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[STM32F4]

【Nucleo-F413ZH创想】+室内热带鱼养殖控制中心

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楼主
lisingch|  楼主 | 2016-12-22 19:05 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
趁活动结束前赶紧来凑个热闹。
一、STM32F413性能
       STM32F413/423微控制器为高性能STM32F4系列单片机的入门级产品,实现了运行模式下的动态功耗和处理器性能之间的最佳平衡,即使在3.951 x 4.039 mm的小封装内也集成了大量的增值性能。STM32F413/423 MCU基于支持浮点运算单元的Cortex-M4内核,它的工作频率可达到100 MHz,在运行和停机模式下实现出色的低功耗性能。STM32F413/423性能更加出色,配备2个RAM,其中一个RAM(64-KB SRAM2)可通过I/D连接。
       STM32F413/423单片机利用批量数据采集模式(BAM)将批量数据处理进行功耗优化,将动态功耗效率提升到了一个新的水平。 BAM允许通信外设实现批量数据交换,同时器件的其它部分(包括CPU)可保持在省电模式。
       性能: 在100 MHz频率下,借助意法半导体的ART加速器,STM32F413/423 MCU能够实现125 DMIPS/339 CoreMark性能,并实现了从Flash存储器零等待执
行。 DSP指令和浮点运算单元扩大了产品的应用范围。
       功效: STM32f413/423采用意法半导体90 nm工艺,使用ART加速器和动态功耗调整功能,从Flash存储器执行指令,运行模式下可实现低至112 μA/MHz
的电流消耗。 停机模式下,功耗低至18 μA。
       集成度:STM32F413/F423单片机内置高达1024至1536 KB的Flash存储器和高达320 KB的SRAM。具备从48到144引脚各类封装。
       10x USART,速率可高达12.5 Mbit/s
        5x SPI(与I2S复用 ),速率高达50 Mbit/s
        4x I2C,高达1Mbps
        3x CAN(2.0B有效)
        所有封装都带1个SDIO,频率高达48MHz
        1x 全速USB 2.0 OTG
        2x 全双工I2S,最高32-bit/192 kHz
        3x 单工I2S,最高32-bit/192 kHz
        2x 数字滤波器,用于∑Δ调制器
        6x PDM接口,支持立体声麦克风
        2x 12位ADC,速度高达2.4 MSPS
        14x 16和32位定时器,频率高达100 MHz
        1x 在停机模式下的低功耗定时器
        真随机数发生器

        从以上官方所给出的描述可以看出STM32F413是一款Cortex-M4内核入门级高性能微控制器。虽说是入门级,但是其拥有着速率可高达12.5Mbit/s的
10xUSART;速率高达50Mbit/s的5xSPI;高达1Mbps的4xI2C;3xCAN(2.0B有效);速度高达2.4MSPS的2x12位ADC等从各项指标参数来看STM32F413更适合工
业控制应用,STM32F413仍然是一颗性能强大的Cortex-M4内核处理器。

二、Nucleo-F413ZH应用设想
       本次应用亦是以Nucleo-F413ZH为控制中心,并通过WiFi模块ESP8266与手机APP配合对其外围设备进行有效控制。通过以下各模块与其配合由其进行管理控制。
       拟实现的功能:
       a、对鱼缸内的水温进行恒温控制、定时定量饵料投放、任意时间段水循环过滤、LED照明灯光亮度控制等;
       b、通过触摸屏对上述功能进行实时操控;并对各项控制参数进行调整;
       c、通过WiFi模块ESP8266与手机APP配合远程完成上述功能。

三、相关各模块描述
       1、显示部分
       拟选用TJC4024T032_011R做为主要显示部件。这是一款400x240分辩率的3.2寸触摸串口显示屏,由Nucleo-F413ZH直接通过USART对其进行操控。这款
串口显示屏尺寸稍微有点小,将来准备升级为4.3寸的TJC4827T043_011R,这样会有更好的使用体验。
       a、主要显示内容为:实时时钟;室内温、湿度;鱼缸内水温;饵料投放次数及投放量;
       b、交互内容:时钟调整;恒温参数调整;饵料投放次数及投放量参数调整;LED照明灯亮度参数调整;水循环过滤系统时间调整。

       2、串口GPS模块
       手头上现有一款波特率为9600一体式串口模块,与Nucleo-F413ZH的USART直接相连通讯,由Nucleo-F413ZH对GPS接收到的信息解码,分离出实时时钟信
息通过处理后送TJC4024T032_011R显示。

       3、恒温模块
       此模块分为两部分:一是加温设备拟采用成品加温棒(300W*2只,去除内置温控设施);二是温度检测拟采用成品带金属外壳的DS18B20。由Nucleo-F413ZH对DS18B20数据采集处理,通过继电器对加温棒进行闭环控制,以使缸内水温在设定范围内。加热时打开水循环过滤系统,避免局部水温过高。

