(chuàng)建完成。

【2】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？

從這里可以查看。

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-dirQTbuild-Smarts_Fishbowl_HuaWeiYunIot-Android_for_arm64_v8a_Clang_Qt_5_12_6_for_Android_ARM64_v8a-Releaseandroid-buildbuildoutputsapkdebug

4.10 交互命令

上位機(jī)給設(shè)備下發(fā)的命令：

len:140,Data:l$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/set/request_id=17f9bd7d-d81a-493c-94fa-5d7fc4d637a3{"services":{"lighting_led":1}}
len:139,Data:l$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/set/request_id=bc1d53f6-dd28-48f6-a39c-fea3f1c7c45c{"services":{"clean_motor":0}}
len:140,Data:l$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/set/request_id=2fb1619b-9d48-4bc2-9d07-054895275005{"services":{"oxygen_motor":1}}
len:139,Data:l$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/set/request_id=9b2b0c35-12ea-4c6a-a43d-496d229b1783{"services":{"water_motor":1}}
len:145,Data:l$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/set/request_id=f27f9be3-4e78-483b-82ae-d145ba78ce60{"services":{"oxygen_motor_time":1}}
len:136,Data:l$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/set/request_id=09f0831e-6e9b-4220-a3d0-25912c67b48e{"services":{"temp_max":1}}
len:149,Data:l$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/set/request_id=696f8046-fcf7-4307-b9a5-9604d31c8b94{"services":{"rtc_time":20240227162845}}

五、STM32設(shè)備端代碼設(shè)計(jì)

了解STM32F103的芯片配置：

5.1 硬件連線(xiàn)

1. ESP8266 WIFI接線(xiàn)
ATK-ESP8266串口WIFI模塊與STM32的串口2相連接。
PA2(TX)--RXD 模塊接收腳
PA3(RX)--TXD 模塊發(fā)送腳
GND---GND 地
VCC---VCC 3.3V

2. TFT 1.44 寸彩屏接線(xiàn)
GND   電源地
VCC   3.3v電源
SCL   接PC8（SCL）
SDA   接PC9（SDA）
RST   接PC10
DC    接PB7
CS    接PB8
BL	  接PB11
 
3. DS18B20溫度傳感器
VCC--3.3v
GND---GND
OUT---PB3 

4. SG90舵機(jī)-模擬魚(yú)缸換水-出水
VCC--- >5V
OUT--- >PA7
GND--- >GND

5. 水質(zhì)傳感器（ADC通道1）
VCC--- >5V
GND--- >GND
OUT--- >PA1

6. SG90舵機(jī)-模擬魚(yú)缸換水-進(jìn)水
OUT----PB5
GND---GND 地
VCC---5v


7. 魚(yú)缸水溫加熱--繼電器控制
GND----GND
VCC---3.3V
OUT---PB4

8. 增氧泵--繼電器控制
GND----GND
VCC---5V
OUT---PC11


9. PH值檢測(cè)
VCC--- >3.3V
GND--- >GND
OUT--- >PA4


10. 照明燈開(kāi)關(guān)
VCC--- >3.3V
GND--- >GND
OUT--- >PA6


11. 水位檢測(cè)
VCC--- >3.3V
GND--- >GND
OUT--- >PA5



13. 板載LED燈接線(xiàn)（這個(gè)不用接，這是開(kāi)發(fā)板本身的）
LED1---PA8
LED2---PD2

14. 板載按鍵接線(xiàn)（這個(gè)不用接，這是開(kāi)發(fā)板本身的）
K0---PA0 
K1---PC5 
K2---PA15

5.2 取模軟件使用

本地設(shè)備的LCD顯示屏上會(huì)顯示各種傳感器數(shù)據(jù)，需要用到中文、數(shù)字、字母。

這是軟件的設(shè)置頁(yè)面：

5.3 通信協(xié)議

STM32設(shè)備端與華為云服務(wù)器通信的協(xié)議：

//如果WIFI已經(jīng)連接到網(wǎng)絡(luò)
if(esp8266_connect)
{
    //組合JSON報(bào)文數(shù)據(jù)
    sprintf(data_buff,"{"services": [{"service_id": "stm32","properties":{"PH":%d,"water_quality":%d,"DS18B20":%.1f,"oxygen_motor_time":%d,"DS18B20_MAX":%d,"water_monitor":%d,"clean_motor":%d,"lighting_led":%d,"water_motor":%d,"oxygen_motor":%d}}]}",
            PH,percentage,DS18B20,oxygen_motor_time,DS18B20_MAX,water_monitor,clean_motor,lighting_led,water_motor,oxygen_motor);

    //上傳數(shù)據(jù)
    MQTT_PublishData(POST_TOPIC,data_buff,0);
    printf("更新一次數(shù)據(jù).rn"); 
}

手機(jī)APP向STM32下發(fā)的數(shù)據(jù)協(xié)議：

len:140,Data:l$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/set/request_id=17f9bd7d-d81a-493c-94fa-5d7fc4d637a3{"services":{"lighting_led":1}}
len:139,Data:l$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/set/request_id=bc1d53f6-dd28-48f6-a39c-fea3f1c7c45c{"services":{"clean_motor":0}}
len:140,Data:l$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/set/request_id=2fb1619b-9d48-4bc2-9d07-054895275005{"services":{"oxygen_motor":1}}
len:139,Data:l$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/set/request_id=9b2b0c35-12ea-4c6a-a43d-496d229b1783{"services":{"water_motor":1}}
len:145,Data:l$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/set/request_id=f27f9be3-4e78-483b-82ae-d145ba78ce60{"services":{"oxygen_motor_time":1}}
len:136,Data:l$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/set/request_id=09f0831e-6e9b-4220-a3d0-25912c67b48e{"services":{"temp_max":1}}
len:149,Data:l$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/set/request_id=696f8046-fcf7-4307-b9a5-9604d31c8b94{"services":{"rtc_time":20240227162845}}

5.4 按鍵的功能說(shuō)明

開(kāi)發(fā)板自帶了4個(gè)按鍵，其中第2是個(gè)RST 是復(fù)位鍵、另外3個(gè)按鍵是可編程的獨(dú)立按鍵。

按鍵1 功能：顯示翻頁(yè)。

按鍵2 功能：啟動(dòng)-SG90電機(jī)。

按鍵3: 功能：開(kāi)啟或關(guān)閉照明燈。

詳細(xì)代碼如下：

key=KEY_Scan();
if(key)printf("key=%drn",key);

