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编号：

T3042410M

设计简介：

本设计是基于STM32的基于单片机水产育苗系统设计，主要实现以下功能：

1. 通过温度传感器检测水中温度。
2. 通过超声波模块检测水位
3. 通过PH检测模块，用于检测水的PH值
4. 通过TDS检测模块，用于检测水的TDS值；
5. 通过按键设置温度阈值，ph阈值，阈值和模式、换界面和模式、加热、换水、气泵。
6. 声光报警，温度，ph TDs，水位超过阈值时提醒
7. 蓝牙模块，将检测到的数据通过该模块发送给移动端，同时可以控制4个继电器开关，切换模式等。

电源： 5V
传感器：温度传感器（DS18B20）、PH值采集传感器模块（PH）、水质浊度传感器（TDS）、超声波模块（HC-SR04）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：继电器、N-MOS管
人机交互：独立按键
通信模块：蓝牙传感器（ECB02）

标签：STM32、OLED12864、DS18B20、PH、TDS、HC-SR04、按键、蜂鸣器、N-MOS、ECB02

题目扩展：基于单片机的智能鱼缸设计、基于STM32的蔬菜大棚监控设计、基于单片机的水质检测系统设计

基于 STM32 的水产育苗系统设计与实现

一、主控部分

核心：STM32 单片机

功能：获取输入数据、内部处理、控制输出

二、输入部分

1. 超声波测距模块：检测水产育苗池的水位高度
2. TDS 浊度监测模块：监测育苗池水的浊度，评估水质状况
3. pH 采集传感器模块：检测育苗池水的酸碱度（pH 值）
4. 独立按键模块：用于切换系统界面、切换运行模式、设置各项参数阈值等操作
5. 供电电路：为整个水产育苗系统供电

三、输出部分

1. OLED 显示模块：显示水位、TDS 浊度、pH 值等检测数据，以及温度、pH 值、TDS 浊度的阈值设置界面和系统运行模式
2. 继电器模块（气泵）：控制气泵启停，调节育苗池水中的溶氧量
3. 继电器模块（制冷）：控制制冷设备运行，调节育苗池水温
4. 声光报警模块：当水温、pH 值、TDS 浊度或水位超过设定阈值时，触发声光报警提醒
5. 蓝牙模块：将各项检测数据发送至移动端，同时支持通过移动端控制两个继电器的开关状态及切换系统运行模式

第 5 章 实物调试

5.1 整体实物构成

该设计主要硬件包含 STM32F103C8T6 单片机作为核心控制单元，负责协调各模块运行及数据处理；酒精传感器 MQ-3，用于检测酒精浓度；NEO-7M GPS 模块，实现定位功能；时钟模块 DS1302，提供精准时间；电源电路含 Type-c 接口、自锁开关等，负责供电；还有复位电路、晶振电路等保障单片机稳定运行。

焊接流程方面，先准备好焊接工具，如电烙铁、焊锡丝等。按照原理图，先焊接电源部分，确保供电正常，再依次焊接单片机最小系统，接着焊接各功能模块。焊接时，要先固定好元件引脚，避免焊接过程中元件移位，对于贴片元件，可借助镊子等工具辅助焊接。

注意事项上，焊接前要仔细检查元件型号、规格是否正确，避免错焊。电烙铁温度要适中，过高温度可能损坏元件，一般设置在 300-350℃。焊接过程中，要注意避免短路，尤其是引脚密集的元件。焊接完成后，要仔细检查焊点，确保焊点光滑、无虚焊，同时对焊接好的电路板进行清洁，去除助焊剂残留。整体实物如图 5-1 所示：

图 5-1 整体实物图

5.2 阈值设置功能测试

该系统通过键值输入实现界面切换与阈值调控功能。键值 1 用于切换不同功能界面（0-7 号界面），涵盖温度、TDS、PH、水位等参数的监控与设置。键值 2 和 3 在各界面下分别执行参数递增和递减操作：如在温度设置界面可调整上下限，TDS 界面调整阈值步长为 10，PH 和水位界面调整步长为 1。此外，键值 4 和 5 分别控制 TDS 净化报警和水位报警的开关状态。系统采用模块化设计，通过键值映射不同操作逻辑，实现对水产育苗环境多参数的灵活监控与阈值精准配置，满足不同育苗阶段的环境调控需求。阈值设置功能测试图如下图 5-2 所示。

