基于嵌入式的智能水族箱
基于嵌入式平台的智能鱼缸系统
基于嵌入式平台的智能鱼缸系统
一、项目背景
养鱼是日常生活比较常见的家庭养成活动，但是目前家庭养鱼的存货率往往很低，鱼的生存寿命太短，这对养鱼的孩子是一件不愉快的事，对鱼来说也不公平。
所以我们打算设计一种智能鱼缸，使用智能技术、自动化技术提供鱼的存活率，同时结合移动平台让家人实时得悉鱼的状况，增强养鱼的趣味性，让人们的生活更美好。
二、实施方法
用单片机控制自动阀门，自动阀门分两个，一上一下提供换水。
在换水期间将鱼儿转移，同时对新注入的水进行杀菌消毒。
使用舵机以及相应的机械机构，定时按一定规律给鱼儿自动投食，避免鱼儿饥饿或撑爆。
在鱼缸壁上安装防水音箱，定时播放音乐，给鱼儿舒适心情。
用相应的传感器检测鱼缸的供氧量，保证氧气充足。
使用温度传感器检测室温，适时给鱼缸加热。
在移动端显示鱼缸的状态，并可以从移动端手动操作以上的操作。
三、达到目标
a)自动换水、杀菌功能
b)自动喂食功能
c)自动充氧功能
d)给鱼娱乐的音乐功能
e)移动平台实时显示鱼的状态功能
四、取得成果
鱼缸实体模型，产品书名书。
智能水族箱的设计
智能水族箱的设计介绍本文档旨在介绍智能水族箱的设计。
智能水族箱将结合现代科技与水族养殖，提供用户更便捷、智能化的养殖体验。
主要功能1. 自动调控水温：智能水族箱将配备温度传感器和控制系统，能够自动调节水温，保持水温恒定，为鱼类提供适宜的生存环境。
2. 水质监测与调节：智能水族箱将设有水质传感器，能够实时监测水质指标，如水酸碱度、氨氮含量等。
并通过水质调节系统，自动添加适量的水质调节剂，保持水质稳定。
3. 光照控制：智能水族箱将配备可调光的LED灯，能够模拟日光变化，提供适宜的光照条件。
用户可根据不同鱼类的需求，调整光照强度和时间。
4. 饲料定时投放：智能水族箱将设有定时投食器，能够按照设定的时间和剂量，自动投放鱼食。
用户无需每天手动喂养，也能保证鱼类的正常生长。
5. 远程监控与控制：用户可通过手机APP或电脑端软件，远程监控智能水族箱的状态，并进行相关控制。
无论用户身在何地，都能实时了解水族箱的情况。
设计要点1. 安全性：智能水族箱应具备良好的安全性能，防止漏电、过载等安全事故的发生。
水族箱的外壳材质应采用防水防火材料，并设有安全开关和保护装置。
2. 界面友好：智能水族箱的操作界面应设计简洁、直观，并提供多种语言选择。
用户能够轻松上手，进行各项设置与操作。
3. 优质材料：水族箱的制作材料应选用高品质的玻璃或有机玻璃，确保透明度和耐用性。
同时，配件和管道等零部件应选用耐腐蚀、耐磨损的材料。
4. 节能环保：智能水族箱应考虑节能环保因素，优化能源利用，降低能耗。
同时，应提供废水处理设施，减少对环境的影响。
5. 智能化扩展：智能水族箱应支持插件式设计，用户可以根据自身需求，增加其他智能化设备，如水草养殖系统、氧气供应系统等，实现更全面的智能化养殖。
结束语本文档介绍了智能水族箱的设计，以提供用户更便捷、智能化的养殖体验。
智能水族箱的功能涵盖了自动调控水温、水质监测与调节、光照控制、饲料定时投放等，同时具备安全、界面友好、节能环保等设计要点。
基于物联网的智能生态水族箱研究
基于物联网的智能生态水族箱研究摘要：智能生态水族箱是集合了智能家居系统以及生态观赏价值的重要项目，进行智能生态水族箱设计可以满足用户对于鱼类观赏的需要，也可以用物联网的智能系统增加其管理的便捷性。
基于物联网进行智能生态水族箱设计，需要考虑到系统设计的整体性和功能性，应该对其硬件设计的水温、水位、光照等条件进行有效检测，需要考虑到水循环设计和物联网模块设计的合理性等诸多内容，挖掘其设计重点要点，提高设计的科学合理性，更好的打造智能生态水族箱。
关键词：物联网；智能生态水族箱；研究生态水族箱是一种不同于普通鱼缸的生态箱，生态水族箱是一个由多方面构成的整体，包括箱体、自动循环、自动恒温、过滤材料等组成。