//按下按鍵1進(jìn)行翻頁(yè)
if(key==1)
{
    Lcd_Clear(0); //清屏為黑色

    page++;
    if(page >=2)page=0;
    if(page==0)
    {
        page_1();
    }
    else 
    {
        page_2();
    }          
}

//按下按鍵2控制照明燈打開(kāi)
else if(key==2)
{
    lighting_led=!lighting_led;
}
//按下按鍵3控制  控制
else if(key==3)
{
    //清洗3次
    open_clean_motor();
    close_clean_motor();
    delay_ms(1000);
    open_clean_motor();
    close_clean_motor();
    delay_ms(1000);
    open_clean_motor();
    close_clean_motor();
}

5.5 自動(dòng)模式控制邏輯

在while(1)循環(huán)里，每1秒鐘的周期整體執(zhí)行一次。讀取傳感器的數(shù)據(jù)，處理，上傳到華為云IOT平臺(tái)。

如果檢測(cè)到水質(zhì)超過(guò)閥值，會(huì)啟用換水功能自動(dòng)換水。

如果檢測(cè)到溫度低于設(shè)置閥值，會(huì)啟用加熱功能自動(dòng)加熱升溫。

如果檢測(cè)到充氧時(shí)間到達(dá)，會(huì)啟用充氧功能自動(dòng)充氧。

在LCD顯示屏上會(huì)實(shí)時(shí)當(dāng)前檢測(cè)到所有數(shù)據(jù)。

具體代碼如下：

//輪詢(xún)時(shí)間到達(dá)
if(time_cnt >20)
{
    time_cnt=0;
    LED1=!LED1;

    //--------------------------------采集數(shù)據(jù)--------------------------------

    //讀取水溫度
    DS18B20_int=DS18B20_Get_Temp();
    //轉(zhuǎn)換溫度為浮點(diǎn)數(shù)
    sprintf(mqtt_message,"%d.%d",DS18B20_int >>4,DS18B20_int&0xF);   
    DS18B20=atof(mqtt_message);


    //讀取水質(zhì)
    //水質(zhì):   純凈水300多   自來(lái)水800多   直接純牛奶2000
    water_quality=GetAvgAdcCHxDATA(1);
    percentage = water_quality / 3000.0 * 100.0;

    //讀取PH值
    PH=GetAvgAdcCHxDATA(4);
    if(PH >=4000)PH=5;

    //讀取水位
    //水越深值越大，最大值1640  
    water_monitor=GetAvgAdcCHxDATA(5);
    water_monitor= water_monitor / 1640.0 * 100.0;

    //--------------------------------下次充氧時(shí)間倒計(jì)時(shí)計(jì)算--------------------------------
    if(oxygen_food_sec<=0)
    {
        //默認(rèn)充氧5秒
        oxygen_motor=1;
        DelayMs(5000);
        oxygen_motor=0;

        //時(shí)間歸位
        oxygen_food_sec=oxygen_motor_time*60;
    }

    //水質(zhì)太差 就啟動(dòng)換水
    if(percentage >80)
    {
        //正轉(zhuǎn)  換水電機(jī)
        open_water_motor();
    }
    else
    {
        //--反轉(zhuǎn)  換水電機(jī)
        close_water_motor();
    }                  


    //顯示頁(yè)面1
    if(page==0)
    {
        //實(shí)時(shí)時(shí)間與日期
        Gui_DrawFont_GBK16(16*1,16*6+2,WHITE,0,(u8*)date_buff);
        Gui_DrawFont_GBK16(16*1+8,16*7+2,WHITE,0,(u8*)time_buff);

        //顯示溫度
        sprintf(mqtt_message,"%4.1fC",DS18B20);              
        Gui_DrawFont_GBK16(72,16*0+2,WHITE,0,(u8*)mqtt_message);
        // printf("%srn",mqtt_message);

        //顯示水質(zhì)
        sprintf(mqtt_message,"%4d%%",percentage);              
        Gui_DrawFont_GBK16(72,16*1+2,WHITE,0,(u8*)mqtt_message);


        //PH值
        sprintf(mqtt_message,"%4d",PH);              
        Gui_DrawFont_GBK16(72,16*2+2,WHITE,0,(u8*)mqtt_message);

        //充氧間隔
        sprintf(mqtt_message,"%4dm",oxygen_motor_time);              
        Gui_DrawFont_GBK16(72,16*3+2,WHITE,0,(u8*)mqtt_message);

        //恒溫溫度
        sprintf(mqtt_message,"%4dC",DS18B20_MAX); 
        Gui_DrawFont_GBK16(72,16*4+2,WHITE,0,(u8*)mqtt_message);  

        //水位距離
        sprintf(mqtt_message,"%4d%%",water_monitor);              
        Gui_DrawFont_GBK16(72,16*5+2,WHITE,0,(u8*)mqtt_message);     
    }

    else if(page==1)
    {
        //實(shí)時(shí)時(shí)間與日期
        Gui_DrawFont_GBK16(16*0,16*2+2,WHITE,0,(u8*)date_buff);
        Gui_DrawFont_GBK16(16*0+8,16*3+2,WHITE,0,(u8*)time_buff);


        char *p=format_time(oxygen_food_sec);
        Gui_DrawFont_GBK16(0,16*5+2,WHITE,0,(u8*)p);  
    }



    //恒溫判斷. 如果小于溫度閥值
    if(DS18B20< DS18B20_MAX)
    {
        temp_heat=1; //開(kāi)啟加熱
    }
    else
    {
        temp_heat=0; //停止加熱
    }


    //如果WIFI已經(jīng)連接到網(wǎng)絡(luò)
    if(esp8266_connect)
    {
        //組合JSON報(bào)文數(shù)據(jù)
        sprintf(data_buff,"{"services": [{"service_id": "stm32","properties":{"PH":%d,"water_quality":%d,"DS18B20":%.1f,"oxygen_motor_time":%d,"DS18B20_MAX":%d,"water_monitor":%d,"clean_motor":%d,"lighting_led":%d,"water_motor":%d,"oxygen_motor":%d}}]}",
                PH,percentage,DS18B20,oxygen_motor_time,DS18B20_MAX,water_monitor,clean_motor,lighting_led,water_motor,oxygen_motor);

