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编号：

T2002410M

设计简介：

本设计是基于物联网的智慧楼宇饮用水检测系统设计，主要实现以下功能：

通过温度传感器检测温度，实时监测饮用水温度。
通过浑浊度传感器，监测水中的悬浮颗粒物含量。
通过增加pH值、总溶解固体（TDS）等传感器，以全面评估水质。
通过继电器控制加热模块和制冷模块，自动调节水温至适宜范围。
若检测到颗粒物超标，可触发净化设备启动，通过电机驱动模块控制水泵等设备进行水质净化处理。
通过按键设置各个传感器的触发阈值。
通过4G模块可以远程间距、远程操控开关

电源： 5V
传感器：温度传感器（DS18B20）、酸碱度传感器（PH）、TDS、浑浊度传感器
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：继电器、MOS管、直流电机、加热片
人机交互：独立按键
串口通信：ML307R

标签：STM32、OLED12864、DS18B20、PH、TDS、ML307R、MOS管

题目扩展：基于单片机的智能水质检测、基于单片机的智能鱼缸设计、基于STM32的水质净化系统设计

基于 STM32 的物联网智慧楼宇饮用水监测系统设计与实现

一、主控部分

核心：STM32 单片机

功能：获取输入数据、内部处理、控制输出

二、输入部分

1. 温度采集模块：实时监测饮用水的温度数据
2. TDS 浊度监测模块：监测饮用水的 TDS 值，评估水质纯度
3. 浑浊度传感器模块：监测饮用水中悬浮颗粒物的含量
4. pH 采集传感器模块：检测饮用水的酸碱度（pH 值）
5. 独立按键：用于切换系统界面、切换运行模式、设置各项水质参数阈值等操作
6. 供电电路：为整个物联网智慧楼宇饮用水监测系统供电

三、输出部分

1. OLED 显示模块：显示饮用水温度、悬浮颗粒浓度、pH 值、TDS 值等水质参数，以及设备运行状态、报警状态等信息
2. 继电器模块：分别控制加热装置和制冷装置的运行，调节饮用水温度
3. MOS 管控制模块：驱动水泵、搅拌机等电机类器件工作
4. 蜂鸣器报警模块：当水质参数超过安全范围时，触发蜂鸣器报警提醒
5. 4G 模块：将水质监测数据上传至云平台，支持通过手机 APP 远程实时查看水质数据，并接收水质异常报警信息

第 5 章 实物调试

5.1 整体实物构成

该设计主要硬件包含 STM32F103C8T6 单片机作为主控核心，负责数据处理与指令发送；复位电路用于系统异常时重启初始化；晶振电路提供时钟信号，保障系统时序准确；Type-c 口电源电路为系统供电；还有 TDS 浊度传感器、pH 值采集传感器模块等用于水质参数检测。

焊接流程上，先准备好焊锡丝、电烙铁等工具，对电路板进行清洁和预处理，然后依次焊接各芯片与元件，先焊接小尺寸、低高度元件，如电阻、电容，再焊接芯片等较大元件，焊接时要确保焊点牢固、光滑，避免虚焊、连焊。

注意事项方面，焊接前需仔细核对元件型号、参数和引脚位置，防止错焊；电烙铁温度要适中，避免温度过高损坏元件；焊接过程中要保持电路板干燥、清洁，防止短路等问题；对于芯片等静电敏感元件，要采取防静电措施，比如佩戴防静电手环。整体实物如图 5-1 所示：

图 5-1 整体实物图

5.2 按键功能设置

键值 1 用于切换界面；键值 2 在界面 0 控制水泵开关，在界面 1-6 分别使温度上限、温度下限、TDS 阈值、PH 上限、PH 下限、浑浊度阈值加 1；键值 3 在界面 0 控制搅拌开关，在界面 1-6 分别使上述参数减 1；键值 4 切换模式；键值 5 控制制冷开关。按键功能设置图如下图 5-2 所示。

图 5-2 温湿度获取图

5.3 加热和制冷功能测试

加热和制冷功能通过继电器与温度阈值联动实现，当传感器检测到水温低于设定下限阈值时，系统控制加热继电器启动加热装置，提升水温至正常范围；若水温高于设定上限阈值，制冷继电器触发制冷装置运行，降低水温至合理区间，同时在温度超出阈值时，蜂鸣器会发出报警提醒，确保水温始终处于安全适宜范围。加热和制冷功能如下图 5-3 所示：

图 5-3 加热和制冷功能测试图

5.4 手机通信功能

手机作为系统的远程交互端，可实时接收并显示水质检测数据与设备状态，如温度、pH 值、TDS 等参数及系统运行情况。同时，手机端设有操作按钮，能远程控制水泵、制冷、加热等设备的开关，实现对饮用水处理流程的远程调控，让用户随时随地掌握水质状况并干预设备运行，构建便捷的智能化饮用水管理模式。其手机通信功能如下图 5-4 所示：

图 5-4 手机通信功能测试图

第 6 章 软件调试

6.1 软件介绍

Proteus 8.15 是一款由 Labcenter Electronics 开发的电子设计自动化（EDA）软件。它集电路仿真、PCB 设计和微控制器调试于一体，广泛应用于嵌入式系统开发等领域。

该软件拥有丰富元件库，包含超 50000 种元器件，支持模拟 / 数字电路协同仿真，集成逻辑分析仪等虚拟仪器。它还内置 8051、ARM 等微控制器模型，支持与 Keil 等编译器联调。

此外，Proteus 8.15 可实现从原理图到 PCB 的自动布局布线，并生成 3D 模型。其界面直观，支持工具栏和快捷键个性化定制，还提供电压探针等调试工具，方便用户分析电路行为。软件界面如图 6-1 所示：

图 6-1 软件界面图

6.2 阈值设置功能

该系统通过按键实现阈值设置功能，键值 2 在界面 1-6 分别对温度上限、温度下限、TDS 阈值、PH 上限、PH 下限、浑浊度阈值执行加 1 操作，键值 3 则在对应界面使这些参数减 1，以此完成各参数阈值的调节，满足不同饮用水质的监测标准需求。阈值设置功能图如下图 6-2 所示。

图 6-2 阈值设置功能图

6.3 串口通信功能测试

串口具备通信功能，能够实时接收并展示水质检测数据（像温度、pH 值、TDS 等参数）以及设备状态，让用户及时了解系统运行情况。而且，通过串口配合相关通信协议，可实现与手机端的数据交互，手机端设置有操作按钮，可对水泵、制冷、加热等设备进行远程开关控制，还能设置相关阈值，保障饮用水处理系统的便捷操控。串口通信功能如下图 6-3 所示：

图 6-3 串口通信功能测试图