基于STM32的水产养殖在线水质监测与自动控制终端的制作方法

本实用新型涉及一种水产养殖终端设备，尤其是一种水产养殖在线水质监测与自动控制终端。

背景技术：

为节省人力，提高效率，现有的水产养殖作业中添加了监测装置，通过传感器和摄像头对水产养殖水质环境及养殖现场进行监测；同时还添加了控制装置，根据水产养殖预设条件控制换水、增氧、调温、投喂等设备的运行。

但是，现有的水产养殖监测装置与控制装置在构建过程中相互独立，各自根据所要实现的功能对传感器、数据传输终端、控制器等部件进行集成，因此在实际应用过程中，监测装置与控制装置之间协作的难度较大，往往需要增加服务器等上位设备才能实现二者间的通讯与协作，部署成本高，施工难度大，系统复杂度高。

另一方面，现有的水产养殖监测装置与控制装置所集成的通讯协议较为单一，难以根据实际情况对传感器等部件进行更换调整，灵活性差。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提出一种基于STM32的水产养殖在线水质监测与自动控制终端，其所要解决的技术问题是：（1）降低水产养殖的监测装置与控制装置之间的通讯和协作难度，削减部署成本、施工难度和系统复杂度；（2）提高传感器等部件更换的便利性和灵活性。

本实用新型技术方案如下：

基于STM32的水产养殖在线水质监测与自动控制终端，包括单片机以及与单片机相连接且用于存储通讯协议的外部存储器；

所述基于STM32的水产养殖在线水质监测与自动控制终端还包括各自分别与单片机相连接的继电器、显示装置、操作装置、传感器通讯接口和远程通讯模块；

所述继电器具有控制输入端和用于与被控制设备相连接的控制输出端，单片机的数字输出端通过三极管与继电器的控制输入端相连接以实现单片机对继电器控制输出端的开闭状态的控制。

作为本实用新型的进一步改进：还包括看门狗芯片，所述看门狗芯片具有定时输入端和清零输出端，所述单片机具有与看门狗芯片的清零输出端相连接的RST端和与看门狗芯片的定时输入端相连接的定时输出端。

作为本实用新型的进一步改进：所述传感器通讯接口为若干路RS485通讯接口。

作为本实用新型的进一步改进：所述远程通讯模块为无线通讯模块。

作为本实用新型的进一步改进：所述无线通讯模块为GPRS模块。

作为本实用新型的进一步改进：所述单片机还连接有RS232通讯接口。

作为本实用新型的进一步改进：所述操作装置包括与单片机数字输入端相连接的“就地/远程”旋钮。

作为本实用新型的进一步改进：所述显示装置为触摸屏。

相对于现有技术，本实用新型具有以下优点：（1）本实用新型将水质监测和自动控制功能集成在同一终端装置中，通过传感器通讯接口与传感器连接实现对水质的监测，通过继电器实现对各种外围设备的控制，监测和控制由单片机统一协调控制，可实现数据实时共享，降低了水产养殖的监测装置与控制装置之间的通讯和协作难度，削减了部署成本、施工难度和系统复杂度；（2）本实用新型设有专门用于存储传感器通讯协议的外部存储器，可以在不影响单片机中主程序的情况下对外部存储器中的通讯协议进行扩展，从而实现了对多种传感器等检测设备的支持，提高了传感器等部件更换的便利性和灵活性：（3）本实用新型还设有独立的看门狗芯片，单片机正常运行时会定时向看门狗芯片发送信号，一旦单片机出现运行异常、看门狗芯片没有按时收到信号，看门狗芯片将对单片机进行复位操作，且看门狗芯片的运行不受单片机运行异常的影响，提高了本终端的可靠性；（4）本实用新型支持无线通讯，具有组网灵活、功耗低以及环境适应性强的优点，并且通过实时通讯还能够实现监测数据的传输和故障报警等功能。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的技术方案：

如图1，基于STM32的水产养殖在线水质监测与自动控制终端，包括单片机1以及与单片机1相连接且用于存储通讯协议和监测数据的外部存储器6；

所述单片机1采用STM32F103单核ARM芯片，支持单周期乘法和硬件除法，具备灵活的静态存储器控制器4芯片选择功能，采用32位RISC精简指令集，总线采用哈佛结构，运行速度快，接口丰富，内部运行uCOSII操作系统，实时性强；

所述外部存储器6中不仅存储了ModbusRTU、ModbusASCII等标准通讯协议，同时还存储有YSI600系列、YSI5200A、HACH GLI系列等多种传感器的自由通讯协议，并且在使用新传感器时，可以对其中的通讯协议进行方便地扩展，灵活性强；同时，外部存储器6还能够对所获得的大规模数据进行存储，确保数据不丢失。

所述基于STM32的水产养殖在线水质监测与自动控制终端还包括各自分别与单片机1相连接的继电器4、显示装置、操作装置、传感器通讯接口和远程通讯模块；

所述继电器4共有4路，每路分别具有控制输入端和用于与被控制设备相连接的控制输出端，单片机1的4路数字输出端分别通过三极管与所对应的继电器4的控制输入端相连接以实现单片机1对继电器4控制输出端的开闭状态的控制。

所述的基于STM32的水产养殖在线水质监测与自动控制终端还包括看门狗芯片7，所述看门狗芯片7具有定时输入端和清零输出端，所述单片机1具有与看门狗芯片7的清零输出端相连接的RST端和与看门狗芯片7的定时输入端相连接的定时输出端；单片机1正常运行时会定时向看门狗芯片7发送信号，一旦单片机1出现运行异常、看门狗芯片7没有按时收到信号，看门狗芯片7将向单片机1的RST端发送信号对单片机1进行复位操作。

所述传感器通讯接口为8路RS485通讯接口9，分别连接用于监测水质的传感器，也可用于连接摄像头等其它检测装置。

所述远程通讯模块为无线通讯模块，主要负责数据和控制指令的传输。所述无线通讯模块为GPRS模块5、CDMA或者3G无线通讯模块。

所述单片机1还连接有RS232通讯接口8，其能够将单片机1输出的串行UART信号转换成标准的RS232信号输出，作为本终端的扩展口，可连接1路RS232传感器设备。

所述操作装置包括启动、停止等按钮，还包括与单片机1数字输入端相连接的“就地/远程”旋钮。

所述显示装置为7寸工业触摸屏3，可以显示传感器所检测到的养殖水温度、PH值、溶氧量、氨氮、盐度、深度、压力等多种参数。

基于STM32的水产养殖在线水质监测与自动控制终端还包括电源模块2，所述电源模块2可输出3.3V、5V、12V、24V等直流电压,供单片机1、控制电路和传感器等部件使用。

本终端使用时，单片机1通过传感器通讯接口获得各传感器以及其它检测装置检测到的数据，并将数据进行处理后存入外部存储器6，同时，还能够根据设置将监测数据在触摸屏3上显示，并通过无线通讯方式将数据传入到远程服务器上。

控制方面，操作人员可以通过触摸屏3选择自动控制模式或者手动控制模式。在自动控制模式下，单片机1将根据程序设定对继电器4进行自动控制，从而实现对外围设备如电机、换水装置、增氧装置、调温装置以及投喂装置的自动控制。在手动控制模式下，操作人员可以通过“就地/远程”旋钮选择就地手动控制或者远程手动控制。就地手动控制时，操作人员直接通过本终端的按钮和触摸屏3对外围设备进行控制；远程手动控制时，操作人员可以通过从服务器、PC或者手机终端向本终端发送控制指令，对外围设备进行启停控制。