        //上傳數(shù)據(jù)
        MQTT_PublishData(POST_TOPIC,data_buff,0);
        printf("更新一次數(shù)據(jù).rn"); 
    }
}

5.6 手機(jī)APP遠(yuǎn)程控制

如果STM32收到APP遠(yuǎn)程下發(fā)的控制指令之后，會(huì)進(jìn)行判斷處理。

具體代碼如下：

// 接收WIFI返回的數(shù)據(jù)
if(USART2_RX_FLAG)
{
    USART2_RX_BUFFER[USART2_RX_CNT]='?';

    printf("WIFI收到數(shù)據(jù):rn");
    //向串口打印服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)
    for(i=0;i< USART2_RX_CNT;i++)
    {
        printf("%c",USART2_RX_BUFFER[i]);
    }

    #if 0

    $oc/devices/640ee9ee40773741f9fb55cb_dev1/sys/properties/set/request_id=8401c98b-268e-4382-82fd-b69d78275020{"services":{"motor_food":1}}
    $oc/devices/640ee9ee40773741f9fb55cb_dev1/sys/properties/set/request_id=22e6e1ff-3e5c-4a25-bbbf-fd4e8f314a68{"services":{"led_sw":1}}
    $oc/devices/640ee9ee40773741f9fb55cb_dev1/sys/properties/set/request_id=a15b8f8d-06cf-4597-8cd9-f92e3e0a7b4f{"services":{"motor_oxygen":1}}
    $oc/devices/640ee9ee40773741f9fb55cb_dev1/sys/properties/set/request_id=c5b708d8-7c58-43c8-9943-64e25fe6f4df{"services":{"motor_water":1}}
    $oc/devices/640ee9ee40773741f9fb55cb_dev1/sys/properties/set/request_id=852659ce-183c-42bf-b896-f9c1e960f405{"services":{"time_food":1}}
    $oc/devices/640ee9ee40773741f9fb55cb_dev1/sys/properties/set/request_id=e401d20d-8c10-453d-b1cf-ba7c97a66f7d{"services":{"oxygen_food":1}}
    $oc/devices/640ee9ee40773741f9fb55cb_dev1/sys/properties/set/request_id=dd10158b-3da0-45a2-be68-27ddb14a797c{"services":{"temp_max":15}}

    #endif

    if(USART2_RX_CNT >5)
    {
        //開(kāi)  照明燈
        if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""lighting_led":1"))
        {
            lighting_led=1;
        }
        //關(guān)  照明燈
        else if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""lighting_led":0"))
        {
            lighting_led=0;

        }
        //開(kāi)  換水電機(jī)
        else if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""water_motor":1"))
        {
            //--反轉(zhuǎn)  換水電機(jī)
            close_water_motor();
        }
        //關(guān)  換水電機(jī)
        else if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""water_motor":0"))
        {
            //正轉(zhuǎn)  換水電機(jī)
            open_water_motor();
        }
        //開(kāi)  充氧電機(jī)
        else if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""oxygen_motor":1"))
        {
            oxygen_motor=1;
        }
        //關(guān)  充氧電機(jī)
        else if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""oxygen_motor":0"))
        {
            oxygen_motor=0;
        }
        //開(kāi)   換水電機(jī)
        else if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""clean_motor":1"))
        {
            //--反轉(zhuǎn)  換水電機(jī)-出水
            close_clean_motor();
        }
        //關(guān)   換水電機(jī)-出水
        else if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""clean_motor":0"))
        {
            //正轉(zhuǎn)   換水電機(jī)-出水
            open_clean_motor();
        }
        //充氧時(shí)間間隔
        else if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""oxygen_motor_time":"))
        {
            char *p=strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""oxygen_motor_time":");
            oxygen_motor_time=atoi(p+20);

            oxygen_food_sec = oxygen_motor_time*60; //轉(zhuǎn)為秒單位
            printf("oxygen_motor_time=%drn",oxygen_motor_time);
        }
        //加熱溫度上限閥值
        else if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""temp_max":"))
        {
            char *p=strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""temp_max":");
            DS18B20_MAX=atoi(p+11);
            printf("DS18B20_MAX=%drn",DS18B20_MAX);
        }
        else if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""rtc_time":"))
        {
            char *p=strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""rtc_time":");
            p+=11; //向后偏移,指向正確的時(shí)間
            char *time=p;
            int tm_sec;  //秒
            int tm_min;  //分
            int tm_hour; //時(shí)
            int tm_mday; //日
            int tm_mon;  //月
            int tm_year; //年
            tm_year=(time[0]-48)*1000+(time[1]-48)*100+(time[2]-48)*10+(time[3]-48)*1;
            tm_mon=(time[4]-48)*10+(time[5]-48)*1;
            tm_mday=(time[6]-48)*10+(time[7]-48)*1;
            tm_hour=(time[8]-48)*10+(time[9]-48)*1;
            tm_min=(time[10]-48)*10+(time[11]-48)*1;
            tm_sec=(time[12]-48)*10+(time[13]-48)*1;
            SetRtcTime(tm_year,tm_mon,tm_mday,tm_hour,tm_min,tm_sec);
            printf("RTC時(shí)間設(shè)置成功:%d-%d-%d %d:%d:%drn",tm_year,tm_mon,tm_mday,tm_hour,tm_min,tm_sec);
        }

        //下發(fā)指令請(qǐng)求回應(yīng)給服務(wù)器
        if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],"properties/set/request_id"))
        {
            char *p=NULL;
            p=strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],"request_id");
            if(p)
            {        
                //解析數(shù)據(jù)
                //$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/get/request_id=5f359b5c-542f-460e-9f51-85e82150ff4a{"service_id":"gps"} 
                strncpy(request_id,p,47);      
            }

            //上報(bào)數(shù)據(jù)
            sprintf(mqtt_message,"{"result_code": 0,"result_desc": "success"}");

            sprintf(data_buff,"$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/set/response/%s",
                    request_id);

            MQTT_PublishData(data_buff,mqtt_message,0);

            printf("發(fā)布主題:%srn",data_buff);
            printf("發(fā)布數(shù)據(jù):%srn",mqtt_message);
        }      
    }
    USART2_RX_CNT=0;
    USART2_RX_FLAG=0;
}

