目錄TOC\o"1-2"\h\u3223摘要 I3245Abstract II219591引言 5143601.1選題的目的及意義 5192551.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 5191611.3研究內(nèi)容與目標(biāo) 7111062系統(tǒng)方案設(shè)計(jì) 831102.1系統(tǒng)功能 8165602.2系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 8176062.3關(guān)鍵器件模塊選型 984072.4系統(tǒng)可行性分析 15111013系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 17267653.1微控制器單元電路設(shè)計(jì) 17122583.2時(shí)鐘電路單元設(shè)計(jì) 17239733.3蜂鳴器單元電路設(shè)計(jì) 1819953.4傳感器單元電路設(shè)計(jì) 18294313.5電源單元電路設(shè)計(jì) 20104373.6顯示單元電路設(shè)計(jì) 20176213.7水位檢測單元電路設(shè)計(jì) 2135603.8藍(lán)牙單元電路設(shè)計(jì) 2166153.9舵機(jī)單元電路設(shè)計(jì) 22173493.10加熱單元電路設(shè)計(jì) 2249233.11水泵單元電路設(shè)計(jì) 23229854系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 24207954.1主程序模塊設(shè)計(jì) 2430124.2APP模塊設(shè)計(jì) 24130504.3通信模塊設(shè)計(jì) 25196064.4溫度模塊設(shè)計(jì) 26222674.5渾濁度模塊設(shè)計(jì) 27254214.6PH模塊設(shè)計(jì) 28266944.7喂食模塊設(shè)計(jì) 2956944.8報(bào)警模塊設(shè)計(jì) 30260124.9換水模塊設(shè)計(jì) 31317125系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及測試 33152145.1硬件測試 3318975.2軟件測試 3337005.3主要模塊測試 34224095.4界面設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn) 39174336結(jié)論 4016303參考文獻(xiàn) 4132527附錄A系統(tǒng)原理圖 432231附錄B系統(tǒng)PCB圖 4414799附錄C核心代碼 453079致謝 50--PAGE11-引言選題的目的及意義隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使其應(yīng)用領(lǐng)域也變得越來越廣泛。景觀魚池發(fā)展越來越普遍，然而傳統(tǒng)的景觀魚池依然存在大量問題，例如水質(zhì)需要人工去檢測，無法開展實(shí)時(shí)監(jiān)測；飼料的投喂要人工去操作，無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)按時(shí)喂食；魚池水溫的調(diào)控存在不便等。為了克服這些問題，我們可設(shè)計(jì)一個(gè)依托物聯(lián)網(wǎng)的景觀魚池監(jiān)控系統(tǒng)，憑借實(shí)時(shí)采集水位、溫度、PH值、渾濁度等數(shù)據(jù)，并利用藍(lán)牙通信網(wǎng)絡(luò)把數(shù)據(jù)傳送至手機(jī)APP里面，可實(shí)現(xiàn)手機(jī)實(shí)時(shí)監(jiān)控、智能報(bào)警、數(shù)據(jù)分析及自動(dòng)換水喂食等功能。采用該系統(tǒng)，能極大增進(jìn)景觀魚池的管理成效，使水質(zhì)維持穩(wěn)定水平，減少管理開支，提高魚池生態(tài)水平。在傳統(tǒng)的景觀魚池中，絕大多數(shù)時(shí)候只能憑借人工經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行檢測，魚池的各項(xiàng)數(shù)據(jù)無法準(zhǔn)確的監(jiān)控。國外很多發(fā)達(dá)地區(qū)基本都是通過無線傳感網(wǎng)絡(luò)對(duì)魚池?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，智能化程度比較高，同時(shí)監(jiān)測人員可以通過手機(jī)、電腦等設(shè)備實(shí)時(shí)查看、處理相關(guān)數(shù)據(jù)。因此，開發(fā)出一套符合我國景觀魚池水產(chǎn)情況的水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)非常有必要。依托于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的景觀魚池監(jiān)控系統(tǒng)，能夠方便我們實(shí)時(shí)查看和監(jiān)控，更好的推動(dòng)景觀魚池的發(fā)展。該系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)測魚池水質(zhì)，讓用戶準(zhǔn)確掌握水質(zhì)動(dòng)態(tài)變化情況，從而及時(shí)調(diào)整，確保魚類的正常生長REF_Ref26480\r\h[1]。與此同時(shí)，借助于對(duì)水質(zhì)數(shù)據(jù)的分析和精處理，能夠進(jìn)一步優(yōu)化水質(zhì)、科學(xué)調(diào)整管理策略，推動(dòng)景觀魚池發(fā)展。因此，景觀魚池水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重大意義。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)研究現(xiàn)狀景觀魚池監(jiān)控系統(tǒng)在國內(nèi)的發(fā)展相對(duì)較新，但隨著智能化、自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，景觀魚池在國內(nèi)也逐漸成為許多家庭、企業(yè)、酒店以及公共場所裝飾和休閑的一部分。越來越多的景觀魚池開始引入現(xiàn)代化的監(jiān)控系統(tǒng)。近年來，我國在水質(zhì)監(jiān)測領(lǐng)域取得了巨大進(jìn)步。2018年，陳定武成功研發(fā)了了一款針對(duì)于魚塘的智能化水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)的核心單元為STM32，依托ZigBee與GPRD技術(shù)搭建無線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，實(shí)時(shí)采集水質(zhì)方面的數(shù)據(jù)，依靠ZigBee無線技術(shù)，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)骄W(wǎng)關(guān)監(jiān)控層進(jìn)行處理。