用賽普拉斯 PSoC 模擬協(xié)處理器先鋒套件設計高逼格魚菜共生系統(tǒng)，從水族箱到水培植，一切都妥妥的!
項目簡介
AMACS是一個利用賽普拉斯 PSoC 模擬協(xié)處理器的獨立解決方案，用于持續(xù)監(jiān)測與控制管理魚菜共生系統(tǒng)。
準備材料：
硬件:
● 賽普拉斯 PSoC 模擬協(xié)處理器先鋒套件 x1
● 超聲波傳感器 HC-SR04 ×1
● Adafruit DS18B20 防水數(shù)字溫度傳感器 ×1
● 數(shù)字式萬用表 ELECTRODE PH 120-C ×1
● 光電傳感器/渾濁度傳感器 TSD-10 × 1
● 水流傳感器/液體流量計控制開關 YF-S201 ×1
● 蜂鳴器 ×1
● 跳線 (通用型) × 1捆
軟件應用程序和在線工具：
● 賽普拉斯 PSoC Creator 集成開發(fā)環(huán)境 (IDE)
● RealTerm: 串口/TCP終端軟件
● Arduino IDE 開發(fā)工具
手工工具和制作機器:
● 熱熔膠槍 (通用型)
魚菜共生是指創(chuàng)造一個共生環(huán)境讓傳統(tǒng)水族箱的水產(chǎn)養(yǎng)殖和水培植(在水里培植植物)共同生長。在共生生態(tài)的系統(tǒng)中，魚的排泄物可用作植物的養(yǎng)分，促進植物生長。與此同時，植物可以吸收魚的排泄物，從而做到定期清理水質并循環(huán)利用于水產(chǎn)養(yǎng)殖。
AMACS魚菜共生監(jiān)測控制系統(tǒng)是一個一步到位的獨立解決方案，采用的是賽普拉斯 PSoC 模擬協(xié)處理器 ARM M0+ ，能為魚菜共生系統(tǒng)提供持續(xù)的監(jiān)測、控制和維護。此系統(tǒng)可以監(jiān)測魚菜共生環(huán)境條件及其他因素，如水的 pH 值、電導率和溫度、水流量、水族箱和生長池水位等。此外，系統(tǒng)更能自主控制水位和 pH 值水平，提早預測故障，一旦監(jiān)測到水質不穩(wěn)定、需要換水、斷電或缺水等情況，系統(tǒng)就會發(fā)出警報。
要關注的參數(shù)：
● 水族箱水位及水栽培生長池的水位
● 水的 pH 值
● 水溫
● 水的渾濁度
● 水流量
● 環(huán)境光條件
pH 值和渾濁度是需要持續(xù)監(jiān)測的主要參數(shù)，根據(jù)這些參數(shù)的變化，如超出系統(tǒng)的容忍值，則會發(fā)出警報。
制作基礎版魚菜共生系統(tǒng)
下列圖片所示為本項目制作的基礎版魚菜共生系統(tǒng)
首先找一個大的塑料容器用做生長池，放在木架上放的位置，再把玻璃水族箱放在下面。
在基礎版的系統(tǒng)里，水培植生長池內需要安裝一個機械鐘罩式虹吸過濾器，然后在水族箱里加入一個水泵，令水與其他顆粒進行再循環(huán)，改善共生環(huán)境。
在生長池里安裝了鐘罩虹吸式過濾器后，就可以解決魚菜共生系統(tǒng)的某些根本問題，例如：
● 在生長池底部開一個出水口，而不是頂部，同時保持最低水位
● 建立一個簡單的排水維護機制
● 避免臟水/排泄物流回水族箱里
上圖所示的是鐘罩式虹吸過濾器。原理非常簡單，可以維持生長池的水位。
安裝傳感器
現(xiàn)在要把所有傳感器安裝到系統(tǒng)里。
首先，把所有傳感器放進系統(tǒng)里。放置的時候需要注意幾點：不要把溫度傳感器放在加熱器附近;pH 值傳感器要與其他傳感器分開;把渾濁度傳感器放在水泵附近，有了足夠的水循環(huán)，測量結果就會更準確。
把超聲波傳感器放在水族箱里任意一個角落，除了水以外不受任何物體干擾。用雙面膠把傳感器粘在表面上。
左上方：pH 值和電極傳感器;
中上方：加熱器;
右上方(圓形)：渾濁度傳感器;
水里左下角：Adafruit DS18B20 防水數(shù)字溫度傳感器(溫度傳感器);
左下角: 超聲波傳感器 HC-SR04(水位傳感器)
唯一一個放在生長池里的傳感器就是水位傳感器。水位傳感器放在水泵旁邊，也可以放在其他地方，但要確保沒有石頭之類的障礙物。固定傳感器之前，還要檢查一下能否準確讀取水位。
左邊的圓形管：鐘罩式虹吸過濾器;
左下角：水位傳感器
可以看到生長池的右手邊有一個進水口。所有傳感器都接駁了電線，并通過Design Wire Resources引腳分配 GUI 的特定引腳定義連接至賽普拉斯的 PSoC 模擬協(xié)處理器。
為了不把復雜凌亂的電線露出來，可以將所有傳感器的VSS 和GND分別連接至電路板的 VSS和GND ，而信號則需連接到通過固件定義好的特定管腳?？梢杂?5V DC 電源適配器為電路板供電。
固件編程
需要安裝一個簡單的固件，固件中需要加入各種傳感器通信協(xié)議，以便完成讀數(shù)并由控制器進行判定。
以下為項目所用的各種傳感器的不同信號協(xié)議：
● pH 值傳感器：Analog
● 水位測量傳感器：Digital Echo and Trig pins
● 渾濁度傳感器：Analog
● 溫度傳感器：1-wire協(xié)議
警報機制
如果沒有做最后這一步，就達不到本項目的主要目標。當系統(tǒng)出現(xiàn)不穩(wěn)定狀況，例如，水的 pH 值變化超出安全值、系統(tǒng)缺水，或者由于共生生態(tài)系統(tǒng)的某些不穩(wěn)定性而產(chǎn)生太多雜質，系統(tǒng)就會產(chǎn)生警報。此外，項目配置了一個蜂鳴器連接在面包板上，當環(huán)境條件超出一定量值，就會觸發(fā)蜂鳴器。
數(shù)據(jù)記錄
該步驟為可選步驟，可用作系統(tǒng)數(shù)據(jù)記錄。
傳感器數(shù)據(jù)通過MCU的Rx和Tx引腳傳輸。建議將TTL Rx和Tx分別連接到引腳。本項目使用的是PSoC的P4 [0] 引腳和引腳P4 [1] 分別作為Rx 和 Tx。
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