5.7 KEIL工程

六、使用STM32代碼的流程以及注意事項(xiàng)

6.1 第一步

照著設(shè)計(jì)文檔，買(mǎi)回來(lái)硬件模塊。然后照著第五章節(jié)的第1小節(jié)（5.1章節(jié)）的硬件連線(xiàn)說(shuō)明，將模塊與STM32開(kāi)發(fā)板之間連接好線(xiàn)。

注意：LCD顯示屏，直接插上去就行了，買(mǎi)的開(kāi)發(fā)板上本身就有排母，照著接，看準(zhǔn)開(kāi)發(fā)板板子上的絲印說(shuō)明。

6.2 第二步

將Android手機(jī)APP安裝到自己的Android手機(jī)上，打開(kāi)手機(jī)APP，點(diǎn)擊更新Token按鈕，點(diǎn)擊更新數(shù)據(jù)，然后就可以了。（這時(shí)候無(wú)法點(diǎn)擊控制按鈕，點(diǎn)擊會(huì)報(bào)錯(cuò)，因?yàn)樵O(shè)備沒(méi)有在線(xiàn)，無(wú)法進(jìn)行遠(yuǎn)程控制設(shè)備，這是正常的）

6.3 第三步

使用手機(jī)開(kāi)一個(gè)熱點(diǎn)。
（1）名字設(shè)置為： abc
（2）密碼設(shè)置為：12345678

注意事項(xiàng)：
WIFI頻段設(shè)置為：2.4GHZ

千萬(wàn)注意：熱點(diǎn)的名字，密碼，頻段一點(diǎn)要設(shè)置正確。否則，到時(shí)候，ESP8266-WIFI連接不上。 ESP8266 只能連接2.4GHZ的WIFI。

6.4 第四步

打STM32的keil工程，編譯代碼、然后，使用USB線(xiàn)將開(kāi)發(fā)板的左邊的USB口(串口1)與電腦的USB連接，打開(kāi)程序下載軟件下載程序。

具體下載過(guò)程看下面圖：

打開(kāi)程序下載軟件：

6.5 第五步

下載成功之后，本地的LCD顯示屏?xí)@示硬件的初始化過(guò)程。比如：ESP8266的初始化過(guò)程，以及WIFI熱點(diǎn)的連接過(guò)程。

如何提示ESP8266-錯(cuò)誤，那么就認(rèn)真檢查WIFI接線(xiàn)。

如果顯示W(wǎng)IFI連接失敗，請(qǐng)認(rèn)真檢查第三步。

如果一切正常，就進(jìn)入了程序主界面。

這時(shí)候，打開(kāi)手機(jī)APP，也能看到設(shè)備的最新數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊控制按鈕，也能控制設(shè)備了。

到此，恭喜你，整個(gè)項(xiàng)目已經(jīng)完成開(kāi)發(fā)。

七、制作過(guò)程

串口調(diào)試助手：

WIFI模式:STA+TCP客戶(hù)端
Connect_WIFI熱點(diǎn)名稱(chēng):abc
Connect_WIFI熱點(diǎn)密碼:12345678
TCP服務(wù)器端口號(hào):1883
TCP服務(wù)器IP地址:117.78.5.125
ESP8266成功連接上熱點(diǎn)...
準(zhǔn)備連接MQTT服務(wù)器...
0x20 0x2 0 0 服務(wù)器連接成功.

八、STM32完整代碼

下面是main.c文件的完整代碼。

#include "stm32f10x.h"
#include "led.h"
#include "delay.h"
#include "key.h"
#include "usart.h"
#include < string.h >
#include "timer.h"
#include "esp8266.h"
#include "oled.h"
#include "adc.h"
#include < string.h >
#include < stdlib.h >
#include "font.h"
#include "mqtt.h"
#include "ds18b20.h"
#include "rtc.h"
#include "hardware.h"


//物聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器的設(shè)備信息
#define MQTT_ClientID "65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1_0_0_2024022705"
#define MQTT_UserName "65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1"
#define MQTT_PassWord "91c783515515d883c533df05ef0e15ed526e583cfb141de54e9ba1545fba0513"

//訂閱與發(fā)布的主題
#define SET_TOPIC  "$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/messages/down"  //訂閱
#define POST_TOPIC "$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/report"  //發(fā)布

//設(shè)置連接的路由器信息
#define CONNECT_WIFI  "abc"   //將要連接的路由器名稱(chēng) --不要出現(xiàn)中文、空格等特殊字符
#define CONNECT_PASS "12345678"       //將要連接的路由器密碼

#define CONNECT_SERVER_IP "117.78.5.125"   //服務(wù)器IP地址
#define CONNECT_SERVER_PORT 1883            //服務(wù)器端口號(hào)


//JTAG模式設(shè)置,用于設(shè)置JTAG的模式
//mode:jtag,swd模式設(shè)置;00,全使能;01,使能SWD;10,全關(guān)閉;	   
#define JTAG_SWD_DISABLE   0X02
#define SWD_ENABLE         0X01
#define JTAG_SWD_ENABLE    0X00		  
void JTAG_Set(u8 mode)
{
	u32 temp;
	temp=mode;
	temp< <=25;
	RCC- >APB2ENR|=1< 0;     //開(kāi)啟輔助時(shí)鐘	   
	AFIO- >MAPR&=0XF8FFFFFF; //清除MAPR的[26:24]
	AFIO- >MAPR|=temp;       //設(shè)置jtag模式
}


char request_id[100];
char mqtt_message[100];

//WIFI發(fā)送數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)域
char data_buff[300];

char time_buff[50];
char date_buff[50];

double DS18B20;//    環(huán)境溫度
int DS18B20_int;//    環(huán)境溫度

int DS18B20_MAX=15;   //加熱溫度上限閥值:  DS18B20_MAX;

int oxygen_motor_time=5; //充氧時(shí)間間隔:  oxygen_motor_time
int oxygen_food_sec=300; // 充氧時(shí)間間隔 秒

int water_quality=0;    //渾濁度檢測(cè)  水質(zhì)狀態(tài): 渾濁度檢測(cè);
int led_sw=0; //氛圍燈開(kāi)關(guān)
int ledNumber=1; //LED燈的編號(hào)
int percentage=0; //水質(zhì)

int water_monitor; //水位檢測(cè)

u32 SecCnt=0;

int PH;  //PH值檢測(cè)


