本系統(tǒng)是基于Cortex-M3內(nèi)核的STM32微控制器的水產(chǎn)養(yǎng)殖自動化控制裝置，在硬件方面主要有無線傳輸以及電機(jī)驅(qū)動，抽水機(jī)，溫濕度模塊，OV7670攝像頭，蜂鳴器，光電門，連通器以及用大型魚缸代替的魚塘，HX8325液晶，嵌入式操作系統(tǒng)ucOSii的移植以及嵌入式圖形管理器ucGUI的移植。 整個設(shè)計(jì)過程包括電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)技術(shù)及調(diào)試技術(shù)，包括需求分析，原理圖的繪制，pcb板的繪制，制版，器件采購，安裝，焊接，硬件調(diào)試，軟件模塊編寫，軟件模塊測試，系統(tǒng)整體測試等整個開發(fā)調(diào)試過程，從而實(shí)現(xiàn)水產(chǎn)養(yǎng)殖智能化控制。

針對水產(chǎn)養(yǎng)殖控制系統(tǒng)的多模塊化控制，以及多設(shè)備協(xié)調(diào)工作的特點(diǎn)，力求達(dá)到系統(tǒng)的最優(yōu)配置，本系統(tǒng)整體采用集散式控制系統(tǒng)，即是以微處理器為基礎(chǔ)的對整個系統(tǒng)運(yùn)行過程進(jìn)行集中監(jiān)視、操作、管理和分散控制的集中分散控制系統(tǒng)。上位采用STM32F103VET6芯片設(shè)計(jì)的顯示輸入預(yù)設(shè)置面板，下位采用基于STM32F103VCT6芯片設(shè)計(jì)的控制器，通信方式采用基于SPI的無線通信及控制器上的直接通信，圖2-1是基于離散控制的水產(chǎn)養(yǎng)殖控制系統(tǒng)框圖。

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2021-10-27 16:31 上傳

圖 2 - 1基于離散控制的水產(chǎn)養(yǎng)殖控制系統(tǒng)框

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2021-10-27 16:41 上傳

在控制室內(nèi)用戶可以通過預(yù)設(shè)置面板可以看到當(dāng)前的水體的溫度、水質(zhì)、水量、環(huán)境光照強(qiáng)度、環(huán)境濕度，并通過進(jìn)入抽水、步進(jìn)電機(jī)、自動灌溉等界面進(jìn)行設(shè)定抽水的速度、步進(jìn)電機(jī)上載物的方向。

本系統(tǒng)通過控制器直接對繼電器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對抽水機(jī)的抽水速度的控制。

該方式的優(yōu)勢在于數(shù)據(jù)采集及電機(jī)的控制，使得數(shù)據(jù)采集，抽水機(jī)控制達(dá)到零速制控，極大程度上提高了對環(huán)境數(shù)據(jù)采集和抽水機(jī)控制的實(shí)時性。

由于STM32F10x及攝像頭模塊使用的是3.3V供電，而顯示模塊驅(qū)動芯片是ili9327采用的是5V供電，所以在外置電源所帶來的12V電源已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)的需求，所以需要設(shè)置一個電源模塊，將外置電源12V轉(zhuǎn)化為系統(tǒng)所需要的5V和3.3V電壓對系統(tǒng)進(jìn)行供電，圖2-3是本系統(tǒng)的電源部分電路設(shè)計(jì)。

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2021-10-27 16:33 上傳

圖 2 - 2電源部分設(shè)計(jì)

圖中LM2596開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器是降壓型電源管理單片集成電路，能夠輸出3A的驅(qū)動電流，同時具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)性能。固定輸出版本有3.3V、5V、12V電壓。這里的作用是將外置電源的24V電壓轉(zhuǎn)化為5V電壓給系統(tǒng)部分芯片供電。

圖中LM1117芯片是一款低壓差的線性穩(wěn)壓器，除了能提供多種固定的電壓外（可以提供1.8V,1.5V,2.85V,3.3V,5V）,還提供完善的過流保護(hù)功能，確保芯片和電源的穩(wěn)定性。同時在產(chǎn)品生產(chǎn)中應(yīng)用先進(jìn)的修正技術(shù)，確保輸出電壓和參考源精度在的精度范圍內(nèi)。在本次設(shè)計(jì)中，AS1117主要作用是將LM2596轉(zhuǎn)換后的5V電壓二次轉(zhuǎn)換，給STM32F10x芯片和攝像頭模塊提供穩(wěn)定的3.3V電壓。

該水產(chǎn)養(yǎng)殖控制系統(tǒng)以STM32F10x作為主控制器，利用該芯片自帶的的18路AD采樣通道，對沼氣報警器、光電傳感器、溫度傳感器、濕度傳感器反饋回來的信息進(jìn)行判決、計(jì)算得到當(dāng)前環(huán)境上的影響魚生存的因素。

其中利用光線在直射到紅外對管上，當(dāng)池塘水的變的渾濁時，水中的透光性會使紅外對管的反饋的電壓發(fā)生改變，將此電平變化反饋給STM32F10x控制器，進(jìn)行簡單的判決水質(zhì)是優(yōu)、良、差三個等級。

用戶利用攝像頭可起到監(jiān)控的作用，但是24小時連續(xù)的監(jiān)控會需要比較大的存儲器和功率的消耗，同時查找相關(guān)信息極其不方便。本系統(tǒng)通過在魚塘邊緣安裝專門的觸發(fā)器，當(dāng)魚塘受到一定的破壞的時候，觸發(fā)器會反饋信息給主控制器，打開攝像頭——在正常情況下攝像頭處于關(guān)閉狀態(tài)。通過這樣方式，使得監(jiān)控變的更加具有針對性，減少存儲器的大小和電力的使用。