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一.前言
1.作品背景
针对鱼缸的养护问题，市场上也陆续出现了各种控制鱼缸水温、排水、充氧和照明的设备，如过滤器、加热器、加氧泵等改善水质的设备。但是由于产品繁多。功能不统一，而且大多是非智能化的，功能使用不灵活、不方便，整体性能也无法得到提升。
2.作品设计方案
3.作品功能介绍
（1）无线远程控制。用户可以通过手机端软件对鱼缸装置进行远程操控。
（2）本地控制。用户在家时，可以通过鱼缸上的按键，来对鱼缸进行操控。
（3）智能温控系统。通过对鱼缸水温监测，当水温低于设定温度时，系统将自动加热，实现智能控制水温。
（5）智能水位控制系统。设定水位范围，系统通过水位传感器，检测鱼缸水位，当水位低于设定最低值时，系统将自动加水。
（8）智能照明系统。当光线较暗时，通过手机端软件打开照明装置，不仅能够增加观赏效果，还能有利于水中植物进行光合作用。
（10）控制键盘。在鱼缸旁边时，可以不使用手机端来控制，通过按键来实现换水，喂食，照明，供氧，设置温度，设置水位等功能。
4.创新特点
（2）自动化程度高。本系统可以通过本身的一些设置，自动进行加水，换水，温控，喂食等，减少人工操作。
（4）针对性强。本作品针对市场现有鱼缸缺点及家庭喂养的困扰，专门设计此系统。
5.作品实用性
采用智能控制鱼缸替代普通鱼缸，可以节约人工管理的繁琐。从被动的管理转化为宏观的控制，同时可在人员不在的情况下，根据手机APP来控制充氧、加水换水和照明等设备的启动和停止，达到节能效果。对于大型水族馆，可以节约大量人力；对于普通家庭，可以提高普通家庭居家养鱼的科学性。
我们所设计的基于物联网的智能鱼缸系统，主控芯片采用STM32，实现定时定量喂食，水温水位的自动控制，定时换水，显示等。系统体积小，重量轻，自动化程度高，操作简单，能够实现科学、自动喂养。通过手机APP，进行运行效果良好，设计比较完善。
二.工作原理
1.主控系统
作品采用一块STM32作为主控系统，处理接收到的数据，来控制抽水机，步进电机，鱼缸专用加热棒，加氧器，显示屏等外围设备。检测鱼缸状态显示在屏幕上并传送给WiFi模块，传输到手机端。
2.无线远程控制
系统通过WiFi模块连入互联网，再通过手机app（如图1）实现对鱼缸的远程控制，并随时随地观察鱼缸状况，让我们不再担心喂食，换水，照明，温度等问题。
图1：手机APP示意图
3.智能温控系统
温控系统硬件采用ds18b20温度传感器采集鱼缸内实时水温，软件采用PID算法，将采集温度与设置好的温度进行对比，控制加热棒，来实现精准温控。
4.智能换水及水位控制系统
通过水位检测器检测水位，当鱼缸中水位低于预定值时，系统发出信号，继电器导通，开关闭合，向鱼缸内补水，水位达到设定值时，停止补水（如图2）。远程控制智能换水，换水启动两个抽水机，一个抽水，一个补水，来达到换水的效果。
图2：换水装置示意图
5.智能供氧系统
通过手机APP开启和关闭供氧功能，方便简单。也同时对水进行过滤，达到干净卫生的效果。
图3：加氧过滤装置示意图
6.智能喂食系统
在鱼缸中装置自动喂鱼器（如图4），它包括饵料盒、定量投饵器、步进电机，其中的饵料盒分成上部储料盒和下部滑槽，定量投饵器与步进电机连在一起，步进电机再与移动控制端连接，这时就可以设置定时喂食或远程控制喂食并控制食量。
图4：自动喂食器示意图
7.智能照明系统
鱼缸内不仅仅有鱼类，同时会有植物。光是植物健康生长的必要因素。在光线较暗和夜晚时，通过手机端软件开启照明装置，不仅利于鱼的生长，同时达到观赏效果（如图5）。同时该鱼缸还有雾化功能，不仅能够增加鱼缸的美感，还能空气加湿，优化生活环境。
图5：智能照明图
8.显示系统
图6：LCD1602显示屏
9.控制键盘
单纯的手机端操控是不足以完全的实现智能化、便捷化的，所以我们加入控制键盘（如图7），在家中完全可以摆脱手机，通过按键来操作控制，方便快捷。
图7：控制键盘
三.作品结构
1.硬件设计
1.1作品系统方块图
图8：系统方块图
1.2单元电路设计
1.2.1控制电路
继电器控制电路，分别控制照明，换水，温度，加氧等。
图9：继电器控制电路图
1.2.2智能喂食系统电路
智能喂食系统采用四线双极性步进电机，驱动电路如下：
图10：喂食系统步进电机驱动电路图
1.2.3WiFi模块及其电源电路
图11：WiFi模块电路
图12：WiFi模块电源电路
1.2.4显示屏电路图
图13：显示屏电路
1.2.5控制键盘电路
图14：控制键盘电路
2.软件设计与实现
软件程序流程图
图15：流程图
四.使用说明
3.APP功能选择
4.键盘功能选择
在没有手机的状态下，可以通过按键操作，来实现功能。
五.效果展示
六.实物图材料清单
stm32f103zet6，WiFi模块，液晶1602，继电器，DS18B20，三极管8050，电容，Led灯，电阻，IB1205LS-1W电源模块，超声波模块，微型抽水机，水管，加热棒。