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文章目錄

• 前言
• 零、智能魚缸框架與項(xiàng)目整體思路
• 一、Arduino與傳感器部分
• • 1.溫度傳感器部分
  • 2.水位傳感器部分
  • 3.溶解氧傳感器部分
  • 4.全部代碼
• 總結(jié)

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前言

第一次寫文章，不知道該說什么好。對(duì)于我這種大學(xué)四年潛心劃水，現(xiàn)在只會(huì)寫簡(jiǎn)單的C的小白來說。要完完整整的做一個(gè)物聯(lián)網(wǎng)小項(xiàng)目簡(jiǎn)直是太難了。找遍了全網(wǎng)，也沒有找到一家和我項(xiàng)目類似的。在一天天磨進(jìn)度，查資料的日子里，我真心希望遇到這么一篇文章。能直接帶我一步步做完整個(gè)畢設(shè)哈哈哈哈。所以我決定把我的畢設(shè)全部都記錄下來，細(xì)到每一小步。很多代碼都是copy來的，我也不懂為什么，但是它就是能用。所以如果你想學(xué)專業(yè)的知識(shí)和原理，這一系列文章幫不了你什么。但如果你的畢設(shè)和我很像或者一樣，我的這一系列能省出你很多查資料的時(shí)間。

零、智能魚缸框架與項(xiàng)目整體思路

先來看看我畢設(shè)的整體框架吧：

整體思路就是：
用Arduino開發(fā)板（我用的是太極創(chuàng)客的arduino UNO克隆板，因?yàn)橐獯罄陌逵悬c(diǎn)貴QAQ）讀取溫度傳感器、水位傳感器、溶解氧傳感器的值，然后分別控制四個(gè)繼電器工作。當(dāng)溫度低于25℃，繼電器1控制加熱棒開啟，當(dāng)溫度高于25℃，加熱棒關(guān)閉；把水位傳感器放在魚缸合適的高度，當(dāng)水位低于水位傳感器上的1cm刻度時(shí)（水位傳感器上有刻度，后面講到這部分會(huì)放圖），繼電器2控制注水水泵開啟，往魚缸里注水，當(dāng)水位處在傳感器1cm~3cm時(shí)，繼電器2和3都處于關(guān)閉狀態(tài)，當(dāng)水位在3cm以上時(shí)，繼電器3控制抽水水泵開啟，給魚缸抽水；溶解氧傳感器部分有點(diǎn)問題，就是它太貴了！某寶小小一個(gè)要3k+，咱也不知道為什么這么貴，經(jīng)過和導(dǎo)師商量，最后實(shí)物用電位器來模擬溶解氧傳感器輸出的值，根據(jù)資料，一般魚類在溶解氧5mg/L以上的水中能正常生存，那就設(shè)定當(dāng)溶解氧濃度低于5時(shí)，繼電器4控制充氧泵開啟。Arduino部分結(jié)束。
最難的就是樹莓派部分了，我的樹莓派是3B。大致思路就是Arduino把傳感器數(shù)據(jù)發(fā)送給樹莓派，（這里涉及到Arduino和樹莓派之間通訊的問題，我用的是USB通訊，后面細(xì)講。）然后樹莓派接收到數(shù)據(jù)后，通過web服務(wù)器將數(shù)據(jù)寫入MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)（這里涉及到四個(gè)問題：樹莓派上安裝Django并用Django搭建web服務(wù)器；在樹莓派上安裝MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)；web服務(wù)器與MySQL數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行連接；樹莓派通過服務(wù)器接口post給服務(wù)器值，服務(wù)器通過另一個(gè)接口get到樹莓派的最新值）。最后小程序也是通過get請(qǐng)求，通過服務(wù)器讀取到數(shù)據(jù)庫(kù)的值，顯示在小程序的界面上。（這里涉及到微信小程序的開發(fā)，后面細(xì)講）目前的整體思路就是這樣。
后續(xù)如果有時(shí)間的話，會(huì)給小程序增加按鈕，實(shí)現(xiàn)手動(dòng)開關(guān)增氧泵、加熱棒、水泵；會(huì)給樹莓派加一個(gè)攝像頭，抓取魚缸圖片或視頻放到小程序界面上。

那接下來就一部分一部分的細(xì)說吧！

一、Arduino與傳感器部分

1.溫度傳感器部分

首先去官網(wǎng)下載Arduino IDE后續(xù)敲代碼要用
溫度傳感器我用了DS18B20防水的那款，提醒一下如果在某寶上買，最好連它配套的模塊也一起買了，否則的話后續(xù)接線要接一個(gè)上拉電阻。模塊的引腳就三個(gè)VCC、GND和DAT，挺方便。

