【STM32项目开源】基于STM32的智能水质检测系统

充哥单片机设计2025-10-30 19:42

目录

一、设计背景和意义

1.1设计背景

1.2设计意义

二、实物效果展示

2.1实物图片

2.2实物演示视频

三、硬件功能简介

3.1项目功能详解

3.2元器件清单

四、主框图与软件流程图

五、硬件PCB展示

六、软件程序设计

七、项目资料包内容

资料获取：查看主页介绍"充哥单片机设计"

一、设计背景和意义

1.1设计背景

水质安全问题直接关系到人类健康与生态环境的可持续发展。随着水资源污染情况日益严峻，尤其是在农村饮水、城市河道、水产养殖、农业灌溉等领域，迫切需要建立一套高效、实时、智能的水质监控系统，以提升水环境治理与风险预警的能力。传统水质检测主要依赖人工定时采样与实验室分析，不仅耗时耗力，而且难以满足连续监测与远程管理的需求。同时，现有部分工业级水质监控系统价格昂贵、体积庞大，限制了其在中小型场景中的推广应用。

1.2设计意义

本课题以STM32F103C8T6单片机为核心控制单元，集成温度传感器（DS18B20）、PH值传感器和TDS-300b浊度传感器，实现对水体关键参数的实时采集，并通过ESP8266模块接入"机智云"物联网平台，实现手机APP远程查看、报警阈值设置与历史数据管理。系统在水质异常时能主动发出声光报警提示，从而实现智能化、人性化、高响应的水质管理模式。项目在成本、结构与功能上具备高度集成与实际落地能力，特别适合在中小型环境中推广应用。

二、实物效果展示

2.1实物图片

2.2实物演示视频

【开源】基于STM32的智能水质监测系统

三、硬件功能简介

3.1项目功能详解

  1. DS18B20温度传感器检测水温
  2. PH传感器检测水的酸碱度
  3. 浊度传感器检测当前水的浑浊度
  4. 数据显示：0.96OLED屏幕显示全部的传感器数据以及传感器的阈值等数据。
  5. 接入云平台：系统通过ESP8266 WIFI联网后，接入机智云平台。
  6. App远程监控：通过App远程监控全部传感器数据
  7. 阈值数据设定：系统通过按键设定阈值

3.2元器件清单

  1. 主控采用STM32F103C8T6最小系统板
  2. PH传感器
  3. DS18B20水温传感器
  4. 浊度传感器
  5. TDS电导率传感器
  6. 继电器
  7. 蜂鸣器

四、主框图与软件流程图

主框图

流程图

五、硬件PCB展示

六、软件程序设计

cpp 复制代码 
												
//=============================================================================
//文件名称：KEY
//功能概要：按键服务
//参数说明：无
//函数返回：VOID
//=============================================================================
void key(void)
{
	if(KEY1==0) 
	{
		DelayMs(5);
		if(KEY1==0)//
		{
			while(KEY1==0);			
			switch(mod)
			{
				case 0://待机
					mod = 1 ;//切换到菜单设置
					set_f = 0;
					OLED_CLS();//清屏		
				break;
				case 1://参数设置
					if(set_f>5) set_f = 0;
					else set_f++;							
				break;
			}
		}	
	}
	//////////////////////////////////////////++
	if(KEY2==0) 
	{
		DelayMs(5);
		if(KEY2==0)//
		{
			while(KEY2==0);
			switch(mod)
			{
				case 1://设置参数
						switch(set_f)
						{
							case 1:	
								set_code[set_f]++;
								if(set_code[set_f]>80) set_code[set_f] = 0;
							break;
							case 2:	  
								set_code[set_f] = set_code[set_f] + 10;
								if(set_code[set_f]>=2000) set_code[set_f] = 0;
							break;
							case 3:
								set_code[set_f]++;
								if(set_code[set_f]>14) set_code[set_f] = 1;
							break;
							case 4:	
								   set_code[set_f]++;
								   if(set_code[set_f]>14) set_code[set_f] = 1;
							break;
							case 5:	
								   set_code[set_f] = set_code[set_f]+10;
								   if(set_code[set_f]>999) set_code[set_f] = 10;
							break;
						}
				break;