/*
函數(shù)功能: 定時(shí)器1的更新中斷服務(wù)函數(shù)  模擬RTC
*/
void TIM1_UP_IRQHandler(void)
{
    //1秒鐘進(jìn)來(lái)一次
    if(TIM1- >SR&1< 0)
    {
        //記錄時(shí)間
        SecCnt++;
        
        
        GetRtcTime(SecCnt); //轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)時(shí)間

        sprintf(time_buff,"%02d:%02d:%02d",rtc_time.tm_hour,rtc_time.tm_min,rtc_time.tm_sec);
        sprintf(date_buff,"%02d-%02d-%02d",rtc_time.tm_year,rtc_time.tm_mon,rtc_time.tm_mday);
        
          //倒計(jì)時(shí)
        if(oxygen_food_sec >0)oxygen_food_sec--;  
        
    }
    TIM1- >SR=0;
}



/*
這個(gè)函數(shù)接受一個(gè)整數(shù)參數(shù)（秒數(shù)），并返回一個(gè)指向固定長(zhǎng)度字符串的指針。
使用 sprintf 函數(shù)將小時(shí)、分鐘和秒格式化為 HH:MM:SS 的字符串，并將其存儲(chǔ)在 result 數(shù)組中，最后將其作為返回值返回。

在主函數(shù)中，程序要求用戶(hù)輸入秒數(shù)，調(diào)用 format_time 函數(shù)將其轉(zhuǎn)換為格式化后的時(shí)分秒字符串，并將其打印輸出。

注意，這個(gè)程序假設(shè)用戶(hù)輸入的秒數(shù)不超過(guò)一天（86400秒）。如果需要處理更長(zhǎng)的時(shí)間單位，需要修改 format_time 函數(shù)的實(shí)現(xiàn)。

*/
char* format_time(int seconds) 
{
    static char result[9];  // 存儲(chǔ)結(jié)果的字符串，固定長(zhǎng)度為8（HH:MM:SS?）

    int minutes = seconds / 60;
    seconds = seconds % 60;

    int hours = minutes / 60;
    minutes = minutes % 60;

    sprintf(result, "%02d:%02d:%02d", hours, minutes, seconds);
    
   // printf("seconds:%drn",seconds);
    return result;
}



/*
實(shí)時(shí)水溫水質(zhì)濁度投喂間隔充氧間隔恒溫溫度下次投喂時(shí)間下次充氧時(shí)間水位距離
*/
//頁(yè)面1
void page_1()
{
   //實(shí)時(shí)水溫
   LCD_ShowChineseFont(0,0+2,16,HZ_FONT_16[0],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*1,0+2,16,HZ_FONT_16[1],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*2,0+2,16,HZ_FONT_16[2],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*3,0+2,16,HZ_FONT_16[3],RED,0);
     
   //水質(zhì)濁度
   LCD_ShowChineseFont(0,16*1+2,16,HZ_FONT_16[4],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*1,16*1+2,16,HZ_FONT_16[5],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*2,16*1+2,16,HZ_FONT_16[6],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*3,16*1+2,16,HZ_FONT_16[7],RED,0);
   
   //PH值
   Gui_DrawFont_GBK16(0,16*2+2,RED,0,(u8*)"PH");
    
   //充氧間隔
   LCD_ShowChineseFont(0,16*3+2,16,HZ_FONT_16[12],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*1,16*3+2,16,HZ_FONT_16[13],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*2,16*3+2,16,HZ_FONT_16[14],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*3,16*3+2,16,HZ_FONT_16[15],RED,0);

   //恒溫溫度
   LCD_ShowChineseFont(0,16*4+2,16,HZ_FONT_16[16],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*1,16*4+2,16,HZ_FONT_16[17],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*2,16*4+2,16,HZ_FONT_16[18],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*3,16*4+2,16,HZ_FONT_16[19],RED,0);
   
   //魚(yú)缸水位
   LCD_ShowChineseFont(0,16*5+2,16,HZ_FONT_16[22],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*1,16*5+2,16,HZ_FONT_16[23],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*2,16*5+2,16,HZ_FONT_16[32],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*3,16*5+2,16,HZ_FONT_16[33],RED,0);
   
}



//頁(yè)面2
void page_2()
{
   
  //當(dāng)前實(shí)時(shí)時(shí)間
   LCD_ShowChineseFont(0,16*1+2,16,HZ_FONT_16[20],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*1,16*1+2,16,HZ_FONT_16[21],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*2,16*1+2,16,HZ_FONT_16[22],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*3,16*1+2,16,HZ_FONT_16[23],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*4,16*1+2,16,HZ_FONT_16[24],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*5,16*1+2,16,HZ_FONT_16[25],RED,0);
    
   //下次充氧時(shí)間
   LCD_ShowChineseFont(0,16*4+2,16,HZ_FONT_16[26],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*1,16*4+2,16,HZ_FONT_16[27],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*2,16*4+2,16,HZ_FONT_16[28],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*3,16*4+2,16,HZ_FONT_16[29],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*4,16*4+2,16,HZ_FONT_16[30],RED,0);
   LCD_ShowChineseFont(16*5,16*4+2,16,HZ_FONT_16[31],RED,0);
 
}



int main()
{
    u8 key;
    u8 i;
    u32 time_cnt=0;
    u32 timer_hour_cnt=0; //記錄定時(shí)的時(shí)間
    u8 page=0;  //翻頁(yè)
    
    u8 run_state=0;
    u8 esp8266_connect=0; //連接狀態(tài)  1表示連接  0表示未連接
    
    
    //釋放PA15
    JTAG_Set(JTAG_SWD_DISABLE); 
    
    
    //板載LED初始化
    LED_Init();
    //板載按鍵初始化
    KEY_Init();
    //串口1初始化，用于打印
    USART1_Init(115200);
    
    
    //串口2初始化: 
    USART2_Init(115200);//串口-WIFI
    TIMER2_Init(72,20000); //超時(shí)時(shí)間20ms
    
