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基于51单片机智能鱼缸鱼塘养殖宠物喂食课题背景

随着社会经济的迅速发展，生活质量的提高，人们对家庭休闲

娱乐设施的需求也不断增加，水族宠物行业也因此蓬勃发展。养殖

宠物的类别结构中，水族类宠物的占比达到了16%，成为了非猫、

犬宠物中的第一选择，而且有接近两成的宠物养殖者开始“智能养

宠”，使用科技的力量养殖宠物。智能宠物用品在两个方面受到主

要的关注，一个是宠物用品的科技属性和便捷程度，另一个就是最

重要的安全性。既能使宠物养殖者省时省力，还能更好的照顾宠

物。

由于当前市场上常见的智能鱼缸的科技属性和便捷程度并不

高，为了能给观赏鱼养殖者提供一种便捷程度高、自动化程度高、

成本低、节能且高效的智能鱼缸。本文选用ARM公司的

STM32F103ZET6单片机作为主控制板设计了一款基于STM32单片机

控制的智能鱼缸，该智能鱼缸可以实现定时自动喂食、根据预设温

度自动调节水温、根据水位自动换水，并且还能提供外围娱乐氛围

灯光、换氧机等。

1、系统总体设计

智能鱼缸的核心处理器为STM32F103ZET6单片机。该系统主要

由九个模块组成，由主控制模块为核心，向外延申出继电器模块、

电源模块、蓝牙通信模块、定时喂食模块、智能温控模块、自动换

水模块、用户操作模块和其他执行单元组成，该系统与鱼缸相结

合，组成智能鱼缸。

2、系统硬件设计

智能鱼缸的主控制模块使用的是STM32F103ZET6单片机与转接

控制板，该单片机成本较低、功耗不高、资源丰富。智能鱼缸使用

220V交流电供电。因水泵、换氧机LED灯带和传感器分别需要使用

12V和5V的直流电供电，故使用降低电压并转换电流的装置将220V

交流电转化为12V直流电，为水泵、换氧机等装置供电。同时降低

电压稳压芯片具有过流过载过压保护，可以有效降低由于过流过载

过压对于单片机的伤害。

当系统检测到缸中温度过低时，驱动升温装置为缸中的水加

热，避免水温过低而导致缸中生物死亡，当温度达到预定温度时，

关闭加热器。

光照传感器实现检测光照度功能的主要是依靠其内部的光敏电

阻，通过检测输入引脚模拟输入的电压，由于光敏电阻的阻值会因

光照度的变化而变化，输出的电压会发生变化，便可以检测光照度

的变化情况。

水位传感器本装置采用非接触式的液体位传感器，它不需要和

液体直接接触，所以它不会受到水垢或其他杂物的影响，而且不会

受到腐蚀液体对传感器的伤害，极大的延长了使用的时间，适用容

器外壁不是金属的容器检测水位。

3、系统软件设计

该鱼缸使用的编程语言为C语言，多种传感器各司其职的检测

鱼缸内部的环境情况，将检测的参数通过GPIO接口传送到核心控制

模块中，核心内部模块将根据传入的信息进行相应的操作。

当手动开关打开后，鱼缸会被供电，此时核心控制模块启动板

层驱动程序的初始化后，初始化GPIO引脚模式、时钟使能状态、串

口波特率、定时器的初始化等操作。

当鱼缸正常启动时，会直接进入自动模式，自动进行对鱼缸的

检测和驱动其他执行单元进行操作，与此同时智能鱼缸的用户也可

以通过使用手机与智能鱼缸的蓝牙模块进行连接后，会将操作模式

由自动模式切换为远程模式，操作模式便会切换为手动模式。

4、智能鱼缸远程控制APP设计

本设计所使用的手机端远程控制APP是由AS软件设计实现的，

该软件主要实现安卓系统的软件设计和开发。

该APP设计中主要使用RV控件，是很常用的一种数据展示的控

件，它与传统使用的LV相比较，不但可以轻松地实现和与LV相同

的滚动显示功能，还优化了不足之处，成为本程序使用Activity中

优先使用的控件。

5、结语

本文基于STM32单片机控制的智能鱼缸采用STM32F103ZET6单

片机作为主控芯片，实现了鱼缸的定时投喂、水温调节、智能增

氧、自动换水等功能，同时也可以满足用户远程控制的需求。该系

统具有操作简单、性能稳定，人机交互更加直观等特点。随着智能

家居的快速发展，智能化鱼缸的发展前景十分可观，具有良好的市

场价值。

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