網(wǎng)關(guān)監(jiān)控層接收感知層收集的數(shù)據(jù)信息，對(duì)信息進(jìn)行分析、核算、處理并完成數(shù)據(jù)整合，GPRS網(wǎng)絡(luò)將評(píng)估數(shù)據(jù)上傳至服務(wù)器端的數(shù)據(jù)庫，信息最終由ZigBee網(wǎng)絡(luò)傳送到操作端。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明，該系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，監(jiān)測效果極佳，極其適宜用于景觀魚池做養(yǎng)殖。2020年的時(shí)候，張強(qiáng)及其團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新地研制出一款借助物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的智能化魚池監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)含有溫度傳感器、PH值傳感器、溶解氧傳感器等各式各樣的傳感器，并且該系統(tǒng)利用Wi-Fi模塊將養(yǎng)殖環(huán)境的數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)同步轉(zhuǎn)送到云端服務(wù)器，養(yǎng)殖用戶可借助手機(jī)應(yīng)用程序，遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)查看魚池的各項(xiàng)水質(zhì)指標(biāo)情況，進(jìn)而設(shè)定對(duì)應(yīng)的報(bào)警臨界值。要是水質(zhì)參數(shù)超出了設(shè)置范圍，系統(tǒng)就自動(dòng)把報(bào)警信息推送到用戶手機(jī)。此系統(tǒng)大大提升了魚池管理的智能化水平，同時(shí)還為魚類的健康成長給予了有力保障。伴隨隨人工智能技術(shù)不斷提升，有研究者開始探索把AI算法運(yùn)用到景觀魚池監(jiān)控系統(tǒng)上，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)更精準(zhǔn)的水質(zhì)預(yù)估和疾病預(yù)警。借助機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)對(duì)歷史水質(zhì)監(jiān)測數(shù)據(jù)開展深度挖掘，以此建立起水質(zhì)預(yù)測模型。依靠這個(gè)模型，可以預(yù)估未來一段時(shí)間內(nèi)水質(zhì)的變化趨勢(shì)并進(jìn)行預(yù)判，為魚池管理給出科學(xué)的憑據(jù)。國內(nèi)景觀魚池監(jiān)控系統(tǒng)雖然起始時(shí)間較遲，但發(fā)展的速度迅猛，已經(jīng)取得了明顯的收獲，但監(jiān)控技術(shù)跟別的發(fā)達(dá)國家還有一定差距，在關(guān)鍵技術(shù)上，還有極大的突破空間可供利用REF_Ref8579\r\h[2]。伴隨技術(shù)的不斷提升以及應(yīng)用場景的逐步延伸，景觀魚池監(jiān)控系統(tǒng)會(huì)不斷走向智能化、自動(dòng)化，給人們生活增添更多便利和歡樂。國外研究現(xiàn)狀由于國外在魚池監(jiān)控相關(guān)領(lǐng)域發(fā)展起步較早，景觀魚池監(jiān)控已經(jīng)顯著應(yīng)用了物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，并且還取得了不錯(cuò)的結(jié)果。國外的水產(chǎn)養(yǎng)殖監(jiān)控最初起源于移動(dòng)式的水質(zhì)監(jiān)測車，這種水質(zhì)監(jiān)控車上配備了多種不同類型的水質(zhì)分析儀器，水體中大部分參數(shù)信息都能夠被采集到REF_Ref8641\r\h[3]。此外，為了滿足水質(zhì)參數(shù)采集的多樣化需求，歐美等國家相繼推出了多參數(shù)監(jiān)測儀器，這些儀器可以采集水溫、PH值、濁度等多種水質(zhì)監(jiān)測指標(biāo)REF_Ref8726\r\h[4]。在21世紀(jì)的國外社會(huì)，其魚塘養(yǎng)殖智能技術(shù)仍然在持續(xù)的進(jìn)步和發(fā)展，舉例來說，挪威的養(yǎng)殖人員在養(yǎng)殖水產(chǎn)品方面已經(jīng)能夠完全實(shí)現(xiàn)科學(xué)智能化的管理REF_Ref12282\r\hREF_Ref12282\r\h[5]，其中包括精準(zhǔn)飼喂、水溫測量、水質(zhì)檢測等方面，都在不斷完善中。德國的一些工廠化養(yǎng)殖現(xiàn)已經(jīng)不需要人為進(jìn)行操控，而是全程都可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)智能化管理和控制REF_Ref32120\r\h[6]。AkhterFowzia等人研究的采用MWCNTs/PDMS傳感器的物聯(lián)網(wǎng)便攜式水體硝酸鹽檢測系統(tǒng)REF_Ref9479\r\h[7]，開發(fā)了一種新型的用于水產(chǎn)養(yǎng)殖的硝酸鹽傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測水溫及硝酸鹽濃度。荷蘭的研究人員設(shè)計(jì)了一種物聯(lián)網(wǎng)驅(qū)動(dòng)的水產(chǎn)養(yǎng)殖與水培結(jié)合的生態(tài)系統(tǒng)。若有異常發(fā)生，該系統(tǒng)會(huì)借助傳感器收集的數(shù)據(jù)來調(diào)整水質(zhì)狀況，傳感器實(shí)時(shí)對(duì)水溫和PH值展開監(jiān)測，一旦檢測到異常情況，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)調(diào)整水泵和溫控設(shè)備。用戶可以隨時(shí)查看魚池和植物的健康狀況，并在遠(yuǎn)程操作系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)整。研究內(nèi)容與目標(biāo)本次設(shè)計(jì)主要是打造一個(gè)由STM32F103C8T6單片機(jī)為主控芯片的景觀魚池監(jiān)控系統(tǒng)，在系統(tǒng)硬件方面主要構(gòu)成部分涵蓋傳感器模塊、蜂鳴器模塊、顯示屏模塊、水泵模塊、舵機(jī)模塊以及通信模塊等。而軟件部分則主要是一款手機(jī)應(yīng)用程序，用戶可以借助于手機(jī)對(duì)該系統(tǒng)實(shí)施一定的操作。