基于STM32的智能喂养系统

基于STM32的智能喂养系统

系统简介

• 自动检测环境温湿度，当温湿度低于阈值时自动打开加湿器；
• 自动检测水位，当水位低于阈值时自动加水；
• 自动检测有害气体，当检测到有害气体时自动打开风扇；
• 同步状态到微信小程序，微信小程序可以控制风扇，加湿器，水泵开关。

系统

有单片机主控负责检测各种信号量，将信息显示到屏幕上，采集信息后判断，并作出相应的动作。

系统框图

框图描述：相关传感器采集水位、温度、湿度、气体成分等信息传给主控，主控将处理之后的信息分别显示出来和发送到云端，主控可以控制相关设备进行加水、排气、报警、加湿等操作。相关模块独立供电。

系统所需器件

• STM32F103RCT6最小系统板（系统主控）
• ESP8266（WiFi通信模块）
• 0.94寸OLED屏（显示模块）
• DHT11（温湿度检测模块）
• SPG30（二氧化碳检测模块）
• HCSR-04（超声波模块）
• 有源蜂鸣器
• 5V继电器
• LED灯若干

系统流程图

框图描述：下位机硬件驱动初始化，软件联网初始化，初始化完成后采集各个传感器数据进行处理、显示和上报，然后系统判断是否超过阈值，超过阈值之后控制相应器件进行相关操作；上位机初始化之后，接收下位机发来的数据进行显示，并且可以下发命令到下位机执行相关的操作。

硬件组成

硬件选型

• 系统采用STM32F103RCT6最小系统板作为系统主控，32单片机，满足此系统所有要求，便宜，淘宝容易获得。
• ESP8266作为WiFi通信模块和小程序通信，将采集的信息发送给小程序，同时接受小程序的命令。
• 显示采用0.94寸的OLED模块，足够显示所有信息，采用IIC通信。
• 采用SPG30模块检测二氧化碳浓度。该模块灵敏，采用IIC通信。
• 用HCSR-04超声波模块检测水位。
• 有源蜂鸣器作为提醒单元。
• 若干发光二极管作为光信号。
• 5V继电器驱动风机和加湿器。
• 5V驱动的风机
• 5V驱动的加湿器。
• 一组3.3V电源，一组5V电源。（充电宝即可）

硬件原理图

硬件PCB图

板子正面

板子反面

硬件实物图

软件组成

软件描述：软件由Keil5编写，用的是C语言。

下位机

程序流程图

程序

//系统初始化
void System_Init(void)
{
    u8 i = 0;
    BEEP_Init();
    SysInit_GPIO();
    delay_init();	    	 //延时函数初始化
    I2C_Configuration();
    OLED_Init();			//初始化OLED
    NVIC_Config();
    SysInit_TIM();
    Adc_Init();
	Hcsr04Init();//超声波初始化
    OLED_CLS();
    OLED_ShowStr1(0, 0, (char*)"OLED Ready", 1);

    if(DHT11_Init())	//DHT11初始化
    {
        OLED_ShowStr1(0, 1, (char*)"DHT11 Error", 1);
        delay_ms(200);
        DHT11_Init();
    }
    else
        OLED_ShowStr1(0, 1, (char*)"DHT11 Ready", 1);

    Usart1_Init(115200);	 	//串口初始化为9600
    OLED_ShowStr1(0, 2, (char*)"UART1 Ready", 1);
    UsartPrintf(USART_DEBUG, "串口1初始化成功\r\n");
    Usart2_Init(115200);//8266通讯串口
    UsartPrintf(USART_DEBUG, "串口2初始化成功!\n");
    OLED_ShowStr1(0, 3, (char*)"UART2 OK", 1);
    //SGP30模块开机需要一定时间初始化，在初始化阶段读取的CO2浓度为400ppm，TVOC为0ppd且恒定不变，因此上电后每隔一段时间读取一次
    //SGP30模块的值，如果CO2浓度为400ppm，TVOC为0ppd，发送“正在检测中...”，直到SGP30模块初始化完成。
    //初始化完成后刚开始读出数据会波动比较大，属于正常现象，一段时间后会逐渐趋于稳定。
    //气体类传感器比较容易受环境影响，测量数据出现波动是正常的，可自行添加滤波函数。