如果你想了解更多，推薦鏈接：點(diǎn)我

接線圖：

我用的Arduino UNO的開發(fā)板是克隆板，和意大利原板外貌不太一樣，但功能是一樣的。注意意大利板只有一個(gè)5V的接口，我的克隆板有兩個(gè)5V接口。

實(shí)物圖：

實(shí)物圖拍照還是挺亂的，主要還是看上面的接線圖連吧。
這里的實(shí)物圖沒接加熱棒，經(jīng)過實(shí)踐之后，發(fā)現(xiàn)存在Arduino和樹莓派供電不足，帶不動(dòng)加熱棒、充氧泵和兩個(gè)水泵的問題。于是給arduino又加了一個(gè)電源供電。接線圖都有體現(xiàn)。
總體來說就是：
樹莓派單獨(dú)給一個(gè)電源供電。
Arduino UNO和樹莓派用USB連接，但是僅僅由樹莓派給Arduino供電是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，Arduino要再接一個(gè)獨(dú)立電源給它供電。
溫度傳感器、溶解氧傳感器（用電位器代替）、水位傳感器、四個(gè)繼電器由Arduino的5V引腳供電。
兩個(gè)水泵、充氧泵和加熱棒由Arduino的另外一個(gè)5V引腳供電。

這些接線圖里都有體現(xiàn)，照著接線圖連就沒什么問題。
Arduino IDE上代碼如下：

#include <OneWire.h> #include <DallasTemperature.h>// 數(shù)據(jù)輸出腳接開發(fā)板數(shù)字引腳2 #define tempPin 2OneWire oneWire(tempPin); DallasTemperature sensors(&oneWire);int relaypin1=3;//繼電器1引腳為3 float temperature; void setup(void) {pinMode(relaypin1,OUTPUT);//繼電器1輸出模式pinMode(tempPin,OUTPUT);//溫度傳感器輸出模式Serial.begin(9600);//連接到電腦串口監(jiān)視器sensors.begin(); } void loop(void) { sensors.requestTemperatures(); // 發(fā)送命令獲取溫度Serial.print("Temperature for the device 1 (index 0) is: ");Serial.println(sensors.getTempCByIndex(0)); temperature=sensors.getTempCByIndex(0);delay(500); if(temperature<25)//如果溫度小于25度{digitalWrite(relaypin1, HIGH); //繼電器1開，加熱棒開Serial.println("加熱棒開");}else{digitalWrite(relaypin1,LOW); //繼電器1關(guān)，加熱棒關(guān)Serial.println("加熱棒關(guān)"); }delay(500); }

結(jié)果：

第一個(gè)小任務(wù)就完成啦！
但是我們只是接了繼電器，繼電器要控制加熱棒工作。這里建議買USB接口的加熱棒，后面的水泵、充氧泵也統(tǒng)統(tǒng)買USB接口的。拿到之后把USB接口出拿小刀割開，發(fā)現(xiàn)只有兩根線，一根VCC,一根GND，構(gòu)造非常簡(jiǎn)單，如圖：

圖片有點(diǎn)大湊合著看吧哈哈懶得調(diào)了。
那么我們?cè)趺窗堰@兩根線和繼電器接起來從而使繼電器控制加熱棒工作呢？
上圖解釋！

自己手畫了湊合著看吧奧~繼電器相當(dāng)于一個(gè)開關(guān)的作用，有一個(gè)公共端COM，一個(gè)常開端NO，一個(gè)常閉端NC，我的繼電器使高電平觸發(fā)，當(dāng)我連接Arduino的那端發(fā)出一個(gè)高電平信號(hào)時(shí)，常閉端的銜鐵打到常開端，我的電路就通了，加熱棒就開始工作了。后面的水泵和充氧泵也是一個(gè)道理。你可以用杜邦線處理一下，讓我們的接線更好看。

我是這么接的：

黑色那部分是加熱棒。加熱棒正極是粉色的線，負(fù)極是白色的線。把這兩根線和杜邦線接在一起（把杜邦線一頭割斷，露出類似于漆包線的部分，把杜邦線漆包線部分和加熱棒漆包線部分纏在一起，可以先拿小刀刮一刮漆包線部分的漆，防止兩部分線接觸不良。）然后拿焊錫把它倆焊住。最后拿熱熔膠把接口封裝。如下圖所示：