    //LCD顯示屏初始化
    Lcd_Init(); //LCD初始化
    Lcd_Clear(0); //清屏為黑色
    LCD_LED_SET;//通過(guò)IO控制背光亮（通過(guò)這個(gè)引腳控制顯示屏開(kāi)關(guān)）
    
    //ADC初始化  水質(zhì)狀態(tài)、PH值檢測(cè)、水位
    AdcInit(); 
    
    //其他硬件初始化
    hardware_init();
    
    //DS18B20--溫度傳感器初始化
    DS18B20_Init(); 
    
	
    #if 1
    
    //----------------------------------------------初始化ESP8266-WIFI模塊----------------------------------
    //清屏為黑色
    Lcd_Clear(0); 
    Gui_DrawFont_GBK16(0,16*0+2,WHITE,0,(u8*)"WIFI Init...");
    for(i=0;i< 10;i++)
    {
        if(ESP8266_Init()==0)
        {
            Gui_DrawFont_GBK16(0,16*0+2,WHITE,0,(u8*)"WIFI OK...");
            run_state=1;
            break;
        }
        else
        {
            Gui_DrawFont_GBK16(0,16*0+2,WHITE,0,(u8*)"WIFI ERROR...");
            run_state=0;
            printf("ESP8266硬件檢測(cè)錯(cuò)誤.n");  
        }
    }
  
    
   //如果初始化成功。就去連接指定的熱點(diǎn)。
   if(run_state)
   {
       Gui_DrawFont_GBK16(0,16*1+2,WHITE,0,(u8*)"Connect WIFI...");
       
       printf("ESP8266硬件正常。準(zhǔn)備連接WIFI熱點(diǎn)(必須2.4GHZ)....rn");
       printf("準(zhǔn)備連接熱點(diǎn)名稱(chēng):%s  密碼:%srn",CONNECT_WIFI,CONNECT_PASS);
 
       
       Gui_DrawFont_GBK16(0,16*2+2,WHITE,0,(u8*)CONNECT_WIFI);
       Gui_DrawFont_GBK16(0,16*3+2,WHITE,0,(u8*)CONNECT_PASS);
       
       
 AA:        
       //開(kāi)始連接熱點(diǎn)
       run_state=ESP8266_STA_TCP_Client_Mode(CONNECT_WIFI,CONNECT_PASS,CONNECT_SERVER_IP,CONNECT_SERVER_PORT,1);
       
       //如果為真, 就表示連接錯(cuò)誤
       if(run_state)
       {
           printf("熱點(diǎn)連接失敗:正在重試...rn");
           printf("注意: ESP8266只支持2.4GHZ頻段的WiFi. 供電要穩(wěn)定.rn");
           Gui_DrawFont_GBK16(0,16*4+2,WHITE,0,(u8*)"Connect Error..");
           goto AA;
       }

       Gui_DrawFont_GBK16(0,16*4+2,WHITE,0,(u8*)"Connect Success");
       
       printf("ESP8266成功連接上熱點(diǎn)...rn");
         
       printf("準(zhǔn)備連接MQTT服務(wù)器...rn");
       
       //清屏為黑色
       Lcd_Clear(0); 
       Gui_DrawFont_GBK16(0,16*1+2,WHITE,0,(u8*)"                ");
       Gui_DrawFont_GBK16(0,16*0+2,WHITE,0,(u8*)"Connect IOT MQTT");
       
    
        //2. MQTT協(xié)議初始化	
        MQTT_Init(); 

         
        //3. 連接服務(wù)器  
        for(i=0;i< 5;i++)
        {
            if(MQTT_Connect(MQTT_ClientID,MQTT_UserName,MQTT_PassWord)==0)
            {
                esp8266_connect=1;
                run_state=1;
                break;
            }
            run_state=0;
            Gui_DrawFont_GBK16(0,16*1+2,WHITE,0,(u8*)"                ");
            Gui_DrawFont_GBK16(0,16*1+2,WHITE,0,(u8*)"Connect Error");
            printf("服務(wù)器連接失敗,正在重試...rn");
            delay_ms(500);
        }
        
        
        //如果服務(wù)器已連接
        if(esp8266_connect)
        {
            esp8266_connect=0;
            
            Gui_DrawFont_GBK16(0,16*1+2,WHITE,0,(u8*)"                ");
            Gui_DrawFont_GBK16(0,16*1+2,WHITE,0,(u8*)"Connect Success");
        
            
            printf("服務(wù)器連接成功.rn");
            
            printf("準(zhǔn)備訂閱主題...rn");
            //3. 訂閱主題
            if(MQTT_SubscribeTopic(SET_TOPIC,0,1))
            {
               printf("主題訂閱失敗.rn");
               Gui_DrawFont_GBK16(0,16*2+2,WHITE,0,(u8*)"                ");
               Gui_DrawFont_GBK16(0,16*2+2,WHITE,0,(u8*)"TOPIC Sub ERROR"); 
               goto AA;
            }
            else
            {
               Gui_DrawFont_GBK16(0,16*2+2,WHITE,0,(u8*)"                ");
               Gui_DrawFont_GBK16(0,16*2+2,WHITE,0,(u8*)"TOPIC Sub OK.");
               printf("主題訂閱成功.rn");
               
               //表示W(wǎng)IFI連接成功                
               esp8266_connect=1;
                
            } 
        }
        else
        {
            printf("服務(wù)器連接失敗.請(qǐng)保證WIFI能夠連接互聯(lián)網(wǎng).rn");
            
            Gui_DrawFont_GBK16(0,16*1+2,WHITE,0,(u8*)"                ");
            Gui_DrawFont_GBK16(0,16*1+2,WHITE,0,(u8*)"Connect ERROR");
            Gui_DrawFont_GBK16(0,16*2+2,WHITE,0,(u8*)"NET ERROR");
            
            //視覺(jué)停留
            delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);delay_ms(1000);
        }     
   }
  #endif
   
   
   SetRtcTime(2023,03,22,22,22,10); //設(shè)置時(shí)間	  
   
    //定時(shí)器初始化。1秒中斷一次，為了方便計(jì)時(shí)
   TIMER1_Init(7200,15000); //1000000us   1000000us

   
   //清屏為黑色
   Lcd_Clear(0);  
   