主要設(shè)計(jì)內(nèi)容：系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)：各種傳感器作為系統(tǒng)采集端，用于實(shí)時(shí)監(jiān)測魚池環(huán)境，采集端設(shè)備將這些數(shù)據(jù)通過通信模塊發(fā)送至服務(wù)端。服務(wù)端通過分析處理然后給各模塊發(fā)送下一步操作指令，并與客戶端實(shí)行交互。主控及各功能模塊器件選型：采用了STM32F103C8T6單片機(jī)、OLED顯示屏、JDY-31藍(lán)牙、溫度傳感器、PH傳感器、渾濁度傳感器、水位傳感器、蜂鳴器、SG90舵機(jī)以及繼電器等。硬件原理設(shè)計(jì)：借助于不同的傳感器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集、處理與存儲(chǔ)等工作，最終將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)到顯示屏中。對(duì)傳感器中采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行展開分析，實(shí)現(xiàn)魚池內(nèi)水環(huán)境的控制，例如調(diào)節(jié)溫度，PH值，控制渾濁度等。當(dāng)數(shù)據(jù)出現(xiàn)過高或者過低的情況時(shí)，系統(tǒng)也會(huì)發(fā)出報(bào)警提醒。與此同時(shí)，用戶還能通過自己的手機(jī)設(shè)備遠(yuǎn)程查看魚池里的實(shí)時(shí)狀態(tài)。PCB設(shè)計(jì)（或各模塊接線設(shè)計(jì)）：設(shè)計(jì)各模塊電路原理圖并相應(yīng)模塊通過數(shù)據(jù)線進(jìn)行連接。手機(jī)軟件設(shè)計(jì)：通過景觀魚池系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行處理，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示和控制。遠(yuǎn)程控制：借助于手機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)程控制和操作。實(shí)物測試：包含實(shí)物圖及運(yùn)行關(guān)鍵結(jié)果圖。附錄：包含著程序的部分重點(diǎn)核心代碼、系統(tǒng)原理圖、PCB圖以及實(shí)物圖。系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)功能系統(tǒng)采用STM32F103C8T6單片機(jī)充當(dāng)主控芯片REF_Ref8955\r\h[8]，與多種功能模塊一起，構(gòu)成了一套基于物聯(lián)網(wǎng)的景觀魚池監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)。采用此設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)：實(shí)時(shí)監(jiān)測水質(zhì)參數(shù)：在魚池中安裝多種傳感器，系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控水質(zhì)參數(shù)，包括PH值、溫度和水的渾濁度情況等，還把數(shù)據(jù)顯示到顯示屏里面。實(shí)施溫度控制，可采用溫度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測魚池水溫，以此維持恰當(dāng)?shù)聂~池水溫。在溫度監(jiān)測方面，憑借設(shè)定特定的閾值范圍，由此設(shè)置報(bào)警機(jī)制，系統(tǒng)能在水溫高于或低于預(yù)設(shè)區(qū)間時(shí)自動(dòng)發(fā)出警報(bào)，告知相關(guān)工作人員采取相應(yīng)措施，保障魚類在適宜的生長環(huán)境存活REF_Ref9033\r\h[9]。按照既定的閾值范圍，設(shè)置報(bào)警機(jī)制，PH值是衡量水質(zhì)檢測的重要指標(biāo)之一，如果PH酸堿度過高或者過低，都可能影響魚類的養(yǎng)殖效果REF_Ref9131\r\h[10]。要是PH值在異常時(shí)，會(huì)馬上發(fā)出報(bào)警信號(hào)，從而降低養(yǎng)殖過程中的風(fēng)險(xiǎn)及損失。對(duì)水渾濁度開展監(jiān)控，要是水過于渾濁，會(huì)發(fā)出警報(bào)提醒。用戶可以借助手機(jī)APP，實(shí)時(shí)掌握魚池的情況，實(shí)時(shí)顯示數(shù)據(jù)情況，協(xié)助用戶及時(shí)做出反應(yīng)和決策。實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換水和喂食。系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)該系統(tǒng)主要由四個(gè)核心部分組合而成，分別是數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)傳輸模塊、數(shù)據(jù)處理模塊和用戶交互模塊。數(shù)據(jù)采集模塊的主要任務(wù)是搜集各類數(shù)據(jù)，諸如水溫、PH值、渾濁度等，繼而把這些信息呈現(xiàn)在顯示屏上，以供后續(xù)操作使用。數(shù)據(jù)傳輸模塊憑借通信技術(shù)將采集到的數(shù)據(jù)發(fā)送給手機(jī)應(yīng)用程序。數(shù)據(jù)處理模塊對(duì)接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘與整理，從而直觀展示，方便管理員開展實(shí)時(shí)監(jiān)控與管理工作。用戶交互模塊為用戶搭建了一個(gè)友好的操作界面，實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)軟硬件彼此之間的無縫交互，用戶可憑借手機(jī)控制數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)調(diào)節(jié)等功能。該系統(tǒng)借助多種傳感器，涉及到溫度、PH值及渾濁度等核心數(shù)據(jù)，這些傳感器呈現(xiàn)出高靈敏度與高精度，維持了數(shù)據(jù)的精確性與可信賴度。數(shù)據(jù)傳輸模塊借助先進(jìn)的通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的平穩(wěn)、快速的傳輸。數(shù)據(jù)處理模塊可依據(jù)預(yù)先設(shè)定的閾值，自動(dòng)發(fā)出預(yù)警信息，提示管理員及時(shí)采取相關(guān)措施。用戶交互模塊設(shè)計(jì)得簡潔扼要又清晰，用戶憑借手機(jī)APP即可簡單控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的查看、分析以及借助手機(jī)控制等功能，顯著提升了系統(tǒng)的便捷性與實(shí)用性。具體設(shè)計(jì)圖如圖2-1所示。