下面充氧泵和水泵也是這么接。它倆就只上圖不解釋了。

2.水位傳感器部分

水位傳感器接線的時(shí)候要注意，因?yàn)椴荒荛L(zhǎng)期在潮濕的環(huán)境下工作，探針通電后，腐蝕速度將顯著提高，所以而應(yīng)僅在獲取讀數(shù)時(shí)才為其供電。一種簡(jiǎn)單的方法是將VCC引腳連接到Arduino的數(shù)字引腳，然后根據(jù)需要將其設(shè)置為HIGH或LOW。因此，我們將VCC引腳連接到Arduino的數(shù)字引腳＃7。
如果你想更詳細(xì)的了解水位傳感器，推薦鏈接：點(diǎn)我

接線圖：

實(shí)物圖：

拍實(shí)物圖只是為了留作紀(jì)念，具體接線以接線圖為準(zhǔn)。這里沒有拔溫度傳感器的線因?yàn)樽詈笠讶龎K子代碼合起來再跑一遍。
Arduino代碼如下：

//水位傳感器引腳 #define waterpower 7 //水位傳感器VCC引腳 #define waterpin A0 //水位傳感器輸出引腳 int relaypin2=4;//水位傳感器繼電器引腳為4 int relaypin3=5;//水位傳感器繼電器引腳為5 int val=0; int waterlevel; void setup() {pinMode(relaypin2,OUTPUT);//繼電器輸出模式pinMode(relaypin3,OUTPUT);//繼電器輸出模式pinMode(waterpower,OUTPUT);//將水位傳感器VCC引腳設(shè)置成輸出模式digitalWrite(waterpower,LOW);//先將水位傳感器VCC引腳關(guān)閉Serial.begin(9600);//串口開啟 } void loop() {int level=readwatersensor();//讓level=valwaterlevel=readwatersensor();//讓waterlevel=valSerial.print("water level: ");//打印水位值Serial.println(level);//打印水位值delay(1000);//延遲1秒if(waterlevel<550)//如果水位在傳感器1CM之下{digitalWrite(relaypin2, HIGH);//繼電器2開，放水水泵開Serial.println("繼電器2開，放水！");}else{if(waterlevel>640){digitalWrite(relaypin3, HIGH);//繼電器3開，抽水水泵開Serial.println("繼電器3開，抽水！");}else{digitalWrite(relaypin2, LOW);//繼電器2關(guān)digitalWrite(relaypin3, LOW);//繼電器3關(guān)Serial.println("繼電器2，3關(guān)！");}}} int readwatersensor() {digitalWrite(waterpower,HIGH);//將水位傳感器VCC電源打開給傳感器供電delay(10);val=analogRead(waterpin);//讀取水位傳感器A0引腳的值digitalWrite(waterpower,LOW);//將水位傳感器電源關(guān)閉return val;//返回val值 }

運(yùn)行結(jié)果：

需要強(qiáng)調(diào)的是，我的水位傳感器價(jià)格低廉，所以不是很靈敏，延遲數(shù)值在50左右，在實(shí)際做實(shí)物的時(shí)候，在代碼中設(shè)定的數(shù)值要根據(jù)誤差進(jìn)行調(diào)整，我的已經(jīng)調(diào)整過了。
第二個(gè)小任務(wù)也完成啦~
接水泵的實(shí)物圖：

手機(jī)拍的有點(diǎn)朦朧。不過不影響。

3.溶解氧傳感器部分

上面已經(jīng)提到過了，溶解氧傳感器太貴了，所以我用電位器模擬溶解氧輸出的值。
接線圖：

實(shí)物圖：

上代碼：

#define oxygenpin A1 int relaypin4=9;//溶解氧傳感器繼電器引腳為9 void setup() {Serial.begin(9600);pinMode(relaypin4,OUTPUT);//溶解氧繼電器4輸出模式 } void loop() {int analog=analogRead(A1);//讀取模擬輸入值int oxygenlevel=map(analog,0,1023,0,10);//將模擬輸入0~1023等比映射到0mg/L~10mg/LSerial.print("oxygen level: ");//打印水位值Serial.println(oxygenlevel);//打印水位值analogWrite(9,oxygenlevel);if(oxygenlevel<5){digitalWrite(relaypin4, HIGH);//繼電器4開，充氧泵開Serial.println("繼電器4開，充氧！");delay(500);}else{digitalWrite(relaypin4, LOW);//繼電器4關(guān)，充氧泵開Serial.println("繼電器4關(guān)，充氧泵關(guān)！");delay(500);}}

