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基于传感器技术的鱼菜共生系统的研究与实现

赵月玲;李俊泽;裴欣彤;马子超

【摘要】为了实现资源的循环再利用,文章设计出一种基于传感器技术的低功耗的

鱼菜共生系统,该系统主要是采用体积小,价格合理的小型传感器获取生态系统的水

温、pH值等数据,实现对些共享系统的部分参数进行远程监测.数据的传输采用的

是远程WiFi传输,做到蔬菜共生系统全程监测过程的智能化.实验结果表明此系统

运行稳定、测量准确可靠,通过应用此系统,一方面实现蔬菜共生系统在环境上的智

能化控制,另一方面可以在资源利用上达到节约用水的目的,为可持续农业的发展提

供技术支撑.

【期刊名称】《电脑与信息技术》

【年(卷),期】2018(026)002

【总页数】4页(P41-44)

【关键词】鱼菜共生系统;STM32;传感器;循环

【作者】赵月玲;李俊泽;裴欣彤;马子超

【作者单位】吉林农业大学,吉林长春130118;吉林农业大学,吉林长春130118;吉

林农业大学,吉林长春130118;吉林农业大学,吉林长春130118

【正文语种】中文

【中图分类】TP212;S953.9

随着世界人口不断增长，现代信息技术也飞速发展，人们对饮食、环保、资源的循

环再利用要求不断攀升[1-3]。然而现阶段世界发展趋势对农业的增产尤为不利。

尤其是在蔬菜种植和鱼类养殖这两方面，人们为了达到经济利益的最大化，不计后

果地大量使用农药、化肥等资源。这样不仅对水资源会造成污染，而且对食用者的

身体造成潜在的伤害[4-6]。为了改变这种状态，本文提出了基于STM32微处理

器，实现在家庭中可进行鱼菜共生的种植养殖方式，不仅可以提高资源的有效利用，

同时还可以陶冶人们的情操。

1总体设计方案

1.1系统软件设计

本系统设计中，采用高效ARM开发环境，应用程序包括系统主程序控制模块(它

是系统的功能主控部分）、数据信息采集功能（它是系统的数据收集部分）、信息

处理程序（它是系统的核心部分）、串行通信功能模块和程序控制功能（它是系统

的辅助功能部分）。系统的程序框图如图1所示。主程序控制模块主要是实施系

统的时钟、GPIO口、嵌套中断、定时器、串行通讯和SD卡模块的初始化控制功

能。本系统对温度值和pH值等环境特征进行实时监测，设置时间自动喂鱼，系统

远程控制功能。让鱼缸水和苗床水实现循环使用，鱼排泄的废弃物可以通过水泵抽

取到蔬菜种植环境里，让其吸收并净化，净化过的水再流回鱼缸，供鱼类生存，实

现鱼菜共生系统的良好内循环效果。

图1程序框图

1.2系统硬件设计

系统采用基于Cortex-M3内核的32位增强型闪存微控制器STM32F103ZE作为

控制核心[7-10]。系统液晶触摸屏上显示有六个子菜单，可以通过液晶触摸屏选择

不同的菜单实现不同的功能。子菜单选有手动操作模式和上位机操做模式：用户可

根据自己选择模式控制CPU实现想要的功能。通过传感器实时监测鱼菜生长环境

的参数，确保鱼菜正常生长。为了使系统更加直观、方便以及远程控制，通过

WiFi模块与上位机通信[11-14]。选择远程控制时，数据通过WIFI模块传至服务

器，用户可以通过电脑实现对系统的控制并且显示环境参数，上位机发送相应的命

令，通过服务器把数据传送给WIFI模块，再传给CPU控制各个模块的工作。

2系统功能模块

2.1液晶显示器

为更加直观、方便人性化的显示，系统采用2.8寸TFTLCD液晶触摸屏，具有

240*320分辨率，带有电阻触摸屏，并且自带背光电路，可以显示16位色的真

彩图片（65536色）。TFTLCD也被叫做真彩液晶显示器。它是目前最主流的

LCD显示器，液晶显示器采用TFTLCD面板，TFTLCD即薄膜晶体管液晶显示器。

它在液晶显示屏的每一个象素上都设置有一个薄膜晶体管（TFT），在一定程度上

有效地克服电路在非选通时的串扰，因此大大提高了图像质量。液晶显示器将功能

模块的图标展示在液晶上，通过触摸对应的图标就可以实现控制系统的工作与各参

数的显示。液晶显示器实时显示本地监控参数，并提供良好的人机交互功能。模块

接口及内部电路如下图2所示：

图2模块接口及内部电路

2.2pH值和温度模块

为了实现系统的温度和鱼缸中水质的检测，采用PH值和温度模块，该模块可以实

现水中温度测量和水中pH值的测量，接口电路如图3所