智能生态水族箱不仅具有传统水族箱的饲养鱼类、植物功能，还可以进一步依托智能系统实现生态水族箱的密切监控，对各类型影响鱼类生存的条件进行分析和控制，借由物联网模块的运用，让用户更加清楚的了解水族箱内的各项参数变化，将参数调整到合理范围内，提供一个更好的生态条件，让鱼类饲养更加简单便捷。
一、系统设计智能生态水族箱的系统设计是其设计的整体和关键。
基于物联网的智能生态水族箱设计时，系统设计是概括水族箱设计整体情况的重要环节，在系统设计阶段，设计者需要对智能生态水族箱的基本构造、功能特点、模块设计等具体内容进行简要说明，并出具相应的系统设计图来进行对照，更好的完成系统设计介绍。
当前基于物联网的智能生态水族箱系统设计中，常见的系统功能包括水循环控制功能，水位、水温、环境温度、大气压强等检测功能，光照模块的检测以及智能生态水族箱的显示模块等。
不同的智能生态水族箱设计中，系统设计的具体内容会有一定区别，但总体来说，温度、水位以及光照等检测是必不可少的重要内容，也是影响智能生态水族箱运行的重要条件，需要在系统设计中有效的点名，并在后续硬件系统和软件系统设计中进行详细规划[1]。
二、硬件设计1、水温检测智能生态水族箱的水温检测是硬件设计中极为关键的环节。
智能水族箱系统的特点和功能
智能水族箱系统的特点和功能智能水族箱系统是一种结合了物联网（IoT）和先进技术的水族箱。
它利用传感器、控制器和互联网连接等技术，提供了许多自动化和智能化的功能，以改善水族箱的管理和维护。
以下是智能水族箱系统的一些特点和功能：1.远程监控和控制：智能水族箱系统可以通过互联网连接，实现用户对水族箱的远程监控和控制。
用户可以通过手机应用程序或网页，在任何地方随时查看水族箱的状态、监测水质参数、调整温度、灯光等。
2.水质监测和调节：智能水族箱系统配备了各种传感器，可实时监测水族箱的水质参数，如温度、PH值、氨氮、溶解氧等。
系统会根据设定的阈值和设备，自动调节水质，保持理想的生态环境。
3.光照和照明控制：系统中的灯光控制器可以模拟日光模式，调整光照强度和光谱，以满足不同水生生物的需求。
用户可以根据需要创建自定义的光照方案，并根据时间表自动执行。
4.饲料和喂食控制：智能水族箱系统可以根据设定的时间表和流量控制器，定时、定量地投喂鱼食。
用户也可以通过手机应用程序手动控制喂食，以满足特定需求。
5.气泵和水泵控制：系统中的气泵和水泵可以根据需要进行控制，以增加水中氧气含量和维持水流的流动性。
这可以提供更好的水生生物生活环境和模拟自然水域。
6.提醒和警报功能：智能水族箱系统通常具有提醒和警报功能，可以通过手机应用程序发送通知，提醒用户更换滤芯、补充水量或处理异常情况，如温度过高或水质异常等。
7.数据记录和分析：系统可以记录和存储水族箱的历史数据，如水质变化、温度曲线、灯光模式等。
这些数据可以用于分析和优化水族箱的管理，并通过可视化图表和报告向用户展示。
智能水族箱系统的特点和功能可根据不同的品牌和型号而有所区别。
基于单片机智能水族系统设计开题报告
基于单片机智能水族系统设计开题报告一、课题背景与意义随着人们生活水平的提高，观赏水族动物逐渐成为一种流行的休闲方式。
为了提高水族箱的智能化管理，改善水质，保障水族动物的健康生长，设计一种基于单片机的智能水族系统显得尤为重要。
该系统不仅能够满足人们对水族箱的观赏需求，更能够实现水质的自动监测、控制和调节，为水族箱的智能化管理提供有力支持。
二、研究内容与方法1. 研究内容本课题将设计一种基于单片机的智能水族系统，主要研究内容包括：（1）水质的自动监测：通过安装pH、温度、溶解氧等传感器，实时监测水族箱的水质参数，为后续的水质控制提供数据支持。
（2）水泵、加热棒等设备的智能控制：根据水质参数和预设值，自动调节水泵、加热棒等设备的运行状态，实现水质的自动调节。
（3）故障诊断与报警：当水质参数异常或设备故障时，系统能够自动诊断并发出报警信息，提醒用户及时处理。
（4）人机交互界面：设计一个简单易用的界面，让用户能够实时查看水族箱的水质参数、设备状态等信息，并能够根据需要进行手动调节。
2. 研究方法本研究将采用以下方法：（1）文献综述：查阅相关文献资料，了解国内外智能水族系统的研究现状和发展趋势。
