用赛普拉斯 PSoC 模拟协处理器先锋套件设计高逼格鱼菜共生系统，从水族箱到水培植，一切都妥妥的!

　　项目简介

　　AMACS是一个利用赛普拉斯 PSoC 模拟协处理器的独立解决方案，用于持续监测与控制管理鱼菜共生系统。

　　准备材料：

　　硬件:

　　● 赛普拉斯 PSoC 模拟协处理器先锋套件 x1

　　● 超声波传感器 HC-SR04 ×1

　　● Adafruit DS18B20 防水数字温度传感器 ×1

　　● 数字式万用表 ELECTRODE PH 120-C ×1

　　● 光电传感器/浑浊度传感器 TSD-10 × 1

　　● 水流传感器/液体流量计控制开关 YF-S201 ×1

　　● 蜂鸣器 ×1

　　● 跳线 (通用型) × 1捆

　　软件应用程序和在线工具：

　　● 赛普拉斯 PSoC Creator 集成开发环境 (IDE)

　　● RealTerm: 串口/TCP终端软件

　　● Arduino IDE 开发工具

　　手工工具和制作机器:

　　● 热熔胶枪 (通用型)

　　鱼菜共生是指创造一个共生环境让传统水族箱的水产养殖和水培植(在水里培植植物)共同生长。在共生生态的系统中，鱼的排泄物可用作植物的养分，促进植物生长。与此同时，植物可以吸收鱼的排泄物，从而做到定期清理水质并循环利用于水产养殖。

　　AMACS鱼菜共生监测控制系统是一个一步到位的独立解决方案，采用的是赛普拉斯 PSoC 模拟协处理器 ARM M0+ ，能为鱼菜共生系统提供持续的监测、控制和维护。此系统可以监测鱼菜共生环境条件及其他因素，如水的 pH 值、电导率和温度、水流量、水族箱和生长池水位等。此外，系统更能自主控制水位和 pH 值水平，提早预测故障，一旦监测到水质不稳定、需要换水、断电或缺水等情况，系统就会发出警报。

　　要关注的参数：

　　● 水族箱水位及水栽培生长池的水位

　　● 水的 pH 值

　　● 水温

　　● 水的浑浊度

　　● 水流量

　　● 环境光条件

　　pH 值和浑浊度是需要持续监测的主要参数，根据这些参数的变化，如超出系统的容忍值，则会发出警报。

　　制作基础版鱼菜共生系统

　　下列图片所示为本项目制作的基础版鱼菜共生系统

　　首先找一个大的塑料容器用做生长池，放在木架上放的位置，再把玻璃水族箱放在下面。

　　在基础版的系统里，水培植生长池内需要安装一个机械钟罩式虹吸过滤器，然后在水族箱里加入一个水泵，令水与其他颗粒进行再循环，改善共生环境。

　　在生长池里安装了钟罩虹吸式过滤器后，就可以解决鱼菜共生系统的某些根本问题，例如：

　　● 在生长池底部开一个出水口，而不是顶部，同时保持最低水位

　　● 建立一个简单的排水维护机制

　　● 避免脏水/排泄物流回水族箱里

　　上图所示的是钟罩式虹吸过滤器。原理非常简单，可以维持生长池的水位。

　　安装传感器

　　现在要把所有传感器安装到系统里。

　　首先，把所有传感器放进系统里。放置的时候需要注意几点：不要把温度传感器放在加热器附近;pH 值传感器要与其他传感器分开;把浑浊度传感器放在水泵附近，有了足够的水循环，测量结果就会更准确。

　　把超声波传感器放在水族箱里任意一个角落，除了水以外不受任何物体干扰。用双面胶把传感器粘在表面上。

　　左上方：pH 值和电极传感器;

　　中上方：加热器;

　　右上方(圆形)：浑浊度传感器;

　　水里左下角：Adafruit DS18B20 防水数字温度传感器(温度传感器);

　　左下角: 超声波传感器 HC-SR04(水位传感器)

　　唯一一个放在生长池里的传感器就是水位传感器。水位传感器放在水泵旁边，也可以放在其他地方，但要确保没有石头之类的障碍物。固定传感器之前，还要检查一下能否准确读取水位。

　　左边的圆形管：钟罩式虹吸过滤器;

　　左下角：水位传感器

　　可以看到生长池的右手边有一个进水口。所有传感器都接驳了电线，并通过Design Wire Resources引脚分配 GUI 的特定引脚定义连接至赛普拉斯的 PSoC 模拟协处理器。

　　为了不把复杂凌乱的电线露出来，可以将所有传感器的VSS 和GND分别连接至电路板的 VSS和GND ，而信号则需连接到通过固件定义好的特定管脚。可以用 5V DC 电源适配器为电路板供电。

　　固件编程

　　需要安装一个简单的固件，固件中需要加入各种传感器通信协议，以便完成读数并由控制器进行判定。

　　以下为项目所用的各种传感器的不同信号协议：

　　● pH 值传感器：Analog

　　● 水位测量传感器：Digital Echo and Trig pins

　　● 浑浊度传感器：Analog

　　● 温度传感器：1-wire协议

　　警报机制

　　如果没有做最后这一步，就达不到本项目的主要目标。当系统出现不稳定状况，例如，水的 pH 值变化超出安全值、系统缺水，或者由于共生生态系统的某些不稳定性而产生太多杂质，系统就会产生警报。此外，项目配置了一个蜂鸣器连接在面包板上，当环境条件超出一定量值，就会触发蜂鸣器。

　　数据记录

　　该步骤为可选步骤，可用作系统数据记录。

　　传感器数据通过MCU的Rx和Tx引脚传输。建议将TTL Rx和Tx分别连接到引脚。本项目使用的是PSoC的P4 [0] 引脚和引脚P4 [1] 分别作为Rx 和 Tx。