【毕设】基于衡山派D133的鸭棚养殖智能控制系统

鸭棚养殖智能控制系统

D133中控主机➕Air001环境采集从机➕Ai8051U交流缺相检测从机

资料汇总

项目介绍

本项目是面向肉鸭养殖的智能控制系统，由 D133屏幕主控、Air001环境采集从机 和 Ai8051U交流缺相检测从机 组成，支持RS485有线读取/LoRa无线/2.4G无线上传的方式，实现温湿度、氨气、CO₂等环境参数监测与三相电缺相故障检测，从而控制风机、暖风、水帘运行，并通过ML307C模组将数据同步上传至云平台，以保障养殖环境稳定可靠。

本次展示使用一个主机，三个环境采集从机(从机1：无线上传、从机2：带屏显示、从机3：2路NTC模拟两个区域温度)，一个缺相检测从机(无线上传)，水表与缺相检测从机2使用上位机模拟，数据同步上传至云平台。

理论安装效果

借一下老版本的安装图展示{{{(>_<)}}}

系统组成

整个系统最大支持1路主机➕7路从机(4路环境检测从机、2路交流缺相检测从机、1路水表)组合，用户可根据需求增添自己的设备。主机可根据超时检测自动排除离线从机数据，从而确保系统正常运行；同时从机也支持自定义外挂传感器的安装，程序会自动扫描传感器数量以做出最优的数据显示与上报。

更新日志

本项目仅作为毕设项目展示，演示性较高，或多存在设计问题，不建议复刻安装使用，仅供参考学习，欢迎大佬指点

2026.1.23：交流检测从机第一版硬件外设调通，支持Modbus协议读取数据。

2026.2.2：RGB屏幕转接板测试成功，支持衡山派驱动50PinRGB接口屏幕。

2026.2.13：环境检测从机第一版硬件外设调通，支持Modbus协议读取数据。

2026.2.26：中控主机第一版硬件焊接，屏幕正常显示。

2026.3.1：中控主机增加排针转接板，外设调通。

2026.3.9：中控主机支持RS485 Modbus协议读取从机数据并显示。

2026.3.15：中控主机支持LoRa无线协议读取从机数据并显示。

2026.3.20：环境检测从机第二版硬件调通，支持锂电池供电。

2026.4.20：中控主机增加USB模拟U盘拖取固件升级功能，

从机寄存器介绍

寄存器地址	内容	操作
0000H	湿度(0.01%RH)	只读(292H->658->6.58%RH)
0001H	温度(0.01℃)	只读(负数使用补码,FF9B->-101->-1.01℃)
0005H	CO₂(1ppm)/O₂(0.1%)	只读
0006H	NH3(0.01ppm)/甲醛(1ppm)	只读
0100H	设备地址(0-252)	读写
0101H	波特率(2400~9600)	读写(0->115200bps,其余为寄存器值)
0102H	LORA地址(0-255)	读写
0020H	SHT30湿度(0.01%RH)	只读(292H->658->6.58%RH)
0021H	SHT30温度(0.01℃)	只读(负数使用补码,FF9B->-101->-1.01℃)
0022H	NTC温度(0.01℃)	只读(负数使用补码,FF9B->-101->-1.01℃)
0023H	MCU温度(0.01℃)	只读(负数使用补码,FF9B->-101->-1.01℃)
0024H	电池/供电电压(0.001V)	只读
0025H	MCU供电电压(0.001V)	只读
0026H	三相电缺相状态(0-16bit)	只读(0正常,1报警)

D133中控主机

系统外设介绍

主控：使用D133衡山派开发板作为主控，配备7寸1024*600分辨率RGB屏幕。

供电：支持9-24V DC输入、5V输出，支持锂电池供电(方便便携展示)，继电器独立供电。

外设：支持7路风机、1路暖风、1路水帘控制；预留1路扬声器、1路蜂鸣器、1路数字麦克风、摄像头接口(与网口二选一使用)、SD卡(插入检测引脚与LoRa检测引脚冲突)。