（2）硬件设计：根据研究内容，设计智能水族系统的硬件结构，包括单片机、传感器、执行器等部件。
（3）软件编程：编写控制程序，实现水质监测、设备控制、故障诊断等功能。
（4）实验验证：搭建实验平台，对所设计的智能水族系统进行实验验证，分析系统的性能和效果。
三、预期目标与成果本课题预期设计出一套基于单片机的智能水族系统，实现以下目标：（1）能够实时监测水族箱的水质参数，包括pH、温度、溶解氧等；（2）能够根据水质参数和预设值，自动调节水泵、加热棒等设备的运行状态；（3）当水质参数异常或设备故障时，能够自动诊断并发出报警信息；（4）设计一个简单易用的人机交互界面，让用户能够实时查看水族箱的相关信息，并能够进行手动调节。
本课题的研究成果将为智能水族箱的推广和应用提供技术支持和理论依据，有助于提高水族箱的智能化管理水平，改善水质，保障水族动物的健康生长。
智能wifi鱼缸方案
方案背景
市场需求
随着人们对生活品质和家居环境的追求，养鱼成为了一种流 行的家居装饰和休闲方式。然而，传统的鱼缸管理方式存在 着诸多不便，如手动喂食、水质监测不及时等问题，因此需 要一种更加智能化的解决方案。
技术发展
随着物联网和WiFi技术的普及，智能家居市场逐渐兴起，智 能WiFi鱼缸方案正是基于这一技术背景而诞生的。
节温度等。
数据监测
实时采集并显示鱼缸各项数据 ，如水温、PH值等。
预警系统
当鱼缸环境异常时，系统自动 发送警报通知用户。
智能推荐
根据鱼缸环境和鱼类生长情况 ，为用户提供科学合理的喂食
和护理建议。
网络连接设计
稳定连接
选用高性能WiFi模块，确保鱼 缸系统与手机、平板等设备的
稳定连接。
数据加密
采用WPA3等加密技术，确保 用户数据安全。
远程控制
支持远程控制功能，用户可通 过手机、平板等设备随时随地 管理鱼缸。
可扩展性
预留接口，方便未来功能扩展 和升级。
03
功能特性
自动喂食
01
02
03
定时喂食
通过WiFi连接，智能鱼缸 可以设置定时喂食计划， 确保鱼儿得到规律的食物 供应。
定量控制
智能喂食器能够精确控制 喂食量，避免过多或过少 喂食，保证鱼儿的健康。
调试与使用阶段
功能测试
对鱼缸的各项功能进行测试，如温度控制、水质监测、自动喂食 等，确保正常工作。
参数调整
根据实际情况调整设备参数，以达到最佳效果。
日常维护
定期检查设备运行状况，清理鱼缸，保持水质和环境卫生。
05
方案效果评估
使用效果评估
节能效果
基于物联网的智能鱼缸系统设计与实现
基于物联网的智能鱼缸系统设计与实现摘要：很多家庭在居家生活中都配置鱼缸，以调节家庭氛围，美化家庭环境。
然而，鱼缸维护管理较为繁琐。
随着物联网智能家居的到来，当智能家居遇到物联网，两者发了化学反应般的质变，让智能家居更加多元化。
基于物联网的智能鱼缸系统降低了主人维护鱼缸的难度，实现了科学化的家庭养鱼模式，给用户带来了全新的体验。
本文将结合物联网技术设计与实现智能鱼缸系统，以供参考。
关键词：物联网；智能鱼缸系统；设计前言：目前市场上的许多智能鱼缸系统是利用单片机智能控制原理，但是随着物联网技术的发展，家居生活也逐渐向智能化方向迈进，“云端”智能鱼缸模式对传统鱼缸进行了改造和功能升级。
1物联网智能化的三大结构物物相连就是物联网，在智能化对象中通过装置在对象（人或物）体上的各种信息感知设备，并通过相应的接口，把物物互联，进行数据交换和通信，最终目的是实现智能对象的智能化识别、定位、跟踪、监控、管理和服务的一种巨大网络。
依据物联网智能化概念，可以看出大致分为三层结构：1.1感知层应用物联网技术构建感知层目的，是实现智能化对象与用户形成感知，方便用户合理而有效利用智能系统各个功能。
构建感知层主要利用物联网技术传感器技术手段，促使智能系统能够感知到对象，捕获信息，下达指令。
1.2网络层保证智能系统能够有效的应用，网络是必不可少条件。
因此，运用物联网技术构建网络层是对智能系统所应用网络进行优化和保护，促使智能系统能够运用到高质量的网络。
