基于物联网的水环境智慧服务监测系统（有完整资料）-平芜编程栈

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编号：

T5702301M

设计简介：

本设计是基于STM32的水环境智慧服务监测系统，主要实现以下功能：

1.可通过名类传感器实时采集环境中水温、PH 值、TDS参数
2.可通过 NB-IoT 窄带低功耗物联网无线通信模块与云平台进行通信
3.超出设置阈值声光报警

电源： 5V
传感器：温度传感器（DS18B20）、PH传感器（ph0-14）、电导率传感器（TDS BOARD）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：有源蜂鸣器、发光二极管
人机交互：独立按键
通信模块：NB-IoT（BC25）

标签：STM32F103C8T6、OLED12864、DS18B20、ph0-14、TDS BOARD、有源蜂鸣器独立按键、BC25

题目扩展：智能鱼缸、水位监测系统

基于物联网的水环境智慧服务监测系统：中控部分、输入部分和输出部分。下面分别对这三部分进行概述：

中控部分

本设计的中控核心采用了STM32单片机，作为整个系统的“大脑”，它负责接收来自输入部分的各类数据，包括温度、PH值、电导率（TDS）、浑浊度等水质参数，以及通过独立按键输入的设置指令。STM32单片机对这些数据进行处理，包括数据校验、转换、存储和计算等，然后根据处理结果控制输出部分进行相应的操作。其强大的处理能力和丰富的接口资源，确保了系统的稳定性和扩展性。

输入部分

输入部分由六个关键模块组成：

温度传感器：采用DS18B20等高精度传感器，实时检测并传输水温数据至STM32单片机。
TDS检测模块：用于测量水的电导率，反映水中溶解性固体的含量，同样将数据传输至STM32。
PH检测模块：精确测量水的酸碱度，确保水质在安全范围内。
浑浊度检测模块：通过散射光原理检测水的浑浊程度，提供水质清洁度的直观指标。
独立按键：用户通过按键可以切换显示界面，设置PH、电导率、浑浊度和温度的阈值，实现系统的灵活配置。
供电电路：为整个系统提供稳定可靠的5V电源，确保各模块正常工作。

输出部分

输出部分由三个主要模块构成：

OLED显示屏：实时显示温度、PH值、电导率、浑浊度及其阈值，提供直观的视觉反馈。
声光报警：当检测到水质参数超出预设阈值时，有源蜂鸣器发出报警声，同时LED灯闪烁，提醒用户及时处理。
NB-IoT模块：将采集到的水质数据上传至云平台，实现远程监控和数据存储。用户还可以在云平台上设置阈值，当数据异常时接收报警信息。这一模块不仅增强了系统的远程管理能力，还为数据分析和水质预测提供了可能。

5 实物调试

5.1 电路焊接总图

首先在AD中根据各个模块画出原理图，然后导出PCB进行连线，最后通过嘉立创进行打板。板子到手之后就是焊接过程，第一部分是电源模块，将电源接口、电源开关、1k电阻、两个电容进行滤波和一个指示灯依次焊接，焊接好之后插入Type-C电源，指示灯点亮，电源模块测试正常。第二部分是显示模块，排母焊接好后，将OLED显示屏插入排母。第三部分是单片机最小系统板，因为最小系统板已经引出了程序烧录接口和自带复位电路，所以只要焊接两个排母将单片机最小系统板插入排母。第四部分是TDS传感器。第五部分是PH计，焊接一个6Pin的排母后插入。第六部分是NB-IOT模块。第七部分独立按键模块和第八部分蜂鸣器是直接焊接在电路板上。第九部分温度传感器。下图5-1为焊接完的整体实物图：

图5-1电路焊接总图

5.2检测水的值联网

如图5-2所示，下图是上电显示温度，电解质，温度，PH，的值。

图5-2监测实物图

5.3 设置阈值实物测试

如图5-3所示，按下第一个按键后，屏幕显示“设置PH上限”，按第二个按键，PH上限+1；按第三个按键，PH上限-1。PH上限也可以通过手机来设置。同理，PH下限、电导率阈值和浑浊度阈值等等也可以这样设置。

图5-3设置阈值实物图

5.4 蜂鸣器报警实物测试

如图5-4所示，是电导率大于电导率阈值，蜂鸣器进行报警。当PH不在设置的上下限之间时或者浑浊度大于浑浊度阈值等，蜂鸣器也会进行报警。

图5-4蜂鸣器报警实物图

6 仿真调试

6.1仿真总体设计

仿真设计总体包括32单片机、OLED显示屏、三个按键、模拟PH计、电导率和的电位器、声光报警和模拟NB-IOT模块的串口虚拟终端。

图6-1 仿真设计总图

6.2上电仿真测试

如图6-2所示，显示屏显示PH、PH阈值、电导率和电导率阈值、温度和温度阈值。

图6-2上电仿真图

6.3 设置阈值仿真测试

如图6-3所示，按下第一个按键后，屏幕显示“设置PH上限”，按第二个按键，PH上限+1；按第三个按键，PH上限-1。PH上限也可以通过串口来设置。同理，PH下限、电导率阈值和温度也可以这样设置。

图6-3设置阈值仿真图

6.4 蜂鸣器报警仿真测试

如图6-4所示，是电导率大于电导率阈值，蜂鸣器进行报警。当PH不在设置的上下限之间时或者浑浊度大于浑浊度阈值时，蜂鸣器也会进行报警。

图6-4蜂鸣器报警仿真图

设计说明书部分资料如下

设计摘要：

本文介绍了一种基于STM32单片机的水质检测系统设计。该系统以STM32单片机为核心控制器，结合多种传感器模块和通信模块，实现了对水质参数的实时监测、数据处理、显示和报警功能。系统主要包括中控部分、输入部分和输出部分。中控部分采用STM32单片机，负责数据的采集和处理；输入部分包括温度传感器、TDS检测模块、PH检测模块、浑浊度检测模块和独立按键，用于获取水质参数和用户输入；输出部分包括OLED显示屏、声光报警和NB-IoT模块，用于显示数据、报警和数据上传。

系统通过传感器模块实时采集水温、PH值、电导率和浑浊度等关键水质参数，STM32单片机对采集到的数据进行处理后，通过OLED显示屏实时显示。当检测到参数超出预设阈值时，系统会触发声光报警，提醒用户注意。此外，系统还通过NB-IoT模块将数据上传至云平台，实现远程监控和数据管理。

该水质检测系统设计具有实时性强、精度高、操作简便等特点，适用于各种水质监测场景，如水产养殖、环境监测、饮用水安全等领域。通过该系统，用户可以实时了解水质状况，及时采取措施，保障水质安全。

关键词：STM32单片机；水质检测；传感器；OLED显示屏；声光报警；NB-IoT