			}					
		}
	}	
	//////////////////////////////////////////--
	if(KEY3==0) 
	{
		DelayMs(5);
		if(KEY3==0){
			while(KEY3==0);
			switch(mod)
			{
				case 1://设置参数
						switch(set_f)
						{
							case 1:
								if(set_code[set_f]==0) set_code[set_f] = 80;
									else set_code[set_f] = set_code[set_f] - 1;
							break;
							case 2:	  
								  if(set_code[set_f]<=0) set_code[set_f] = 2000;
									else set_code[set_f] = set_code[set_f]-10;
							break;
							case 3:	
								if(set_code[set_f]==0) set_code[set_f] = 14;
									else set_code[set_f] = set_code[set_f]-1;
							break;
							case 4:	 
								   if(set_code[set_f]==0) set_code[set_f] = 14;
									else set_code[set_f] = set_code[set_f]-1;
							break;
							case 5:	
								   if(set_code[set_f]==0) set_code[set_f] = 1000;
									else set_code[set_f] = set_code[set_f]-10;
							break;
						}								
				break;
			}			
		}
		
	}
	//////////////////////////////////////////返回
	if(KEY4==0) 
	{
		DelayMs(5);
		if(KEY4==0)//
		{
			while(KEY4==0);
			switch(mod)
			{
				case 1://参数设置
							Writeflash(0,set_code,0,20);//写入初始化数据
							mod = 0 ;//切换到菜单设置
							OLED_CLS();//清屏						
				break;

			}			
		}
		
	}
}

void display(void)
{
	int i;
	switch(mod)
	{
		case 0://待机界面
					OLED_ShowCC(0,0,"==水质检测系统==");//显示标题
					sprintf(str,"水温:%02d.%d℃    ",(u16)temperature/10,(u16)temperature%10);//显示温湿度数据
					OLED_ShowCC(0,2,(unsigned char *)str);
					sprintf(str,"TDS :%03dppm  ",(int)TDS_DAT) ;//显示ph
					OLED_ShowCC(0,4,(unsigned char *)str);
					sprintf(str,"浊度:%03d PH:%.1f ",(int)turbidity,PH) ;//显示ph
					str[16] = '\0';
					OLED_ShowCC(0,6,(unsigned char *)str);
		break;
		///////////////////////////////////////////////////////////////////////////
		case 1://参数设置界面
			
					OLED_ShowCC(0,0,"====参数设置====");//显示标题				
					sprintf(str,"水温:%02d℃  TDS  ",(int)set_code[1]) ;	//显示水温参数
					if(set_f==1) i = 3; else  i = 0;
					OLED_ShowCC_S(0,2,(unsigned char *)str,6,i);//根据设置参数的位置反白
					sprintf(str,"浊度:%04d %04d  ",(int)set_code[2],(int)set_code[5]) ;//显示浊度参数
					if(set_f==2) {i = 4;} 
					else if(set_f==5) i = 4; 
					else  i = 0;		
					OLED_ShowCC_S(0,4,(unsigned char *)str,6+(set_f-2)*1.7,i);//根据设置参数的位置反白
					sprintf(str,"PH_L:%02d PH_H:%02d",(int)set_code[3],(int)set_code[4]) ;//显示PH值下限 与上限
					if((set_f>=3)&(set_f<=4)) i = 2; else  i = 0;
					OLED_ShowStr_S(0,6,(unsigned char *)str,6+(set_f-3)*8,i,2);//根据设置参数的位置反白
							
			break;
	
		}
}

void run(void)
{ 
	 if(turbidity>set_code[2])
	 {
			eer_f = 10;//高于设定值响10声
	 }
	 else if(temperature > set_code[1]*10)
	 {
			eer_f = 10;//高于设定值响10声
	 }	
	 else  if((PH<=set_code[3])||(PH>=set_code[4]))
	 {
			eer_f = 10;		 
	 }
	 else if(TDS_DAT > set_code[5])
	 {
			eer_f = 10;		 
	 }
	 	else
		{
			eer_f = 0;//解除报警
	 } 