圖2-1硬件總體設(shè)計(jì)關(guān)鍵器件模塊選型STM32F103C8T6單片機(jī)本系統(tǒng)采用STM32F103C8T6作為核心處理器，其內(nèi)核為ARM公司的Cortex-M3架構(gòu)，工作頻率最高達(dá)72MHz，內(nèi)置64k的程序存儲(chǔ)器以及自帶12位高精度A/D轉(zhuǎn)換器，配備3個(gè)UARST通信接口和4種超低功耗模式，該控制器可在零下40至85攝氏度的溫度范圍內(nèi)工作，可以有效滿足用戶對(duì)低功耗高性能的需求REF_Ref16221\r\h[11]。該單片機(jī)因?yàn)槠渥吭降男阅鼙粡V泛應(yīng)用于工業(yè)控制、智慧家居、汽車電子以及醫(yī)療器械等多個(gè)行業(yè)。它支持包括在線編程、串口下載和JTAG仿真在內(nèi)的多種編程模式，便于開發(fā)人員進(jìn)行調(diào)試與編程作業(yè)。更為關(guān)鍵的是，STM32F103C8T6單片機(jī)享有Keil5等眾多開發(fā)工具、仿真軟件和環(huán)境的支持，難度低，易于開發(fā)者上手操作，利于加快開發(fā)進(jìn)程。其實(shí)物圖如2-2所示。圖2-2STM32F103C8T6實(shí)物圖OLED顯示屏OLED顯示屏是一種先進(jìn)的顯示技術(shù)，跟常規(guī)的LCD液晶顯示屏相比，OLED不用另外去設(shè)置背光，因?yàn)槊總€(gè)像素點(diǎn)都具有自行發(fā)光的特點(diǎn)，此種特性讓OLED屏幕在對(duì)比度及視角上展現(xiàn)出更優(yōu)越的效果，OLED屏幕所展示的色彩更加亮麗，而且響應(yīng)速度更快，因此一般被應(yīng)用到智能手機(jī)、電視、智能手表等設(shè)備上。實(shí)物圖如2-3所示。圖2-3OLED顯示屏實(shí)物圖蜂鳴器模塊蜂鳴器模塊是常用的聲音輸出設(shè)備，能依靠電信號(hào)發(fā)出聲音。此模塊一般由驅(qū)動(dòng)電路與聲源組成，分為有源和無源兩種類別，本系統(tǒng)采用的是有源蜂鳴器。報(bào)警系統(tǒng)、提示音、提醒設(shè)備等領(lǐng)域都廣泛采用了蜂鳴器模塊，在景觀魚池監(jiān)測系統(tǒng)中，蜂鳴器模塊的用途是發(fā)出聲音警報(bào)，當(dāng)系統(tǒng)察覺到異常情形時(shí)，如水質(zhì)超出合格標(biāo)準(zhǔn)、溫度過高或者過低等，蜂鳴器和傳感器、控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)，若監(jiān)測參數(shù)達(dá)到預(yù)設(shè)的閾值，就會(huì)自動(dòng)觸發(fā)警報(bào)，進(jìn)而提醒管理人員趕快采取行動(dòng)，保證魚池環(huán)境始終處在適宜狀態(tài)。實(shí)物圖如2-4所示。圖2-4蜂鳴器實(shí)物圖JDY-31藍(lán)牙模塊JDY-31是基于藍(lán)牙4.0（BLE）技術(shù)而制成的低功耗藍(lán)牙模塊，此技術(shù)被大量應(yīng)用到通信設(shè)備當(dāng)中，它可以實(shí)現(xiàn)串口通信（UART）支持，數(shù)據(jù)傳輸既高效又可靠，可順暢地跟單片機(jī)或其他控制器實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，JDY-31模塊呈現(xiàn)出體積小、低功耗、長距離傳輸?shù)忍卣鳎鄳?yīng)用于智能家居、物聯(lián)網(wǎng)、無線傳感器等范疇，它是支持主從模式的，可實(shí)現(xiàn)與多個(gè)設(shè)備的連接，而且具備較高的傳輸速率與穩(wěn)定性。實(shí)物圖如2-5所示。圖2-5JDY-31實(shí)物圖傳感器模塊本設(shè)計(jì)采用多種傳感器，具體傳感器如下：渾濁度傳感器模塊為了測量水的混濁度，系統(tǒng)使用混濁傳感器進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測REF_Ref16828\r\h[12]。TDS傳感器是檢測總?cè)芙夤腆w濃度的設(shè)備。水中TDS值的高低直接反映了水中溶解物質(zhì)的含量占比，通常情況下，TDS值越高，表示水中含有的溶解物越多，水就越渾濁。即便在特定領(lǐng)域范圍內(nèi)，TDS也難以精準(zhǔn)反映水質(zhì)情況，但目前TDS還是可以作為有效的水質(zhì)情況反映參數(shù)來作為參考，用來檢測渾濁度。實(shí)物圖如2-6所示。圖2-6TDS傳感器實(shí)物圖溫度傳感器模塊DS18B20是常用的溫度傳感器，該傳感器的測溫范圍是從-55°C到+125°C，典型精度為±0.5°C，它憑借1-Wire單總線接口開展數(shù)據(jù)通信，認(rèn)可多個(gè)傳感器在同一數(shù)據(jù)線上連接，讓布線的流程簡化。DS18B20不光有防水版本，適合在潮濕環(huán)境里運(yùn)用，而且具有可調(diào)節(jié)的分辨率范圍（9到12位）。普遍用在不同溫度測量的場景，如環(huán)境監(jiān)測、家居智能化管理、智能硬件等。使用時(shí)要注意供電情況、電纜長度以及連接的可靠性，以保障它正常進(jìn)行工作和精確測量。實(shí)物圖如2-7所示。圖2-7DS18B20傳感器實(shí)物圖PH值傳感器模塊PH傳感器是一種用來測量溶液酸堿度的儀器，普遍應(yīng)用于水質(zhì)監(jiān)測、農(nóng)業(yè)、食品工業(yè)與化學(xué)分析等領(lǐng)域，它是由玻璃電極跟參比電極組合而成，通過電極與參照電極的電壓差得出PH值，該P(yáng)H值檢測區(qū)間為0到14，PH傳感器需要定期校準(zhǔn)和清洗，以保障測量的精準(zhǔn)與可靠，經(jīng)過合理運(yùn)用，PH傳感器可給不同應(yīng)用提供關(guān)鍵的酸堿度信息。實(shí)物圖如2-8所示。圖2-8PH傳感器實(shí)物圖水位傳感器模塊水位傳感器一般用于測量液體的高度，大多應(yīng)用于水庫、池塘、魚池等場方的水位監(jiān)控與自動(dòng)化控制。它可以實(shí)時(shí)檢測水位變化并傳輸信號(hào)，幫助實(shí)現(xiàn)水泵控制或者水位報(bào)警。常見應(yīng)用在水池管理、農(nóng)業(yè)灌溉和自動(dòng)化供水系統(tǒng)。其實(shí)物圖如圖2-9所示。圖2-9水位傳感器實(shí)物圖舵機(jī)模塊SG90是一種采用PWM控制的小型電機(jī)，使用簡單，只需要脈沖信號(hào)控制即可實(shí)現(xiàn)功能控制，不需要其它額外的硬件輔助，在各種領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。由于其結(jié)構(gòu)簡單輕巧、便于攜帶安裝、成本低等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于各種DIY電子項(xiàng)目中。實(shí)物圖如2-10所示。