应用物联网技术构建的网络层包括通信网络与互联网形成的融合网络、物联网中心、信息中心、云计算平台等。
1.3应用层物联网智能化应用层是指将物联网技术和智能化对象相结合，使智能化对象应用性增强。
构建应用层是将物联网技术应用到智能化对象中的关键环节。
两者能否有效的结合直接关乎物联网智能系统的应用价值，对智能系统及其行业发展有巨大的影响。
2基于物联网的智能鱼缸系统总体设计本文设计的智慧鱼缸远程控制系统是一种以嵌入式芯片为控制核心、综合利用嵌入式和物联网技术、通过相关传感器的应用、并借助手机终端实现对鱼缸的远程监视与控制，通过水温水位传感器，水质PH值检测传感器、CO2浓度监测传感器，温湿度传感器对鱼缸的水温、水位、PH值，CO2浓度实现对鱼缸生态系统的实时监测，用户可以通过客户端浏览到这些信息，该系统可以实时的监测鱼缸的相关参数，并以此判断鱼缸当前的物理环境状况，根据生态状况，系统自动调节气泵、水泵等的运行，对鱼缸进行充氧、换水等相关操作。
基于单片机的智能鱼缸的设计与实现 论文终稿
编
二级学院计算机科学与工程
专 业计算机科学与技术
班 级112030701
Key words:Aquarium, automatic control, single-chip, Bluetooth communication, APP
1 绪论
1.1课题背景
随着我们国家经济的快速发展，人民对生活质量的追求也一直在提高，人们也不再像前一代人那样的消费观念。人们追求越来越高的生活品位，导致了消费水平也在提高，家居环境的个性化、环保化也越来越受到人们的重视，同时相关的智能家居等行业相应的出现大发展之机遇。现代都市生活使人们承受着种种压力许多人需要得到精神的安慰，心底渴望怀抱大自然的宁静与和谐，饲养宠物已经成为一股经久不息的潮流。而一个生机勃勃的鱼草生活惬意的鱼缸不但可以给人们带来春季盎然的美感，更能美化居室环境，使人回归那久违的绿色，让自己重新回到大自然美景的怀抱中。在这样的新趋势下，饲养几条观赏鱼将成为新的潮流。
The control system STC12C5A60S2 microcontroller bined with sensor technology.Set a variety of control functions.Including temperature detection, automatic oxygenation, automatic water change, transform and lighting automatic feeding. While the design of a Bluetooth communication module in the system can be realized on the tank remote control and management. The whole system is divided into two parts: the first part is STC12C5A60S2 the control part of the core, to achieve a variety of control parameters settings, storage, and processing. The second part is the part of Android phones, the tank can be real-time control, parameter setting via mobile phone terminal APP, human-computer interaction. Between the two parts of the Bluetooth communication technology, information exchange data transmission between the host computer and the next crew.