通信：配备RS485接口、NRF24L01接口、LoRa接口、4G Cat.1接口、板载WiFi、以太网口(第一版硬件实测丢包率较高)。

3D_主机控制板V1.0正面_2026-03-02.png

硬件设计介绍

一、机械部分：
1.7寸显示屏塑料外壳定制智能控制器面板数显仪表壳体文本一体机壳 29💴
2.耀元鸿7寸TFT液晶显示屏IPS高清RGB接口GT911电容触摸串口屏50P 69💴
3.由于核心板和电池槽太高，外壳后盖无法完全盖住，前盖后盖之间使用M3*25+6铜柱固定。
4.核心板与底侧PCB使用M3*15+6铜柱支撑。
5.触摸使用FFC-0.5-6P-100mm同向排线
6.屏幕使用FFC-0.5-40P-100mm反向排线
7.网口使用FFC-0.5-24P-100mm同向排线
8.电池建议使用平头18650锂电池

二、安装注意：
屏幕转接板使用RGB屏幕50Pin->40Pin转接板，焊接完安装时一定要先安装完排线然后在固定到主PCB（ps:因为下方开槽距离太近了，先固定转接板在安装FFC时无法折到上面）

软件设计介绍

一、UI：

1.使用Figma进行UI设计

2.使用GUI-Guider进行LVGL设计

3.使用VSCode基于Luban-lite开发

Air001环境采集从机

系统外设介绍

主控：使用Air001作为主控，因为还有库存没用完，刚好用在从机上压榨一下，后续可替换PY32F002。

供电：支持5V DC供电，支持锂电池供电(体积限制306070)。

外设：支持SHT30温湿度传感器、ZG09二氧化碳传感器、SC05氨气传感器、1路NTC探头、0.91寸OLED显示屏。

通信：配备RS485接口、NRF24L01/LoRa/4G Cat.1接口。
为了更好的增加PCB通用性，通信接口使用较多0Ω电阻进行实际外设选择4G/LoRa模块，需注意实际焊接器件。

3D_环境采集从机V1.0正面_2026-03-18.png

硬件设计介绍

一、机械部分：
使用中继盒塑料防水盒接线盒弧度外壳，可根据实际配置需求选择不同外壳，开孔外壳最好再配个防水透气膜。
PCB固定则使用M3*6~M3*8的自攻螺丝。
双通道台湾燃太ZG09二氧化碳传感器模块485/串口输出量程5000PPM 138💴
氨气传感器NH3浓度检测空气质量环境监测模组数字电化学SC05-NH3 98💴

二、安装注意：
最大支持306070规格锂电池安装，目前使用304466 1000mAh软包锂电池，大约能用一周左右。

功耗.JPG
304466锂电池.JPG
306070锂电池.JPG

低功耗调试记录

1.按照原理图焊接后发现，因LDO用的普通1117，光LDO静态电流就达4mA，严重影响低功耗续航了。

2.更换低静态电流的LDO后低功耗变为4.14V/452.6uA，加LoRa后597-700uA波动。

3.为了降低功耗，后续发现复位电路的10K上拉电阻也会占用330uA的功耗，换为100K上拉之后降到157.5uA，加LoRa326-460uA。

4.发现还是有点高，干脆直接把LED指示灯和上拉去掉，带LoRa功耗将为144-270uA。

5.通过原理图电路理论值计算感觉综合后功耗对不上，现在只剩下电压测量和NTC测量两个大头，纯裸机功耗应该在30+21+4.5+2.5=58uA左右，而且LoRa低功耗电流理论应该不到1uA才对；后续发现因为线材原因，空载也会又62.8uA线损，所以带LoRa时功耗应该在81uA，去掉LoRa后减去线损测得58.78uA。所以纯裸机功耗现在对应上了，带LoRa后功耗还有问题。
6.通过电流曲线观看，发现低功耗时电流有波动，怀疑是LoRa模块直接供的3.3V，并没有使用LDO，可能导致电流倒灌，所以拆下LDO后测得总功耗降到58.88-188.9uA波动。

7.带LoRa功耗降下来了，后续如果将两路ADC电压测量加上开关控制，可以减少50uA的待机电流，理论最终低功耗电流可低于10uA：4.5(mcu)+1.6(ldo)+1(4054)+1(其他)=8.1uA≈8.88uA。
但是低功耗后这个电流波动原因还没找到，欢迎大佬帮忙解答一下。目前怀疑是lora cmt2300a只进入低功耗模式但是Duty-Cycle或者晶振补偿信道侦听等功能没关闭。
最终虽然低功耗电流降下来了，但是为了进行温度控制，数据上传频率就需要提高，导致最终的使用时间还是停留在了半个月左右；不过经过这么多次的调试也为后续低功耗功能积攒了经验。
低功耗时电流曲线.png