圖2-10SG90實(shí)物圖水泵模塊本設(shè)計(jì)采用的水泵數(shù)量為兩個(gè)，一個(gè)用來換水，一個(gè)用來抽水，水泵模塊是能推動(dòng)液體進(jìn)行流動(dòng)的裝置，普遍應(yīng)用于水處理、農(nóng)業(yè)灌溉、供水系統(tǒng)等領(lǐng)域，它憑借電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泵體，把液體從一處運(yùn)送到另一處，一般會(huì)跟水位傳感器或者其他自動(dòng)控制方案協(xié)同運(yùn)用。實(shí)物圖如2-11所示。圖2-11水泵實(shí)物圖加熱模塊PTC加熱片是一種利用正溫度系數(shù)材料特性的加熱元件，當(dāng)電流通過時(shí)，溫度上升引起電阻值的上升，從而限制電流流量，避免過熱。它廣泛應(yīng)用于電暖器、電熱墊、汽車座椅加熱和家用電器等設(shè)備中，具有自動(dòng)調(diào)溫、節(jié)能和安全可靠的特點(diǎn)。其實(shí)物圖如圖2-12所示。圖2-12加熱片實(shí)物圖系統(tǒng)可行性分析經(jīng)濟(jì)可行性硬件成本：隨著傳感器和嵌入式系統(tǒng)的大規(guī)模生產(chǎn)，硬件的成本逐漸降低。先估計(jì)一下傳感器、通信模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理的成本，確?？偝杀驹诳山邮芊秶鷥?nèi)。運(yùn)營成本：系統(tǒng)運(yùn)行所需要的成本相對(duì)較低，也可以通過合理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)來優(yōu)化降低成本。市場需求:當(dāng)前的景觀魚池在不斷發(fā)展，對(duì)水質(zhì)監(jiān)控系統(tǒng)的需求正在增加，當(dāng)前系統(tǒng)具有良好的發(fā)展前景。技術(shù)可行性當(dāng)前的物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、傳感器技術(shù)和數(shù)據(jù)處理技術(shù)已經(jīng)發(fā)展十分成熟，現(xiàn)在有很多種高性能傳感器可用于魚池水質(zhì)的監(jiān)控，比如PH、溫度、渾濁度等?，F(xiàn)在的物聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)也能夠有效整合數(shù)據(jù)采集、傳輸和分析，進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控與報(bào)警。系統(tǒng)在擴(kuò)展性以及升級(jí)性上呈現(xiàn)出強(qiáng)大的的性能，未來可按需引入新的傳感器和功能單元。而不需要重新設(shè)計(jì)整個(gè)系統(tǒng)。確保所選硬件和軟件組件之間的兼容性，以便實(shí)現(xiàn)順暢的數(shù)據(jù)交互和系統(tǒng)集成。操作可行性可以先去了解一下管理人員的技術(shù)水平如何，了解他們對(duì)新技術(shù)的接納能力及學(xué)習(xí)意愿，向用戶提供系統(tǒng)操作方面的培訓(xùn)與相關(guān)指導(dǎo)，指導(dǎo)用戶深入了解系統(tǒng)操作步驟及功能特色，實(shí)現(xiàn)提高使用效率的效果，保障技術(shù)對(duì)系統(tǒng)支持，實(shí)施系統(tǒng)維護(hù)服務(wù)，保障系統(tǒng)的平穩(wěn)運(yùn)行，以此保證數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性以及系統(tǒng)的可靠性，確保系統(tǒng)具有有效存儲(chǔ)與管理所采集數(shù)據(jù)的能力。并且額外配備手機(jī)應(yīng)用程序，實(shí)時(shí)監(jiān)控讓用戶了解水質(zhì)變化的趨勢(shì)。設(shè)立高效的報(bào)警體系，讓用戶在水質(zhì)出現(xiàn)異常時(shí)能及時(shí)接到通知并采取應(yīng)對(duì)方法。安排特定人員承擔(dān)系統(tǒng)的日常管理和維護(hù)工作，保障有足夠的人力資源推動(dòng)項(xiàng)目開展。系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)微控制器單元電路設(shè)計(jì)該系統(tǒng)微控制器采用STM32F103C8T6單片機(jī)作為核心控制單元，其詳細(xì)電路設(shè)計(jì)如下圖3-1所示：STM32F103C8T6共有40個(gè)引腳，其中PA3引腳與SG90中的PWM引腳連接，PB8和PB9引腳分別連接OLED顯示屏中的SCL和SDA引腳，PA9和PA10引腳分別連接JDY-31中的TX、RX引腳，PA4引腳連接引腳BEEP_IO，PA2引腳與WaterLevel_IO引腳相連接，PC15，PC13和PC14引腳連接DS1302中的DS_RST，DS_SCLK和DS_I/O引腳，PA1引腳連接CN5中的PH_DO引腳。PA6引腳與PUMP2_IO引腳連接，PA5引腳與PUMP1_IO引腳連接。圖3-1微控制器電路設(shè)計(jì)圖時(shí)鐘電路單元設(shè)計(jì)該模塊的電路組件采用DS1302，時(shí)鐘電路一般用于顯示時(shí)間REF_Ref25346\r\h[13]，通常是電子電路中非常重要的一部分，廣泛應(yīng)用于各種數(shù)字系統(tǒng)、微處理器、通信設(shè)備中。其中GND引腳接地，DS_RST引腳與芯片的PC15引腳相連接，DS_SCLK引腳與芯片的PC13引腳相連接，DS_I/O引腳與芯片的PC14引腳相連接，VCC2接到3.3V電源上，其電路圖如下圖3-2所示。圖3-2時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)圖蜂鳴器單元電路設(shè)計(jì)該模塊采用的是有源蜂鳴器，只需連接VCC和GND，簡單地通過控制電源開關(guān)來發(fā)聲。在單片機(jī)控制的應(yīng)用中，蜂鳴器的VCC和GND連接到單片機(jī)的電源，然后通過單片機(jī)的I/O口控制蜂鳴器聲音發(fā)出。當(dāng)I/O口輸出高電平信號(hào)時(shí)，蜂鳴器發(fā)出聲音，當(dāng)輸出低電平信號(hào)時(shí)，蜂鳴器不發(fā)聲。其中GND引腳接地，BEEP_IO引腳與芯片的PA4引腳相接，采用采用GPIO端口，其電路圖如下圖3-3所示。圖3-3蜂鳴器電路設(shè)計(jì)圖傳感器單元電路設(shè)計(jì)傳感器部分由溫度傳感器、PH值傳感器以及渾濁度傳感器組成。溫度傳感器單元電路設(shè)計(jì)溫度傳感器采用的器件為DS18B20，用來檢測水的溫度。DS18B20借助一根通信線即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，這種單線通信架構(gòu)既不復(fù)雜又方便上手。在數(shù)據(jù)接收時(shí)，它的輸入電阻很高，在發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)輸出為開漏輸出，輸出為0時(shí)通過三極管下拉為低電平，輸出1時(shí)進(jìn)入高阻態(tài)，需要外接上拉電阻把其拉為高電平。為了能正常輸出1，需要在電路中引入一個(gè)強(qiáng)化電阻。