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基于嵌入式的智能水族箱
在观赏鱼的养护过程中，人们需要时刻注意投放饲料，补充氧气，保持温度，监控水质。
完成这些既繁琐而又需要养鱼专业知识，这让忙碌的人们往往无暇顾及。
此外，当人们外出旅游的时候，鱼儿无人照料很容易发生意外。
为了达到改善这一情况的目的，本文提出设计出一款基于嵌入式控制技术的智能鱼缸，解决人们养鱼难管理的烦恼，探索更加智能化的生活。
标签：智能化生活；嵌入式系统；单片机控制；乐趣养鱼；物联网
1 系统功能组成
随着传感器技术的发展，各种传感信息的获取已成为可能，结合成熟的计算机信息处理技术，可以实现水质参数监测的数据化、实时化，并参考水产养殖的专家数据，通过控制加热设备、水循环设备、增氧设备该系统的控制对象是鱼缸，包括一个中央控制模块，其功能是通过嵌入式网络控制技术与用户通信，用户通过触摸屏实现溶氧控制开关、灯光控制开关、充气控制开关、加热控制开关、PH 值控制开关的远程控制等。
2 系统硬件结构
本系统核心控制芯片采用STC89C51单片机，该芯片使用简单、方便、成本低。
DS18b20 温度传感器：工作温度范围-55°到+125°，转换为4mA～20mA 的电流输出，利用温度传感器实时监测水温并控制加热棒对对水体加热，利用换水来降温。
传感器采集到的模拟电流信号分别送入4 个12 位A/D，转换成对应的数字编码，串行输入到数据处理模块单片机STC89C51。
经编程处理后相关数据送显示器显示实测数值，键盘用于设置水质参数专家数据，当水质不达标时进行相应的调整，温度太低时自动启动加热设备，水含氧量过低时启动增氧设备，水浑浊时自动启动水循环设备，实现水质的自动调整；用户随时可以在手机端查看所有设备状态，或控制设备开关，调整参数范围实现实时监控；当水质自动调整出现异常时，系统通过短信向用户发出相应的警报，提供对异常状况的适应能力。
系统设计时需要注意的水质及环境参数有：水溶氧量、水温、光强度、水质浊度等参数[1]，表1 显示控制系统对各项参数的处理内容。
2.2 软件设计
本系统采用Keil C51 集成环境开发软件部分，它兼容了C语言软件开发系统，为用户提供了丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具。
软件流程分为主流程和串口流程，主流程用来采集传感器数据、控制执行机构、自动调整，串口流程中进行手机指令的接收判断。
1）系统初始化
首先对系统进行初始化编程，硬件方面包括定时器，中断控制字等。
软件方面包括定时器初值设置，水位高低、水温高低等初值设定。
void init（）
{ EA=0；Init_BH1750（）；//光强传感器初始化
Ds18b20Init（）；//温度传感器初始化LCD_Yugang_Init（）；//显示初始化Uart_Config（）；
Timer0_init（）；
EA=1；}
2）显示模块
根据实际情况处理8 位数码管显示，显示分为两种状态，一种是参数编辑状态，配合按键控制模块，对系统状态进行手动或自动设置；另一种是非参数编辑状态，显示系统运行信息、各种系统参数等，如系统时间。
void LcdDisplay_wendu（int temp）//温度显示函数
{ uchar *t2；t2=numtochar（temp）；
write_cmd（0x93）；
write_dat（*t2++）；
write_dat（*t2++）；
write_dat（’.’）；
write_dat（*t2++）；}
3）采样检测模块
借助各种传感器获取环境参数的变化情况和状态。
环境参数主要包括系统时间、水质温度、水位高低、进排水和溶氧度状态，照明控制状态等。
Wen=Ds18b20ReadTemp（）；//采集温度
Guang=BH1750_gettemper（）；//采集光强度
Rong=getstate_rongyangliang（）；//采集溶氧量
Zhuo=getstate_zhuodu（）；//采集浊度S
huiwei=getstate_shuiwei（）；//检测水位
4）按键检测和控制
按键被按下即进入中断模式，检测按键操作并獲取按键编码，而控制模块和显示模块则根据不同的按键编码完成不同的操作控制或显示相应的信息。
5）输出控制程序
根据系统时钟和按键处理信息，结合当前所处工作状态，实现充氧、进/出水、照明和恒温控制等工作参数的取值。
6）中断服务子程序
主程序中各种信息和数据处理子程序，一是放在缓存中，二是放在中断服务子程序中完成，本系统利用定时器中断服务子程序，在工作方式1 下，通过T0 中断服务子程序实现，为控制系统提供控制时间[3]。
void Timer0_init（）//时钟初始化
{ TMOD|=0x01；
TH0=（-50000）/256；
TL0=（-50000）%256；ET0=1；
TR0=1；}
参考文献
[1]杨冬英：基于单片机的智能鱼缸设计。
山西电子技术，2017.12.05
[2]华从辉，罗继东等：智能生态鱼缸。
中国新通信，2017.11.05
[3]冯雅莉，郝宁生：基于单片机的全自动智能鱼缸清洁器系统设计。
韶关学院，2015.04.15
[4]石蕊，卢宇环，刘昊：基于自动化控制的鱼缸管理系统设计。
信息通信，
2013.11.15。