一、背景

为了缓解学习、生活、工作带来的压力，提升生活品质，许多人喜欢在家中、办公室等场所养鱼。为节省鱼友时间、劳力、增加养鱼乐趣;为此，本文基于 STM32 设计了一款基于物联网的智能鱼缸。该鱼缸可以实现水温检测、水质检测、自动或手动换水、氛围灯灯光变换和自动或手动喂食等功能为一体的控制系统，鱼缸通过 ESP8266 连接华为云 IOT 物联网平台，并通过应用侧接口开发了上位机 APP 实现远程对鱼缸参数检测查看，并能远程控制。

二、方案框图

根据比赛要求，这次使用得捷的Scheme-it来设计框图，非常方便！！后续要好好看看，在更多的项目上用起来！

本项目的主要框图如下，得捷网站链接如下：https://www.digikey.cn/schemeit/project/物联网智能鱼缸-77e0c9075f9546f29152c7140403a245

　从功能上分析，需要用到的硬件如下：

　　(1)STM32 系统板

　　(2)水温温度检测传感器：测量水温

　　(3)水质检测传感器：测量水中的溶解性固体含量，反应水质。

　　(4)步进电机：作为鱼饲料投食器

　　(5)RGB 氛围灯：采用 RGB 3 色灯，给鱼缸照明。

　　(6)抽水电动马达：用来给鱼缸充氧，换水，加水等。

　　(7)ESP8266 WIFI：设置串口协议的 WIFI，内置了 TCP/IP 协议栈，完善的 AT 指令，通过简单的指令就可以联网通信，但是当前采用的 ESP8266 没有烧写第三方固件，采用原本的原滋原味的官方固件，没有内置 MQTT 协议，代码里连接华为云物联网平台需要使用 MQTT 协议，所以在 STM32 代码里通过 MQTT 协议文档的字段结构自己实现了 MQTT 协议，在通过 ESP8266 的 TCP 相关的 AT 指令完成数据发送接收，完成与华为云 IOT 平台交互。

水产养殖水质常规检测的传感器有哪些?水产养殖水质常规检测的传感器有水质 ph 传感器、溶解氧传感器和温度传感器。

　　(1)水质 ph 传感器：

　　ph 传感器是高智能化在线连续监测仪，由传感器和二次表两部分组成。可配三复合或两复合电极，以满足各种使用场所。配上纯水和超纯水电极，可适用于电导率小于 3μs/cm 的水质(如化学补给水、饱和蒸气、凝结水等)的 pH 值测量。

　　(2)溶解氧传感器：

　　氧气的消耗量与存在的氧含量成正比，而氧是通过可透膜扩散进来的。传感器与专门设计的监测溶氧的测量电路或电脑数据采集系统相连。 溶解氧传感器能够空气校准，一般校准所需时间较长，在使用后要注意保养。如果在养殖水中工作时间过长，就必须定期地清洗膜，对其进行额外保养。

　　在很多水产养殖中，每天测几次溶氧就可以了解溶氧情况。对池塘和许多水槽养殖系统。溶氧水平不会变化很快，池塘一般每天检测 2～3 次。 对于较高密度养殖系统，增氧泵故障发生可能不到 1h 就会造成鱼虾等大面积死亡。这些密度高的养殖系统要求有足够多的装备或每小时多次自动测量溶氧。

　　(3)温度传感器：

　　温度传感器有多种结构，包括热电偶、电阻温度传感器和热敏电阻。热电偶技术成熟，应用领域广，货源充足。选择热电偶必须满足温度范围要求，且其材料与环境相容。 电阻温度传感器(RTDs)的原理为金属的电阻随温度的改变而改变。大多电阻温度传感器(RTDs)由铂、镍或镍合金制成，其线性度比热电偶好，热切更加稳定，但容易破碎。 热敏电阻是电阻与温度具有负相关关系的半导体。热敏电阻比 RTD 和热电偶更灵敏，也更容易破碎，不能承受大的温差，但这一点在水产养殖中不成问题。

三. 硬件选型

　　2.1 STM32 开发板

　　主控 CPU 采用 STM32F103RCT6，这颗芯片包括 48 KB SRAM、256 KB Flash、2 个基本定时器、4 个通用定时器、2 个高级定时器、51 个通用 IO 口、5 个串口、2 个 DMA 控制器、3 个 SPI、2 个 I2C、1 个 USB、1 个 CAN、3 个 12 位 ADC、1 个 12 位 DAC、1 个 SDIO 接口，芯片属于大容量类型，配置较高，整体符合硬件选型设计。当前选择的这款开发板自带了一个 1.4 寸的 TFT-LCD 彩屏，可以显示当前传感器数据以及一些运行状态信息。

      2.2 水质检测传感器

　　TDS (Total Dissolved Solids)、中文名总溶解固体、又称溶解性固体、又称溶解性固体总量、表明 1 升水肿容有多少毫克溶解性固体、一般来说、TDS 值越高、表示水中含有溶解物越多、水就越不洁净、虽然在特定情况下 TDS 并不能有效反映水质的情况、但作为一种可快速检测的参数、TDS 目前还可以作为有效的在水质情况反映参数来作为参考。常用的 TDS 检测设备为 TDS 笔、虽然价格低廉、简单易用、但不能把数据传给控制系统、做长时间的在线监测、并做水质状况分析、使用专门的仪器、虽然能传数据、精度也高、但价格很贵、为此这款 TDS 传感器模块、即插即用、使用简单方便、测量用的激励源采用交流信号、可有效防止探头极化、延长探头寿命的同时、也增加了输出信号的稳定性、TDS 探头为防水探头、可长期侵入水中测量、该产品可以应用于生活用水、水培等领域的水质检测、有了这个传感器、可轻松 DIY–套 TDS 检测仪了、轻松检测水的洁净程度。

      2.3 ESP8266

　　■模块采用串口 (LVTTL) 与 MCU (或其他串口设备) 通信，内置 TCP/IP 协议栈，能够实现串口与 WIFI 之间的转换

　　■模块支持 LVTTL 串口， 兼容 3…3V 和 5V 单片机系统

　　■模块支持串 口转 WIFI STA、串口转 AP 和 WIFI STA+WIFI AP 的模式，从而快速构建串口 - WIFI 数据传输方案

　　■模块小巧 (19mm*29mm)， 通过 6 个 2.54mm 间距排针与外部连接

四、总结

通过此次FastBond2阶段1，为了缓解学习、生活、工作带来的压力，提升生活品质，许多人喜欢在家中、办公室等场所养鱼。为节省鱼友时间、劳力、增加养鱼乐趣;为此，我想设计了一款基于物联网的智能鱼缸。