DS18B20_T1_IO引腳和芯片的PB12引腳連接。其電路圖如圖3-4所示。圖3-4溫度傳感器電路設(shè)計(jì)圖渾濁度傳感器單元電路設(shè)計(jì)渾濁度傳感器采用的器件為TDS，主要是為了檢測水的。渾濁度GND引腳接地，為電路提供參考電位。TDS_IO引腳與芯片的PA1引腳相連接。引腳4連接“3.3V”，為連接到該接口的設(shè)備或模塊提供3.3伏特的電源。相關(guān)電路圖如下圖3-5所示。圖3-5渾濁度傳感器電路設(shè)計(jì)圖PH傳感器單元電路設(shè)計(jì)在CN4里引腳1標(biāo)記為“OUT_5V”，表示該引腳輸出5伏特的電壓；引腳2連接“GND”，即接地，為電路提供零電位參考點(diǎn)。CN5里，PH_DO引腳與芯片的PA0引腳相連接，用于傳輸PH值檢測數(shù)據(jù)。其電路圖如圖3-6所示。圖3-6PH傳感器電路設(shè)計(jì)圖電源單元電路設(shè)計(jì)各個(gè)電子元器件都需要電源才能正常工作，不同器件所需的工作電壓也不一樣，因此在電路中要設(shè)計(jì)一個(gè)可以供整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定工作的電壓源REF_Ref2830\r\h[14]。此外，在設(shè)計(jì)電壓轉(zhuǎn)換電路時(shí)，還要考慮電磁兼容和散熱器的布局等影響性能的因素REF_Ref4802\r\h[15]。因此需要采用雙電壓輸出配置，穩(wěn)定外部電壓輸出在5V，引入一個(gè)3.3V的電壓調(diào)節(jié)裝置，其電路圖如圖3-7所示。圖3-7電源模塊電路設(shè)計(jì)顯示單元電路設(shè)計(jì)該模塊電路器件為OLED顯示屏，用于顯示檢測的各種數(shù)據(jù)。使用IIC接口與芯片的接口相連接，用于在微控制器和各種外部設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。顯示屏需要穩(wěn)定的電源供應(yīng)，尤其是對(duì)于背光的LED屏幕，電流需求較大。要確保電源設(shè)計(jì)滿足顯示屏的電壓和電流要求。GND引腳接地，SCL引腳與芯片的PB8引腳連接，SDA引腳與芯片引腳的PB9連接，VCC引腳接電源。其電路圖如下圖3-8所示。圖3-8顯示模塊電路設(shè)計(jì)圖水位檢測單元電路設(shè)計(jì)該器件的WaterLevel_IO是水位檢測模塊與外部電路進(jìn)行數(shù)據(jù)交互的輸入輸出引腳，用于傳輸檢測到的水位信號(hào)，其與芯片的PA2引腳相連接。GND引腳接地，是電路中的參考零電位點(diǎn)，VCC連接電源。3.3V代表電源電壓，為該水位檢測模塊提供工作所需的電能。當(dāng)水位下降，探針與水分離，電路斷開，引腳輸出的信號(hào)也會(huì)發(fā)生變化，以此來實(shí)現(xiàn)對(duì)水位的實(shí)時(shí)監(jiān)測。其電路圖如下圖3-9所示。圖3-9水位檢測模塊電路設(shè)計(jì)圖藍(lán)牙單元電路設(shè)計(jì)該模塊電路器件為JDY-31，其采用USART端口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)互連，用于在計(jì)算機(jī)和不同電子設(shè)備之間進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，兼容同步和異步兩種通信模式。USART通常用于微控制器中，是處理串行通信的核心硬件模塊，將該器件的TX、RX引腳分別與芯片的PA9、PA10引腳進(jìn)行連接，VCC引腳接電源，GND引腳接地。其電路圖如圖3-10所示。圖3-10藍(lán)牙模塊電路設(shè)計(jì)圖舵機(jī)單元電路設(shè)計(jì)該模塊電路器件為SG90，將該器件的PWM引腳與芯片的PA3引腳相接，VCC引腳接電源，GND引腳接地，這種設(shè)計(jì)確保了舵機(jī)能夠穩(wěn)定、可靠地工作，采用PWM定時(shí)器。PWM是一種常用的信號(hào)調(diào)制方式，控制信號(hào)占空比，精準(zhǔn)控制舵機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)投喂動(dòng)作的精確調(diào)節(jié)。電路圖如圖3-11所示。圖3-11舵機(jī)模塊電路設(shè)計(jì)圖加熱單元電路設(shè)計(jì)該器件中的GND引腳接地，Heart_IO引腳與芯片的PA7引腳相連，采用GPIO，配置為輸入模式可以接收外部設(shè)備的信號(hào)，GPIO引腳會(huì)讀取外部信號(hào)的狀態(tài)。GPIO引腳也可以配置為輸出模式，向外部設(shè)備發(fā)送控制信號(hào)。通過控制GPIO引腳的高電平或者低電平來控制外部設(shè)備。電路圖如圖3-12所示。圖3-12加熱模塊電路設(shè)計(jì)水泵單元電路設(shè)計(jì)此系統(tǒng)采用兩個(gè)水泵，一個(gè)用來抽水，一個(gè)用來排水，實(shí)現(xiàn)換水。該器件的PUMP2_IO引腳與芯片的PA6引腳相接，PUMP1_IO引腳與芯片的PA5引腳相接，采用GPIO模式，GND引腳接地。從圖中可以看到，這是一個(gè)使用HF46F/5-HS1繼電器控制水泵電路。當(dāng)PUMP2_IO輸入高電平信號(hào)時(shí)，三極管Q2導(dǎo)通，三極管導(dǎo)通使繼電器線圈通電，繼電器線圈通電后，觸點(diǎn)閉合。觸點(diǎn)閉合后，CN2接口的PUMP2引腳被接通，水泵開始工作。當(dāng)PUMP2_IO變?yōu)榈碗娖綍r(shí)，三極管截止，繼電器線圈斷電，觸點(diǎn)斷開，水泵停止工作。這種控制方式簡單可靠，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水泵的精確控制。其電路圖如圖3-13所示。圖3-13水泵模塊電路設(shè)計(jì)系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)主程序模塊設(shè)計(jì)程序啟動(dòng)開始的階段，先對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行初始化處理，進(jìn)而保證各工作得以順利開展。實(shí)施通信模塊，實(shí)現(xiàn)手機(jī)跟用戶間的交互協(xié)作，程序從傳感器獲取各參數(shù)的數(shù)據(jù)，包括溫度、水的渾濁度、PH值以及水位等。采集的信息會(huì)在數(shù)據(jù)處理模塊做分析，把數(shù)據(jù)呈現(xiàn)給用戶。在數(shù)據(jù)的監(jiān)測的階段，系統(tǒng)會(huì)核實(shí)參數(shù)是否在設(shè)定的閾值范圍以內(nèi)，若參數(shù)超出或者低于閾值范圍，系統(tǒng)將觸發(fā)報(bào)警設(shè)置并給出提示，以此維持環(huán)境的穩(wěn)定，參數(shù)在正常范圍區(qū)間內(nèi)，系統(tǒng)可接收用戶指令實(shí)行相關(guān)操作。當(dāng)所有操作完成以后，系統(tǒng)將對(duì)顯示屏的顯示進(jìn)行更新，實(shí)時(shí)給用戶展示參數(shù)數(shù)據(jù)。