   
   //復(fù)位 正轉(zhuǎn)   換水電機(jī)-出水
   open_clean_motor(); 
   //復(fù)位 正轉(zhuǎn)  換水電機(jī)
   open_water_motor();
   
   //默認(rèn)顯示頁(yè)面1
   page_1();
   
   while(1)
   {
        //---------------------------------按鍵檢測(cè)---------------------------------
        key=KEY_Scan();
        if(key)printf("key=%drn",key);
          
        //按下按鍵1進(jìn)行翻頁(yè)
        if(key==1)
        {
            Lcd_Clear(0); //清屏為黑色
            
            page++;
            if(page >=2)page=0;
            if(page==0)
            {
                  page_1();
            }
            else 
            {
                  page_2();
            }          
        }
        
        //按下按鍵2控制照明燈打開(kāi)
        else if(key==2)
        {
            lighting_led=!lighting_led;
        }
        //按下按鍵3控制  控制魚(yú)缸清洗
        else if(key==3)
        {
            //清洗3次
            open_clean_motor();
            close_clean_motor();
            delay_ms(1000);
            open_clean_motor();
            close_clean_motor();
            delay_ms(1000);
            open_clean_motor();
            close_clean_motor();
        }
         
        
        //輪詢(xún)時(shí)間到達(dá)
        if(time_cnt >20)
        {
            time_cnt=0;
            LED1=!LED1;
            
            //--------------------------------采集數(shù)據(jù)--------------------------------
            
            //讀取水溫度
            DS18B20_int=DS18B20_Get_Temp();
            //轉(zhuǎn)換溫度為浮點(diǎn)數(shù)
            sprintf(mqtt_message,"%d.%d",DS18B20_int >>4,DS18B20_int&0xF);   
            DS18B20=atof(mqtt_message);
            
            
            //讀取水質(zhì)
            //水質(zhì):   純凈水300多   自來(lái)水800多   直接純牛奶2000
            water_quality=GetAvgAdcCHxDATA(1);
            percentage = water_quality / 3000.0 * 100.0;
            
             //讀取PH值
            PH=GetAvgAdcCHxDATA(4);
            if(PH >=4000)PH=5;
            
             //讀取水位
            //水越深值越大，最大值1640  
            water_monitor=GetAvgAdcCHxDATA(5);
            water_monitor= water_monitor / 1640.0 * 100.0;
            
            //--------------------------------下次充氧時(shí)間倒計(jì)時(shí)計(jì)算--------------------------------
            if(oxygen_food_sec<=0)
            {
                //默認(rèn)充氧5秒
                oxygen_motor=1;
                DelayMs(5000);
                oxygen_motor=0;
                
                //時(shí)間歸位
                oxygen_food_sec=oxygen_motor_time*60;
            }
               
            //水質(zhì)太差 就啟動(dòng)換水
            if(percentage >80)
            {
                //正轉(zhuǎn)  換水電機(jī)
                open_water_motor();
            }
            else
            {
                //--反轉(zhuǎn)  換水電機(jī)
                close_water_motor();
            }                  
             
            
            //顯示頁(yè)面1
            if(page==0)
            {
                //實(shí)時(shí)時(shí)間與日期
                Gui_DrawFont_GBK16(16*1,16*6+2,WHITE,0,(u8*)date_buff);
                Gui_DrawFont_GBK16(16*1+8,16*7+2,WHITE,0,(u8*)time_buff);
                 
                //顯示溫度
                sprintf(mqtt_message,"%4.1fC",DS18B20);              
                Gui_DrawFont_GBK16(72,16*0+2,WHITE,0,(u8*)mqtt_message);
                // printf("%srn",mqtt_message);

                //顯示水質(zhì)
                sprintf(mqtt_message,"%4d%%",percentage);              
                Gui_DrawFont_GBK16(72,16*1+2,WHITE,0,(u8*)mqtt_message);

                
                //PH值
                sprintf(mqtt_message,"%4d",PH);              
                Gui_DrawFont_GBK16(72,16*2+2,WHITE,0,(u8*)mqtt_message);
                
                //充氧間隔
                sprintf(mqtt_message,"%4dm",oxygen_motor_time);              
                Gui_DrawFont_GBK16(72,16*3+2,WHITE,0,(u8*)mqtt_message);
                
                //恒溫溫度
                sprintf(mqtt_message,"%4dC",DS18B20_MAX); 
                Gui_DrawFont_GBK16(72,16*4+2,WHITE,0,(u8*)mqtt_message);  

                //水位距離
                sprintf(mqtt_message,"%4d%%",water_monitor);              
                Gui_DrawFont_GBK16(72,16*5+2,WHITE,0,(u8*)mqtt_message);     
            }
            
            else if(page==1)
            {
                //實(shí)時(shí)時(shí)間與日期
                Gui_DrawFont_GBK16(16*0,16*2+2,WHITE,0,(u8*)date_buff);
                Gui_DrawFont_GBK16(16*0+8,16*3+2,WHITE,0,(u8*)time_buff);
                 
               
                char *p=format_time(oxygen_food_sec);
                Gui_DrawFont_GBK16(0,16*5+2,WHITE,0,(u8*)p);  
            }
            
            
            
            //恒溫判斷. 如果小于溫度閥值
            if(DS18B20< DS18B20_MAX)
            {
                temp_heat=1; //開(kāi)啟加熱
            }
            else
            {
                temp_heat=0; //停止加熱
            }
        
 
            //如果WIFI已經(jīng)連接到網(wǎng)絡(luò)
            if(esp8266_connect)
            {
                //組合JSON報(bào)文數(shù)據(jù)
                sprintf(data_buff,"{"services": [{"service_id": "stm32","properties":{"PH":%d,"water_quality":%d,"DS18B20":%.1f,"oxygen_motor_time":%d,"DS18B20_MAX":%d,"water_monitor":%d,"clean_motor":%d,"lighting_led":%d,"water_motor":%d,"oxygen_motor":%d}}]}",
                PH,percentage,DS18B20,oxygen_motor_time,DS18B20_MAX,water_monitor,clean_motor,lighting_led,water_motor,oxygen_motor);
                
                //上傳數(shù)據(jù)
                MQTT_PublishData(POST_TOPIC,data_buff,0);
                printf("更新一次數(shù)據(jù).rn"); 
            }
        }
        