       4、LED照明模块
       拟采用3W红、蓝、白单色LED灯珠各三颗,每三色成一组,共计三组安装于U型铝合金槽内侧。由Nucleo-F413ZH通过PWM对三色LED进行亮度控制、组合。

       5、水循环过滤
       拟采用市售成品潜水式循环水泵(100W),由Nucleo-F413ZH通过继电器对其进行通断控制,在不同时段、不同时长间歇性工作。

       6、饵料投放
       此设备主要由两部分组成:其一是储料仓,主要作用是储备饵料(圆颗粒干饵料);其二是投料仓。其中投料仓由两台步进电机操作,一只控制投料仓容量;一只控制投料仓投料。两只步进电机均拟采用28BYJ-48型,由Nucleo-F413ZH通过ULN2803对其进行控制。

       7、WiFi模块
       拟采用ESP8266成品模块,手机与其通讯实现远程交互,将实时产生的各种数据通过网络传递给手机,手机端亦可对各项参数进行调整并将控制信号实时传递回Nucleo-F413ZH来对各执行机构进行操作。这部分手机APP是难点,暂时考虑利用一些现有APP代替实现部分功能。

       8、DHT11模块
       这项属额外的功能,主要是利用该模块对室内温、湿度实时检测并通过串口屏进行显示。

       先设想这些,后期再构想、补充、完善。以上的应用只是最基础的,还不足以展示这款芯片的强大,那就先把简单的应用做好再向更高端的应用迈进。
       由于水平有限,以上想法可能过于简单,也或存在着很多错误。请谅,请各位老师提出宝贵意见!

沙发
734774645| | 2016-12-22 21:10 | 只看该作者
来个效果图看看,我见有人做过那种,就是控制过滤的残渣给蔬菜,蔬菜和鱼组合的生态系统。

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板凳
mmuuss586| | 2016-12-22 22:04 | 只看该作者

不错,有想法;

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地板
lisingch|  楼主 | 2016-12-22 22:08 | 只看该作者
734774645 发表于 2016-12-22 21:10
来个效果图看看,我见有人做过那种,就是控制过滤的残渣给蔬菜,蔬菜和鱼组合的生态系统。 ...

谢谢点拨!
还没效果图,只是个创想
我这个还没上升到那个阶段,只是实现本地及远程控制。

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5
lisingch|  楼主 | 2016-12-22 22:10 | 只看该作者

谢谢表扬!

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6
freeelectron| | 2016-12-23 18:09 | 只看该作者
感觉难度在饵料控制,水循环部分的机械装置

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7
稳稳の幸福| | 2016-12-23 18:23 | 只看该作者
记得放点硝化细菌啊。

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8
lisingch|  楼主 | 2016-12-23 18:28 | 只看该作者
稳稳の幸福 发表于 2016-12-23 18:23
记得放点硝化细菌啊。

谢谢提醒!看来您也喜欢养鱼

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9
稳稳の幸福| | 2016-12-23 18:45 | 只看该作者
lisingch 发表于 2016-12-23 18:28
谢谢提醒!看来您也喜欢养鱼

不放水容易坏掉,放了水体干净,还是别人教我的。

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10
lisingch|  楼主 | 2016-12-23 19:01 | 只看该作者
稳稳の幸福 发表于 2016-12-23 18:45
不放水容易坏掉,放了水体干净,还是别人教我的。

谢谢指教,我养鱼时间不长。

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11
android2| | 2016-12-25 16:38 | 只看该作者
用GPS模块做什么

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12
lisingch|  楼主 | 2016-12-25 18:52 | 只看该作者

实时时钟

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13
巧克力娃娃| | 2017-1-4 15:08 | 只看该作者
马克

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14
lisingch|  楼主 | 2017-1-4 17:06 | 只看该作者

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15
lisingch|  楼主 | 2017-1-4 17:28 | 只看该作者
freeelectron 发表于 2016-12-23 18:09
感觉难度在饵料控制,水循环部分的机械装置

非常抱歉!才看到回复。饵料投放设备看过成品的,设计挺巧妙但是不能满足本人要求。目前已构思了三种方案,其中的一种方案自我感觉挺好,只是还没能实践。我这个水循环系统只考虑的是缸内水自循环,拟采用成品循环水泵。

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16
巧克力娃娃| | 2017-1-4 17:53 | 只看该作者

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17
lisingch|  楼主 | 2017-1-4 17:55 | 只看该作者

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18
巧克力娃娃| | 2017-1-5 09:11 | 只看该作者

小弟才疏学浅,无法给出建议~

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19
lisingch|  楼主 | 2017-1-5 09:32 | 只看该作者
巧克力娃娃 发表于 2017-1-5 09:11
小弟才疏学浅,无法给出建议~

版主过谦了。

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20
791117681| | 2017-1-7 16:30 | 只看该作者

不能用WIFI网络校准时间吗?

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