	SGP30_Init();   //初始化SGP30
    SGP30_Write(0x20, 0x08);
    sgp30_dat = SGP30_Read();//读取SGP30的值
    CO2Data = (sgp30_dat & 0xffff0000) >> 16;
    TVOCData = sgp30_dat & 0x0000ffff;
    OLED_ShowStr1(0, 4, (char*)"SGP30 Ready", 1);
}

int main(void)
{
    const char* topics[] = {"/123/123/123"};
    unsigned short timeCount = 0;	//发送间隔变量
    unsigned char* dataPtr = NULL;
    
    System_Init(); 	//系统初始化
    ESP8266_Init();//8266初始化
    while(OneNet_DevLink())//接入onenet
    delay_ms(500);
    OLED_CLS();
    BuzzerShortBi();
    OneNet_Subscribe(topics, 1);
    while(1)
    {
        if(timeCount % 40 == 0) //1000毫秒/完成一次25ms=40 一秒执行一次（有一点点误差）
        {
            distance = Hcsr04GetLength();
        }
        if(++timeCount >= 120)									//发送间隔5s，也就是5s上传一次数据，3000/25=120
        {
            timeCount = 0;
        }
        TimerDeal();
		OLED_ShowStr1(0, 0, (char*)"OLED Ready", 1);
        dataPtr = ESP8266_GetIPD(3);//完成需要15个毫秒，三次循环，一次5个毫秒
        if(dataPtr != NULL)
            OneNet_RevPro(dataPtr);
    }
}

连接WiFi需要周围有一个
账号：aoteman，密码：88888888
的热点。

微信小程序

// 事件处理函数
 
  onLoad() {
    this.connectmqtt()
  },
 connectmqtt:function(){
   var that=this
   const options={
     connectTimeout:4000,
     clientId:Math.random().toString(36).substr(2),
     port:8084,
     username:'f22dfaf7d27fced36f716e2533f6c48f',
     password:'123123'
   }
   client=mqtt.connect('wxs://t.yoyolife.fun/mqtt',options)
   client.on('connect',(e)=>{
     console.log('服务器连接成功')
     client.subscribe('/iot/3051/cc',{qos:0},function(err){
       if(!err)
       {console.log('订阅成功')}
     })
   })
   //信息监听事件
   client.on('message',function(topic,message){
     let tem={}
     tem=JSON.parse(message)
     that.setData({
       tempo:tem.temp,
       hum:tem.humi,
       lx:tem.lengtn,
       co2:tem.co2,
       shuiwei:tem.shuiwei,
     })
     console.log(tem)
     console.log('收到'+message.toString())
   })
   client.on('reconnect',(error)=>{
     console.log('正在重新连接',error)
   })
   client.on('error',(error)=>{
    console.log('连接失败',error)
  })
 },
 onledchange:function(event){
   console.log(event.detail)
   let sw=event.detail.value
   console.log(event.detail.value)
   if(sw)
   {
    client.publish('/123/123/123','{"target":"led","value":1}',function(err){
      if(!err)
      {
        console.log('成功发送指令-开')
      }
    })
   }
   else
   {
    client.publish('/123/123/123','{"target":"led","value":0}',function(err){
      if(!err)
      {
        console.log('成功发送指令-关')
      }
    })
   }
 },
 onbeepchange:function(event){
  console.log(event.detail)
  let sw=event.detail.value
  console.log(event.detail.value)
  if(sw)
  {
   client.publish('/123/123/123','{"target":"beep","value":1}',function(err){
     if(!err)
     {
       console.log('成功发送指令-开')
     }
   })
  }
  else
  {
   client.publish('/iot/3051/wsy','{"target":"beep","value":0}',function(err){
     if(!err)
     {
       console.log('成功发送指令-关')
     }
   })
  }
}
})

最后就是发布小程序了。可以自行百度。

实物操作视频

哎，我还没录。

总结

此项目还是比较完整的，最终连机调试的时候需要细心慢慢调试。
v:shiboven