程序把全部指令執(zhí)行完成后，會(huì)返回到通信模塊，等待新的數(shù)據(jù)采集及用戶指示，形成一個(gè)反復(fù)循環(huán)，借此持續(xù)監(jiān)控及控制環(huán)境。等到達(dá)結(jié)束節(jié)點(diǎn)，程序?qū)⑼Ｖ构ぷ骰蜻M(jìn)入待機(jī)模式，等待下一次啟動(dòng)。具體的主程序流程圖設(shè)計(jì)如圖4-1所示。圖4-1主程序流程圖APP模塊設(shè)計(jì)本小節(jié)主要對(duì)手機(jī)APP控制端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)展開詳細(xì)闡述，對(duì)系統(tǒng)各功能以及界面進(jìn)行詳細(xì)分析REF_Ref6092\r\h[16]。本系統(tǒng)配備了一款特別定制的APP，用戶先打開應(yīng)用進(jìn)入一個(gè)簡潔的界面，在頁面看到關(guān)鍵參數(shù)，每個(gè)參數(shù)旁邊都有實(shí)時(shí)的數(shù)值顯示，可以更好的了解當(dāng)時(shí)的狀態(tài)，根據(jù)當(dāng)時(shí)的狀態(tài)進(jìn)行調(diào)控。具體流程圖如圖4-2所示。圖4-2APP流程圖通信模塊設(shè)計(jì)這一模塊首先是對(duì)藍(lán)牙進(jìn)行初始化，打開手機(jī)藍(lán)牙開關(guān)，讓藍(lán)牙設(shè)備進(jìn)入可開始工作的狀態(tài)，進(jìn)而開展可用設(shè)備的搜索，獲取可實(shí)現(xiàn)連接的藍(lán)牙設(shè)備列表，選定要進(jìn)行連接的特定藍(lán)牙設(shè)備，防止連接錯(cuò)誤，從而請(qǐng)求建立連接，向選定的藍(lán)牙設(shè)備發(fā)出連接請(qǐng)求指令，連接成功后就進(jìn)行下一步操作，若連接未成功則重新嘗試，直到實(shí)現(xiàn)連接成功。具體流程圖如圖4-3所示。圖4-3通信模塊程序流程圖溫度模塊設(shè)計(jì)對(duì)溫度傳感器初始化，確保溫度傳感器能正常工作并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。初始化完成后，進(jìn)行采集溫度數(shù)據(jù)。對(duì)采集到的溫度實(shí)時(shí)顯示，對(duì)溫度設(shè)置一定的閾值，溫度在閾值范圍內(nèi)正常結(jié)束，超出或者低于都會(huì)報(bào)警提醒，超出會(huì)進(jìn)行換水降溫，低于會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)加熱，從而恢復(fù)到閾值范圍內(nèi)。具體流程設(shè)計(jì)圖如圖4-4所示。圖4-4溫度模塊程序流程圖渾濁度模塊設(shè)計(jì)先對(duì)渾濁度傳感器進(jìn)行初始化，確保渾濁度傳感器都能夠正常工作并進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。初始化完成后，系統(tǒng)指示渾濁度傳感器采集數(shù)據(jù)。對(duì)采集到的渾濁度實(shí)時(shí)顯示出來，對(duì)渾濁度設(shè)置一定的閾值，渾濁度在閾值范圍內(nèi)正常結(jié)束，超出或者低于都會(huì)報(bào)警提醒，并且進(jìn)行換水從而恢復(fù)正常。具體流程設(shè)計(jì)圖如圖4-5所示。圖4-5渾濁度模塊程序流程圖PH模塊設(shè)計(jì)先對(duì)PH傳感器進(jìn)行初始化，確保數(shù)據(jù)正常采集。初始化完成后，系統(tǒng)指示PH傳感器采集PH值。對(duì)采集到的PH值實(shí)時(shí)顯示出來，設(shè)置一定范圍內(nèi)的閾值，超出或者低于都會(huì)發(fā)出警報(bào)，然后換水調(diào)節(jié)恢復(fù)正常。具體流程設(shè)計(jì)圖如圖4-6所示。圖4-6PH模塊程序流程圖喂食模塊設(shè)計(jì)自動(dòng)喂食裝置采用SG90舵機(jī)帶動(dòng)喂食盒旋轉(zhuǎn)來實(shí)現(xiàn)REF_Ref7914\r\h[17]。有兩種喂食方式，一種是用戶手動(dòng)開啟喂食，另外一種是自動(dòng)控制時(shí)間喂食，手機(jī)APP提供喂食間隔時(shí)間功能，讓用戶根據(jù)喂養(yǎng)種類不同，從而自行設(shè)置喂食時(shí)間。具體流程圖如圖4-7所示。圖4-7喂食模塊程序流程圖報(bào)警模塊設(shè)計(jì)景觀魚池的報(bào)警模塊設(shè)計(jì)主要目的是確保在水質(zhì)異常問題發(fā)生時(shí)，能夠及時(shí)發(fā)出警報(bào)，提醒工作人員進(jìn)行下一步操作。主要是通過給參數(shù)設(shè)置相應(yīng)的閾值，不同的物種設(shè)置不同參數(shù)。報(bào)警模塊的具體流程圖如圖4-8所示。圖4-8報(bào)警模塊程序流程圖換水模塊設(shè)計(jì)對(duì)于景觀魚池養(yǎng)護(hù)最麻煩的就是對(duì)魚池進(jìn)行換水。而且換水還有一定的條件。頻繁換水或者長時(shí)間不換水對(duì)魚類的生長都有影響，容易影響生態(tài)平衡，導(dǎo)致水質(zhì)惡化等。因此本系統(tǒng)根據(jù)PH傳感器和渾濁度傳感器等測量參數(shù)并用此來判斷是否需要進(jìn)行換水。用戶通過控制排水和抽水來完成換水的操作。其設(shè)計(jì)流程圖如圖4-9所示。圖4-9換水模塊流程圖系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)及測試硬件測試實(shí)物做好之后先對(duì)系統(tǒng)的硬件進(jìn)行測試，首先對(duì)基礎(chǔ)的硬件電路進(jìn)行檢查，看電路連接是否正確。然后將溫度、渾濁度、水位、PH值等傳感器連接到板子上，接通電源，點(diǎn)亮顯示屏，看一下數(shù)據(jù)能否正常顯示。如果顯示正常，就改變溫度、水位等觀察顯示屏上的數(shù)據(jù)是否能改變，數(shù)據(jù)正常顯示就進(jìn)行下一步，測試喂食模塊、換水模塊中的硬件，看是否能正常運(yùn)行。之后進(jìn)行通信模塊的測試，利用于串口調(diào)試助手測試模塊是否能正常進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。基礎(chǔ)測試完成后，再分別對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行測試，根據(jù)不同的功能進(jìn)行不同測試，看是否能正常工作。在使用過程中根據(jù)遇到的問題實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)試，不斷優(yōu)化算法使實(shí)驗(yàn)結(jié)果更加精準(zhǔn)REF_Ref18304\r\h[18]。具體測試圖如圖5-1所示。圖5-1硬件測試圖軟件測試軟件測試進(jìn)行時(shí)，執(zhí)行特定程序?qū)鞲衅鞲鞴δ軘?shù)據(jù)顯示到顯示屏上，然后實(shí)施功能測試，保障各功能能夠順利實(shí)現(xiàn)。