}

//=============================================================================
//文件名称：main
//功能概要：主函数
//参数说明：无
//函数返回：int
//=============================================================================
//	RCC_ClocksTypeDef get_rcc_clock;//定义一个结构体检查系统时钟

int main(void)
{	
		u8 i;
	  DelayInit();//系统延时函数初始化
		DelayMs(500);
		usart2_init(9600);//串口2初始化	
		ADC1_DMA_Config();
		Gizwits_Init();//机智云初始化	
	  Key_Init();//按键引脚初始化	
		TIM2_Int_Init(10000,3600);//输出话定时器  这边用到定时器2作为0.5秒钟中断发生源
		TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);//开启定时器2	
		OLED_Init();//OLED屏幕初始化
	  OLED_CLS();//清屏		
	  	
		mod = 0;//开机显示开机界面
		DS18B20_Init();//初始化温湿度传感器
		Readflash(set_code,0,20);  //读取内部保存数据
	  DelayMs(10);
		while(smart_config)//配网标志
		{
			gizwitsHandle((dataPoint_t *)&currentDataPoint);//机智云协议处理
			if(KEY2 == 0) smart_config = 0;
			if(KEY3 == 0) 
			{
				OLED_CLS();//清屏
				OLED_ShowStr(0,0,"===Device Starting===",1);
				OLED_ShowStr(0,1,"==WIFI smart_config==",1);
				OLED_ShowStr(0,2,"WIFI_SOFTAP_MODE",1);
				OLED_ShowStr(0,3,"SSID:XPG-GAgne-   ",1);//热点名称
				OLED_ShowStr(0,4,"password:123456789",1);//连接的热点WiFi密码
				OLED_ShowStr(0,5,"Operation on app",1);
			}
			if(KEY4 == 0) 
			{
				OLED_CLS();//清屏
				OLED_ShowStr(0,0,"===Device Starting===",1);
				OLED_ShowStr(0,1,"==WIFI smart_config==",1);
				OLED_ShowStr(0,2,"WIFI_AIRLINK_MODE",1);
				OLED_ShowStr(0,3,"Distribution network",1);
				OLED_ShowStr(0,4," by broadcasting",1);
				OLED_ShowStr(0,5,"Operation on app",1);
			}
			
			OLED_ShowStr(i*8,6,">",1);
			i++;	
			if(i>=15){OLED_ShowStr(0,6,"                     ",1);i = 0;}
			DelayMs(500);
		}
		userInit();
		OLED_CLS();//清屏	
    while (1)
		{	
		
			PH = (float)ADCConvertedValue[1];		//PH对应的AD值
			PH = PH * (3.3/4096) * 2;//PH数据处理
			PH = PH * (-5.7541) + 16.654;
			//PH = PH * (-5.7541) + 16.654 +15 ; 	//PH数据处理		
			//if ((PH > 14) || (PH <= 0))//PH数据判断是否在此范围  超过PH=7
			//PH = 7;
			if(PH > 14.0) PH = 14.0;
			if(PH < 0) PH = 0.0;
			PH_temp = PH ;//赋值给临时变量
			turbidity  = (float)ADCConvertedValue[0]*3.3/4096;//浊度对应的AD值  数据处理
			
		  turbidity  = turbidity_K - turbidity*865.68; 
//		turbidity = 100 - turbidity;//数据转化
			turbidity = turbidity-200;//数据转化
			if(turbidity<35) turbidity = 0;	//浊度小于0时等于0
			turbidity_temp  = turbidity;//赋值给临时变量			
			TDS_DAT = (ADCConvertedValue[2]/4095.0)*3.3;
			TDS_DAT = 66.71*TDS_DAT*TDS_DAT*TDS_DAT-127.93*TDS_DAT*TDS_DAT+428.7*TDS_DAT;
			if(TDS_DAT<20) TDS_DAT = 0;

			temperature =	DS18B20_Get_Temp();//读取温湿度
			temperature_temp = (float)temperature/10;//赋值给临时变量			
			display();//显示程序
			key();//按键程序			
			if(mod==0)run();//逻辑控制
		  userHandle();		//用户数据采集
		  gizwitsHandle((dataPoint_t *)&currentDataPoint);//机智云协议处理
		}
}

七、项目资料包内容

资料获取：查看主页介绍"充哥单片机设计"

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