        // 接收WIFI返回的數(shù)據(jù)
        if(USART2_RX_FLAG)
        {
            USART2_RX_BUFFER[USART2_RX_CNT]='?';
            
            printf("WIFI收到數(shù)據(jù):rn");
            //向串口打印服務(wù)器返回的數(shù)據(jù)
            for(i=0;i< USART2_RX_CNT;i++)
            {
                printf("%c",USART2_RX_BUFFER[i]);
            }
            
#if 0

$oc/devices/640ee9ee40773741f9fb55cb_dev1/sys/properties/set/request_id=8401c98b-268e-4382-82fd-b69d78275020{"services":{"motor_food":1}}
$oc/devices/640ee9ee40773741f9fb55cb_dev1/sys/properties/set/request_id=22e6e1ff-3e5c-4a25-bbbf-fd4e8f314a68{"services":{"led_sw":1}}
$oc/devices/640ee9ee40773741f9fb55cb_dev1/sys/properties/set/request_id=a15b8f8d-06cf-4597-8cd9-f92e3e0a7b4f{"services":{"motor_oxygen":1}}
$oc/devices/640ee9ee40773741f9fb55cb_dev1/sys/properties/set/request_id=c5b708d8-7c58-43c8-9943-64e25fe6f4df{"services":{"motor_water":1}}
$oc/devices/640ee9ee40773741f9fb55cb_dev1/sys/properties/set/request_id=852659ce-183c-42bf-b896-f9c1e960f405{"services":{"time_food":1}}
$oc/devices/640ee9ee40773741f9fb55cb_dev1/sys/properties/set/request_id=e401d20d-8c10-453d-b1cf-ba7c97a66f7d{"services":{"oxygen_food":1}}
$oc/devices/640ee9ee40773741f9fb55cb_dev1/sys/properties/set/request_id=dd10158b-3da0-45a2-be68-27ddb14a797c{"services":{"temp_max":15}}

#endif
            
            if(USART2_RX_CNT >5)
            {
                //開(kāi)  照明燈
                if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""lighting_led":1"))
                {
                    lighting_led=1;
                }
                //關(guān)  照明燈
                else if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""lighting_led":0"))
                {
                     lighting_led=0;
                    
                }
                //開(kāi)  換水電機(jī)
                else if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""water_motor":1"))
                {
                   //--反轉(zhuǎn)  換水電機(jī)
                    close_water_motor();
                }
                //關(guān)  換水電機(jī)
                else if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""water_motor":0"))
                {
                   //正轉(zhuǎn)  換水電機(jī)
                    open_water_motor();
                }
                //開(kāi)  充氧電機(jī)
                else if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""oxygen_motor":1"))
                {
                   oxygen_motor=1;
                }
                //關(guān)  充氧電機(jī)
                else if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""oxygen_motor":0"))
                {
                   oxygen_motor=0;
                }
                //開(kāi)   換水電機(jī)-出水
                else if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""clean_motor":1"))
                {
                   //--反轉(zhuǎn)  換水電機(jī)-出水
                    close_clean_motor();
                }
                //關(guān)   換水電機(jī)-出水
                else if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""clean_motor":0"))
                {
                   //正轉(zhuǎn)   換水電機(jī)-出水
                    open_clean_motor();
                }
                //充氧時(shí)間間隔
                else if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""oxygen_motor_time":"))
                {
                   char *p=strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""oxygen_motor_time":");
                   oxygen_motor_time=atoi(p+20);
                    
                   oxygen_food_sec = oxygen_motor_time*60; //轉(zhuǎn)為秒單位
                   printf("oxygen_motor_time=%drn",oxygen_motor_time);
                }
                //加熱溫度上限閥值
                else if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""temp_max":"))
                {
                   char *p=strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""temp_max":");
                   DS18B20_MAX=atoi(p+11);
                   printf("DS18B20_MAX=%drn",DS18B20_MAX);
                }
                else if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""rtc_time":"))
                {
                    char *p=strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],""rtc_time":");
                    p+=11; //向后偏移,指向正確的時(shí)間
                    char *time=p;
                    int tm_sec;  //秒
                    int tm_min;  //分
                    int tm_hour; //時(shí)
                    int tm_mday; //日
                    int tm_mon;  //月
                    int tm_year; //年
                    tm_year=(time[0]-48)*1000+(time[1]-48)*100+(time[2]-48)*10+(time[3]-48)*1;
                    tm_mon=(time[4]-48)*10+(time[5]-48)*1;
                    tm_mday=(time[6]-48)*10+(time[7]-48)*1;
                    tm_hour=(time[8]-48)*10+(time[9]-48)*1;
                    tm_min=(time[10]-48)*10+(time[11]-48)*1;
                    tm_sec=(time[12]-48)*10+(time[13]-48)*1;
                    SetRtcTime(tm_year,tm_mon,tm_mday,tm_hour,tm_min,tm_sec);
                    printf("RTC時(shí)間設(shè)置成功:%d-%d-%d %d:%d:%drn",tm_year,tm_mon,tm_mday,tm_hour,tm_min,tm_sec);
                }
                
                //下發(fā)指令請(qǐng)求回應(yīng)給服務(wù)器
                if(strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],"properties/set/request_id"))
                {
                    char *p=NULL;
                    p=strstr((char*)&USART2_RX_BUFFER[5],"request_id");
                    if(p)
                    {        
                        //解析數(shù)據(jù)
                        //$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/get/request_id=5f359b5c-542f-460e-9f51-85e82150ff4a{"service_id":"gps"} 
                        strncpy(request_id,p,47);      
                    }
                    
                    //上報(bào)數(shù)據(jù)
                    sprintf(mqtt_message,"{"result_code": 0,"result_desc": "success"}");
                    
                    sprintf(data_buff,"$oc/devices/65dd4fc72ccc1a583879a7e1_dev1/sys/properties/set/response/%s",
                    request_id);
                    
                    MQTT_PublishData(data_buff,mqtt_message,0);
                    
                    printf("發(fā)布主題:%srn",data_buff);
                    printf("發(fā)布數(shù)據(jù):%srn",mqtt_message);
                }      
            }
            USART2_RX_CNT=0;
            USART2_RX_FLAG=0;
        }
        
        DelayMs(10);
        time_cnt++;
        timer_hour_cnt++;
	 }
}

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