利用手機(jī)APP設(shè)置閾值和定時(shí)喂養(yǎng)時(shí)間等。觀察各功能能否正常運(yùn)行。經(jīng)過測試，軟件模塊正常運(yùn)行，符合設(shè)計(jì)目的。具體測試圖如圖5-2所示。圖5-2軟件測試圖主要模塊測試喂食模塊測試自動(dòng)喂食模塊是控制舵機(jī)實(shí)現(xiàn)的，有定時(shí)自動(dòng)給魚類喂食功能。用戶可以設(shè)置喂食的時(shí)間，到規(guī)定時(shí)間時(shí)，就可以自動(dòng)喂食REF_Ref23292\r\h[19]。同時(shí)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)，完成喂食。經(jīng)過多次測試，該系統(tǒng)喂食功能符合設(shè)計(jì)目的。具體測試如圖5-3所示。圖5-3喂食模塊測試圖溫度模塊測試第一次測試時(shí)設(shè)置的溫度閾值為10℃~28℃，而此時(shí)水溫為35.19℃，高于設(shè)定的28℃，因此發(fā)出警報(bào)提醒，根據(jù)提醒，工作人員可以通過手機(jī)APP進(jìn)行排水，從而降低水溫。第二次測試時(shí)設(shè)置的溫度閾值為20℃~28℃，而此時(shí)水溫16.94℃，低于設(shè)定的20℃，因此發(fā)出警報(bào)提示，通過手機(jī)APP，可以進(jìn)行加熱操作，從而使水溫上升。第三次水位在正常范圍內(nèi)，沒有任何提示。上述操作實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)如表5-1所示。經(jīng)過測試功能正常符合設(shè)計(jì)目的。具體測試如圖5-4和圖5-5所示。時(shí)間水溫閾值狀態(tài)操作9:0035.19℃10℃~28℃報(bào)警添加水降溫10:0016.94℃20℃~28℃報(bào)警進(jìn)行加熱11:0021℃20℃~25℃正常不進(jìn)行操作表5-1實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表圖5-4一次測試圖5-5第二次測試渾濁度模塊測試將渾濁度的下限設(shè)置為50，上限設(shè)置為200，對(duì)渾濁度進(jìn)行不同時(shí)間多次測試，具體測試如下表5-2所示，最近測試渾濁度值為1351.28，嚴(yán)重超出設(shè)定最大值，因此發(fā)出報(bào)警提醒，告知工作人員及時(shí)換水。具體測試如圖5-5和圖5-6所示。時(shí)間渾濁度閾值狀態(tài)操作17:004550~200報(bào)警換水18:006550~200正常不進(jìn)行操作21:001351.2850~200報(bào)警換水表5-2測試數(shù)據(jù)表圖5-5渾濁度模塊測試圖5-6手機(jī)端渾濁度設(shè)置界面PH模塊測試將PH值的下限設(shè)置為5，上限設(shè)置為8，進(jìn)行多次測試，最近一次測試PH值為8.57，超出設(shè)定最大值，因此發(fā)出報(bào)警提醒，從而告知工作人員及時(shí)換水。具體數(shù)據(jù)如表5-3所示，具體測試如圖5-7和圖5-8所示。時(shí)間PH值閾值狀態(tài)操作9:006.155~8正常不進(jìn)行操作10:004.235~8報(bào)警換水11:008.575~8報(bào)警換水表5-3具體數(shù)據(jù)表圖5-7PH值模塊測試圖5-8手機(jī)端PH值設(shè)置界面界面設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)本系統(tǒng)配備了一款特別定制的APP，用戶一旦打開應(yīng)用，便直接進(jìn)入一個(gè)簡潔的界面，APP的主界面，為用戶提供直觀的數(shù)據(jù)展示，方便用戶上手操作，用戶可以清晰地看到魚池的水溫、PH值、水位以及渾濁度等關(guān)鍵參數(shù)。每個(gè)參數(shù)旁邊都有實(shí)時(shí)的數(shù)值顯示，能夠幫助用戶更快速地了解當(dāng)前魚池的狀態(tài)。除了數(shù)據(jù)展示，這款A(yù)PP還提供了數(shù)據(jù)調(diào)控功能，例如加熱和喂食等。同時(shí)，還可以設(shè)置重要參數(shù)閾值，一旦超出或者低于會(huì)發(fā)出警報(bào)提示。具體界面設(shè)計(jì)如圖5-9所示。圖5-9界面設(shè)計(jì)圖結(jié)論在這篇論文里，研究基于物聯(lián)網(wǎng)的景觀魚池監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)相關(guān)內(nèi)容，其目的是采用自動(dòng)化、智能化手段提升景觀魚池的管理效能，便于對(duì)魚池開展管理。論文研究的主要內(nèi)容有溫度、PH值和渾濁的的監(jiān)測及顯示，若數(shù)據(jù)異常則發(fā)出報(bào)警，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)換水和喂食。本文對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，還附上了實(shí)物測試以及系統(tǒng)原理圖。伴隨景觀魚池的普遍流行，該系統(tǒng)在實(shí)際情況中同樣有重要的研究意義。依靠本次設(shè)計(jì)實(shí)施，我們成功實(shí)現(xiàn)了一個(gè)功能完善的基于物聯(lián)網(wǎng)的景觀魚池監(jiān)控系統(tǒng)的搭建，驗(yàn)證了此系統(tǒng)的可靠性，說明該系統(tǒng)有較高的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值，存在良好的應(yīng)用前景與提升空間REF_Ref26966\r\h[20]。在開展系統(tǒng)設(shè)計(jì)期間，我們采用了先進(jìn)的傳感器技術(shù)跟物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，保證了數(shù)據(jù)既準(zhǔn)確又實(shí)時(shí)得特性。依靠本次設(shè)計(jì)，我們將進(jìn)一步深入鉆研物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，探求更多智能化、自動(dòng)化的管理途徑，為景觀魚池管理給出更高效、便捷的應(yīng)對(duì)方案。相信在不久的將來，我們會(huì)享受到互聯(lián)網(wǎng)+時(shí)代下物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的推廣與普及帶來的福音，通過手機(jī)APP全面實(shí)現(xiàn)魚池的日常維護(hù)REF_Ref27518\r\h[21]。參考文獻(xiàn)王嘉寧，郝傳柱.基于單片機(jī)的魚塘水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)[J].現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2024，(22):152-154+160.