图 5-2 显示功能测试图

5.3 相关参数设置测试

系统借助双按键实现参数设置与界面切换功能。按下按键 1，可在主界面（展示经纬度、酒精浓度、酒驾判定、温度）和阈值设置界面（界面 1-5）之间进行循环切换。按键 2 的功能根据当前界面而定：在主界面按下时，用于设置酒驾标志位；在界面 1 按下，可使酒精浓度阈值加 1；在界面 2 按下，能让温度阈值加 1；在界面 3-5 按下，则分别对时、分、秒进行加 1 操作。按键 3 的作用是进行数值减操作：在界面 1 中使酒精浓度阈值减 1，在界面 2 中让温度阈值减 1，在界面 3-5 中分别对时、分、秒进行减 1 操作。通过这样的按键设计，用户能够方便地对系统参数和时间进行调整，以适应不同的使用场景。相关参数测试功能如下图 5-3 所示：

图 5-3 相关参数设置功能测试图

5.4 手机控制测试

手机端通过蓝牙与系统连接后，可实时查看育苗池的温度、TDS 值、pH 值、水位等数据，界面以直观图表或数字形式展示。用户可点击界面进入阈值设置模块，通过加减按钮调整温度、TDS、pH、水位的上下限数值，设置完成后发送指令至系统，实现远程阈值配置。为水产育苗提供便捷的移动监控与智能管理解决方案。手机控制测试如下图 5-4 所示。

图 5-4 手机控制测试图

第 6 章 软件调试

6.1 软件介绍

Proteus 8.15 是一款由 Labcenter Electronics 开发的电子设计自动化（EDA）软件。它集电路仿真、PCB 设计和微控制器调试于一体，广泛应用于嵌入式系统开发等领域。

该软件拥有丰富元件库，包含超 50000 种元器件，支持模拟 / 数字电路协同仿真，集成逻辑分析仪等虚拟仪器。它还内置 8051、ARM 等微控制器模型，支持与 Keil 等编译器联调。

此外，Proteus 8.15 可实现从原理图到 PCB 的自动布局布线，并生成 3D 模型。其界面直观，支持工具栏和快捷键个性化定制，还提供电压探针等调试工具，方便用户分析电路行为。软件界面如图 5-1 所示：

图 5-1 软件界面图

6.2 阈值设置功能测试

该系统通过键值 2 和 3 实现阈值设置功能，在各对应界面中，键值 2 执行参数递增操作，键值 3 执行参数递减操作，其中温度设置界面可调整上下限，TDS 界面调整阈值步长为 10，PH 和水位界面调整步长为 1，以此完成水产育苗环境相关参数阈值的精准配置。阈值设置功能测试图如下图 5-2 所示。

图 5-2 显示功能测试图

6.3 串口通信功能测试

系统借助双按键实现参数设置与界面切换功能。按下按键 1，可在主界面（展示经纬度、酒精浓度、酒驾判定、温度）和阈值设置界面（界面 1-5）之间进行循环切换。按键 2 的功能根据当前界面而定：在主界面按下时，用于设置酒驾标志位；在界面 1 按下，可使酒精浓度阈值加 1；在界面 2 按下，能让温度阈值加 1；在界面 3-5 按下，则分别对时、分、秒进行加 1 操作。按键 3 的作用是进行数值减操作：在界面 1 中使酒精浓度阈值减 1，在界面 2 中让温度阈值减 1，在界面 3-5 中分别对时、分、秒进行减 1 操作。通过这样的按键设计，用户能够方便地对系统参数和时间进行调整，以适应不同的使用场景。串口通信功能如下图 5-3 所示：

图 5-3 串口通信功能测试图

设计说明书部分资料如下