基于STM32的鱼塘水质监控系统

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  【摘 要】为了提高鱼塘养殖的自动化水平,以STM32为主控芯片,研制了鱼塘水质监控系统,实时监测水中的溶氧量、温度和PH值,该系统能自动打开增氧机运行,使鱼塘中水的溶氧量的上下限保持在设定的范围内,并有PH值超标报警提示,通过GSM模块,通知用户。
  【关键词】STM32 溶氧量 GSM
  一、概述
  氧是鱼类赖以生存和生长发育必备条件之一。水中溶氧量只有达到一定的范围,鱼类才能正常的生长。鱼塘酸碱度(pH值)既影响鱼类的生长,又影响到池水中的营养,因此人们经常用石灰来调节鱼池的酸碱度。对于鲢、鳙、草、鲤、团头鲂等温水性鱼类,喜偏碱性水,其pH值为7.5~8.5。
  目前,多数养殖户主要通过经验来判断水中溶氧量含量的高低,通过观察鱼是否浮头的现象,来判断水中溶氧量的高低,并人工判断是否开启增氧机。
  二、鱼塘水质监控系统的总体设计
  系统拟采用stm32 ARM Cortex-M3作为本系统的处理器,功能如下:系统能自动监测水中溶氧量并判断是否开启增氧机,同时检测水中ph值的变化,并在ph值超过上下限时进行自动短信报警。系统的结构框图如下:
  三、系统各模块设计
  整个系统由传感器模块(包括温度传感器,溶氧量传感器[1],PH值传感器,用于测量鱼塘中温度,溶氧量,PH值,并反馈给主控芯片),主控模块(STM32开发板,为整个系统的核心),GSM模块(一边连接主控芯片,一边用短信通知用户),TFT液晶屏模块(用于显示当前的温度),SD卡模块,五个主要模块组成。
  3.1传感器模块设计
  3.1.1 温度传感器
  选用DS18B20数字温度传感器,这是一种常用的温度传感器,具有体积小,硬件开销低,抗干扰能力强,精度高的特点。可用于水温测量,农业大棚测温,可直接得到数字量,使用方便。
  3.1.2 溶氧量传感器
  499ADO 传感器用于连续检测液体中溶解氧的含量[2],测量范围是 0-20ppm,主要应用在市政污水和工业污水处理厂的曝气池中,也可以用于检测养殖水池中溶解氧的含量。
  3.1.3 PH值传感器
  PH值传感器用来检测鱼塘中当前PH值的含量是否在设定的范围内,并决定是否给用户发出报警。
  3.2主控芯片模块设计
  主控芯片采取STM32f103rbt6,这款芯片,而意法半导体公司生产的这款以Cortex-M3系列内核的STM32f103rbt6拥有更强劲的性能、更高的代码密度、位带操作、可支持60个可屏蔽中断、低成本和低功耗等众多优势,而且组成员对这款芯片较熟悉。它还有优异的实时性能,杰出的功耗控制。
  3.3 GSM模块设计
  当STM32主控芯片作出相应的反应时,可利用GSM模块向用户发送报警信息。
  TFT液晶屏模块:可用于显示当前鱼塘的温度、溶氧量、PH值等信息。
  SD卡模块:用于储存需要的信息,比如正常的鱼塘内溶氧量、温度、PH值等信息。
  四、系统整体功能
  该系统主要体现了智能化控制鱼塘的含氧量以及对温度、PH值的报警,此外系统还具有功耗低、功能强、可靠性高、使用方便等特点,大大节省了农民的时间、精力。提高了鱼类养殖的安全性和自动化水平,有效地降低了养殖成本,提高了养殖的产量。
  五、结论
  将所学的电子学、传感器、处理器方面的知识应用到生活生产中,能提高我们的生活质量,使我们的生活变得丰富多彩、方便快捷。该系统经过改进可以大规模的应用到农业中,有很强的商业价值和实用价值。
  参考文献:
  [1] 徐维, 赵德安. 水产养殖中溶解氧的检测与控制技术的研究 [J]. 农机化研究, 2 00 7(1): 7 4- 76
  [2] 朱建中. 微型 C lark氧传感器的进展[J] . 传感器世界, 19 96 , 1 2(9) : 5-10
  作者简介:
  胡红伟,1990-08,男,汉,河南周口,学生,研究方向:对STM32处理器应用方面的研究。
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