设计说明书
总字数：22000+
随着城市化和工业化的迅速发展，水污染问题变得越来越严重，对人类健康和自然环境造成了巨大威胁。现有的水质检测手段通常效率低下、成本昂贵且缺乏实时性，无法适应现代水质管理的要求。因此，构建一个高效、简便、实时的水质监测系统显得极为关键。
本设计基于STM32F103C8T6单片机，结合多种水质传感器，构建了一套功能完善的水质监测系统。该系统通过PH传感器实时监测水环境PH值，PH值超出默认范围（6~8）时会自动触发声光报警。利用TDS检测模块测量水中电解质浓度（0~20000uS/cm），为水质评估提供重要参考。通过水位传感器实时监测水位（0~100%），水位低于30%时自动启动加水功能以保水位在安全范围。浑浊度传感器用于检测水的浑浊度（0~400NTU），浑浊度超100NTU时自动开启净化水泵处理。通过OLED显示屏实时显示PH值、电解质浓度、水位、浑浊度等测量数据，方便用户实时了解水质状况。并通过按键设置各监测参数阈值，手动控制加水、净化水泵及取消声光报警，提高了系统灵活性与实用性。
本方案中的水质监控系统具备显著的应用意义。它实现了对水质多指标的实时监控与自动调节，显著提升了水质检测的效率与精确度。借助于即时预警与自动处理机制，该系统能够迅速应对水质的波动，为水质管理领域提供了坚实的技术支持。
关键词：STM32F103C8T6； 传感器； 显示屏； 水质监测
ABSTRACT
With the rapid development of urbanization and industrialization, water pollution has become increasingly serious, posing a huge threat to human health and the natural environment. The existing water quality detection methods are usually inefficient, expensive, and lack real-time performance, which cannot meet the requirements of modern water quality management. Therefore, building an efficient, simple, and real-time water quality monitoring system is extremely crucial.
This design is based on the STM32F103C8T6 microcontroller, combined with various water quality sensors, to construct a fully functional water quality monitoring system. The system monitors the pH value of the water environment in real time through a pH sensor. When the pH value exceeds the default range (6-8), it will automatically trigger an audible and visual alarm. Using TDS detection module to measure electrolyte concentration in water (0-20000uS/cm) provides important reference for water quality assessment. Real time monitoring of water level (0-100%) through a water level sensor, and automatic activation of water addition function when the water level is below 30% to ensure that the water level is within a safe range. The turbidity sensor is used to detect the turbidity of water (0~400NTU), and when the turbidity exceeds 100NTU, the purification water pump will be automatically turned on for treatment. Real time display of pH value, electrolyte concentration, water level, turbidity and other measurement data through OLED display screen, making it convenient for users to understand the water quality status in real time. And by setting the threshold values of various monitoring parameters through buttons, manually controlling the water addition and purification pumps, and canceling the sound and light alarms, the flexibility and practicality of the system have been improved.
The water quality monitoring system in this plan has significant application significance. It realizes real-time monitoring and automatic adjustment of multiple indicators of water quality, significantly improving the efficiency and accuracy of water quality detection. With the help of real-time warning and automatic processing mechanisms, the system can quickly respond to fluctuations in water quality, providing solid technical support for the field of water quality management.
Key words: STM32F103C8T6; Sensors; display; water quality monitoring
目 录
插图清单
引言
1 绪论
1.1 课题的背景意义及研究现状
1.1.1 背景意义
1.1.2 研究现状
1.2 论文的架构介绍
1.2.1 设计任务
1.2.2 研究内容
1.3 论文的内容安排
2 总体方案设计
2.1 系统功能需求
2.2 系统设计思路
2.3 主要模块器件选择
2.3.1 主控芯片
2.3.2 PH传感器
2.3.3 浑浊度传感器
2.3.4 水位传感器
2.3.5 电解质传感器
2.4 系统的总体设计方案
3 系统硬件电路设计
3.1 概述
3.2 主控模块
3.2.1 STM32F103C8T6芯片介绍
3.2.2 单片机最小系统电路设计
3.3 PH检测模块
3.3.1PH4502C传感器简介
3.3.2PH模块电路设计
3.4 电解质检测模块
3.4.1TDS传感器简介
3.4.2TDS传感器电路设计
3.5 水位检测模块
3.5.1水位传感器简介
3.5.2水位传感器模块电路设计
3.6 浑浊度检测模块
3.6.1TSW-30传感器简介
3.6.2TSW-30传感器模块电路设计
3.7 按键模块
3.7.1按键简介
3.7.2按键模块电路设计
3.8 显示电路
3.8.1显示屏简介
3.8.2显示模块电路设计
3.9 报警模块
3.9.1声光报警器简介
3.9.2声光报警器模块电路设计
3.10 继电器控制模块
3.10.1继电器简介
3.10.2继电器控制电路设计
4 系统程序流程设计
4.1 系统软件总体设计
4.2 PH采集模块子程序设计
4.3 电解质采集模块子程序设计
4.4 水位采集模块子程序设计
4.5 浑浊度采集模块子程序设计
4.6 按键模块子程序设计
4.7 显示模块子程序设计
5 系统实物与调试
5.1 软件介绍
5.2 仿真测试
5.3 实物调试
5.3.1 PH采集模块调试
5.3.2电解质采集模块调试
5.3.3水位采集模块调试
5.3.4浑浊度采集模块调试
结论与展望
致 谢
参考文献
附录A 原理图
附录B 主要参考文献的题录及摘要
附录C 主要源程序
插图清单
图2-1 系统设计框图
图3-1 STM32F103C8T6引脚图
图3-2 复位电路图
图3-3 晶振电路图
图3-4 PH模块实物图
图3-5 PH监测模块引脚图
图3-6 TDS传感器实物图
图3-7 TDS电路图
图3-8 水位传感器实物图
图3-9 水位采集电路图
图3-10 TSW-30传感器实物图
图3-11 浑浊度采集电路图
图3-12 按键实物图
图3-13 按键模块电路图
图3-14 显示模块实物图
图3-15 显示模块电路图
图3-16 声光报警器实物图
图3-17 报警模块电路图
图3-18 继电器实物图
图3-19 继电器控制模块电路图
图4-1 主程序流程图
图4-2 PH传感器采集流程图
图4-3 电解质采集流程图
图4-4 水位采集流程图
图4-5 浑浊度采集流程图
图4-6 按键检测流程图
图4-7 显示流程图
图5-1 整体仿真测试图
图5-2 PH异常报警实物图
图5-3 电解质采集实物图
图5-4 水位异常加水实物图
图5-5 浑浊度异常开启净化水泵实物图
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