運(yùn)行結(jié)果：

連接充氧泵實(shí)物圖：

4.全部代碼

#include <OneWire.h> #include <DallasTemperature.h> #define tempPin 2// 溫度傳感器數(shù)據(jù)輸出腳接開發(fā)板數(shù)字引腳2 #define waterpower 7 //水位傳感器VCC引腳 #define waterpin A0 //水位傳感器輸出引腳 #define oxygenpin A1//溶解氧傳感器輸出引腳 OneWire oneWire(tempPin); DallasTemperature sensors(&oneWire);int relaypin1=3;//溫度傳感器繼電器1引腳為3 float temperature; int relaypin2=4;//水位傳感器繼電器2引腳為4 int relaypin3=5;//水位傳感器繼電器3引腳為5 int val=0; int waterlevel; int relaypin4=9;//溶解氧傳感器繼電器引腳為9 void setup(void) {pinMode(relaypin1,OUTPUT);//設(shè)置繼電器1為輸出模式pinMode(tempPin,OUTPUT);//溫度傳感器輸出模式Serial.begin(9600);//連接到電腦串口監(jiān)視器sensors.begin();pinMode(relaypin2,OUTPUT);//繼電器輸出模式pinMode(relaypin3,OUTPUT);//繼電器輸出模式pinMode(waterpower,OUTPUT);//將水位傳感器VCC引腳設(shè)置成輸出模式digitalWrite(waterpower,LOW);//先將水位傳感器VCC引腳關(guān)閉pinMode(relaypin4,OUTPUT);//溶解氧繼電器4輸出模式 } int readwatersensor() {digitalWrite(waterpower,HIGH);//將水位傳感器VCC電源打開給傳感器供電delay(10);val=analogRead(waterpin);//讀取水位傳感器A0引腳的值digitalWrite(waterpower,LOW);//將水位傳感器電源關(guān)閉return val;//返回val值 } void loop(void) { sensors.requestTemperatures(); // 發(fā)送命令獲取溫度Serial.print("Temperature for the device 1 (index 0) is: ");Serial.println(sensors.getTempCByIndex(0)); temperature=sensors.getTempCByIndex(0);delay(500); if(temperature<25)//如果溫度小于25度{digitalWrite(relaypin1, HIGH); //繼電器1開，加熱棒開Serial.println("加熱棒開");}else{digitalWrite(relaypin1,LOW); //繼電器1關(guān)，加熱棒關(guān)Serial.println("加熱棒關(guān)"); }delay(500);//水位int level=readwatersensor();//讓level=valwaterlevel=readwatersensor();//讓waterlevel=valSerial.print("water level: ");//打印水位值Serial.println(level);//打印水位值delay(1000);//延遲1秒if(waterlevel<550)//如果水位在傳感器1CM之下{digitalWrite(relaypin2, HIGH);//繼電器2開，放水水泵開Serial.println("繼電器2開，放水！");delay(2000);//延遲2秒}else{if(waterlevel>640){digitalWrite(relaypin3, HIGH);//繼電器3開，抽水水泵開Serial.println("繼電器3開，抽水！");delay(2000);//延遲2秒}else{digitalWrite(relaypin2, LOW);//繼電器2關(guān)digitalWrite(relaypin3, LOW);//繼電器3關(guān)Serial.println("繼電器2，3關(guān)！");delay(2000);//延遲2秒}}//溶解氧int analog=analogRead(A1);//讀取模擬輸入值int oxygenlevel=map(analog,0,1023,0,10);//將模擬輸入0~1023等比映射到0mg/L~10mg/LSerial.print("oxygen level: ");//打印水位值Serial.println(oxygenlevel);//打印水位值analogWrite(9,oxygenlevel);if(oxygenlevel<5){digitalWrite(relaypin4, HIGH);//繼電器4開，充氧泵開Serial.println("繼電器4開，充氧！");delay(500);}else{digitalWrite(relaypin4, LOW);//繼電器4關(guān)，充氧泵開Serial.println("繼電器4關(guān)，充氧泵關(guān)！");delay(500);} }

整體運(yùn)行結(jié)果：

總結(jié)

到此為止，Arduino部分就完美結(jié)束了！接下來就是重頭戲樹莓派部分，我去歇一會(huì)兒，下一篇文章再寫吧。

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的【物联网毕设】基于arduino与树莓派的智能鱼缸【一】的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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