智能鱼缸远程控制系统设计探讨

　　摘要：智能鱼缸控制系统以STC89C51单片机作为核心控制模块，与BT04-A蓝牙模块、电源模块、光照模块、增氧模块、恒温模块、自动换水模块、按键模块、数码显示及报警模块相结合，完成对鱼缸的精确控制，使水族有更好的生存环境。通过温度传感器实时采集鱼缸水温，并由数码管显示，以便随时直观方便地掌握鱼缸的温度状况；同时系统还可以实现增氧、增强光照、自动换水、自动投食功能。系统设计了两种控制方式，一是手机app蓝牙控制，二是按键控制。

　　关键词：单片机；蓝牙技术；手机APP

　　1系统总体设计

　　智能鱼缸控制系统主要由电源模块、主控制模块、蓝牙模块、光照模块、增氧模块、恒温模块、自动换水模块、按键模块、数码显示及报警模块组成。智能鱼缸控制系统框图如图1所示。本文设计的智能鱼缸控制系统，主要由硬件和软件两部分组成。其中硬件由电源模块、主控制模块、蓝牙模块、光照模块、增氧模块、恒温模块、自动换水模块、按键模块、数码显示及报警模块组成。软件是在KeilC编程环境中用C语言编程实现。通过手机APP或按键操作可对智能鱼缸控制系统进行控制，实现增氧、恒温、自动换水和增强光照功能，从而确保鱼生活在舒适的环境中。通过温度传感器实时监测鱼缸水温，当水温超出鱼生存的最佳温度范围时，温度报警模块会发出告警，并自动开启加热或降温功能，直至温度达到所设范围。同时，该系统还具有自动投食功能。

　　2系统电路设计

　　2.1主控制模块

　　本系统以STC89C51单片机为主要控制核心，控制了电源、增氧、恒温、自动换水、光照。单片机主控制电路如图2所示。单片机是一种集成的微型计算机，它包括了计算机该具备的中央处理器CPU、程序存储器ROM、数据存储器RAM、中断系统、定时/计数器、时钟部件的集成和I/O接口电路。体积非常小，价格便宜，使用方便，广泛地应用在自动控制领域，使得机器设备更加智能、可靠。为了保证使用时的可靠性，需要设计单片机的复位键。采用按键手动复位的设计，RST端接按键，经过电阻与电源VCC接通。

　　2.2蓝牙模块

　　BT04-A蓝牙模块通过手机APP或按键操作可对智能鱼缸控制系统进行控制，实现增氧、恒温、自动换水和增强光照功能，从而确保鱼生活在舒适的环境中，并实现养鱼的相关工作。

　　2.3温度检测模块

　　温度检测由数字温度传感器实现。它是把温度物理量和湿度物理量，通过温、湿度敏感元件和相应电路转换成方便计算机、plc、智能仪表等数据采集设备直接读取得数字量的传感器。它的工作原理是开始供电时，数字温度传感器处于能量关闭状态，供电之后用户通过改变寄存器分辨率使其处于连续转换温度模式或者单一转换模式。在连续转换模式下，数字温度传感器连续转换温度并将结果存于温度寄存器中，读温度寄存器中的内容不影响其温度转换;在单一转换模式，数字温度传感器执行一次温度转换，结果存于温度寄存器中，然后回到关闭模式，这种转式适用于对温度敏感的应用场合。在应用中，用户可以通过程序设置分辨率寄存器来实现不同的温度分辨率。恒温控制电路如图3所示。

　　2.4数码显示模块

　　数码显示模块是有数码驱动模块控制，实时显示鱼缸中的温度。数码显示电路如图4所示。数码管显示电路由八个发光二极管组成，7个发光二极管构成字母的笔画，一个控制小数点。通过控制二极管的亮和灭来显示相应的字母。本系统由单片机控制数码管每段的电平高低既非常简单又实用。

　　2.5按键模块

　　按键模块主要控制鱼缸中的水温和换水情况。按键控制电路如图5所示。

　　2.6继电器模块

　　继电器主要鱼缸的恒温。增氧过滤。自动换水和光照，实现对鱼缸的控制。继电器控制电路如图6所示。

　　3测试与分析

　　测试结果显示，本设计采用APP对鱼缸进行远程智能控制，用户可以方便快捷的控制鱼缸，进行增氧、喂食、加温和提供光照。还结束了传统的人工搬运换水，省时省力。只需简单的一键就可以解决用户的麻烦，操作简单，方便快捷，节省了人力。该鱼缸采用了不同于其他鱼缸的温度控制模块。调查显示，鱼的最适生长温度为22-30摄氏度，该温度下大大降低了鱼的患病率。使鱼的存活率大大提高。该系统设置了自动喂食，每个12个小时投放一次。即使用户忘记了投食，鱼类也不会被饿死。大大降低了鱼的死亡几率，节省用户的精力。自动喂食还可控制投食的量，可根据鱼的大小。鱼的数量设定鱼食量，降低了鱼因饱食而亡的风险。在测试中智能鱼缸的功能都可以实现，温度中我们保持在20～26度之间，当温度检测模块检测到温度低于20度时，加热系统会自动为其加热。当温度大于26度时，警报器会响三声然后加热系统断电，水循环系统加大功率，做到最快的速度散热。当然这些也可以通过手机来控制，你可以对你的鱼缸随心所欲。灯光会定时打开也可以通过手机手动打开，自动的在早晨6点定时每隔13个小时13个小时打开5个小时。实物图如图7所示。

　　4结束语

　　本文设计了智能鱼缸控制系统，通过手机APP或按键操作可对智能鱼缸控制系统进行控制，实现增氧、恒温、自动换水和增强光照功能，从而确保鱼生活在舒适的环境中。通过温度传感器实时监测鱼缸水温，当水温超出鱼生存的最佳温度范围时，温度报警模块会发出告警，并自动开启加热或降温功能，直至温度达到所设范围。同时，该系统还具有自动投食功能。随着时间的流逝，水族产业将进入每家每户，而可以远程操控的智能化鱼缸可以更快地融入市场，取代传统的生态的鱼缸，系统功能丰富，增强了市场的竞争力，有着广阔的应用前景。

　　参考文献

　　[1]邱义.基于STM32的智能鱼缸远程控制系统设计[J].信息技术与信息化,2020(10):230-232.

　　[2]张志辉,张小花,王嘉辉,黄泽鸿.基于物联网的智能鱼缸远程控制系统设计及开发[J].电子技术与软件工程,2019(14):36-37.

　　[3]朱炯健,张喜洋,杨树辉,齐延兴.基于STM32的远程无线智能鱼缸控制系统设计[J].科技风,2019(06):59.

　　[4]蔡利民,侯群,张龙,李鹏,夏武,陈莉.Android软件在智能鱼缸远程控制系统中的应用设计[J].自动化技术与应用,2016,35(09):27-30+70.

　　作者：高文静 王静 单位：安徽新华学院 电工程学院