资料查找方式：
特纳斯电子（电子校园网）：搜索下面编号即可
编号：
T1602405M
设计简介：
本设计是基于STM32的老旧小区配电网故障定位设计，主要实现以下功能：
1.通过温度传感器检测温度
2.通过电测计量模块检测当前的电压、电流
3.可设置阈值，超过或低于阈值表示断路、过载、短路
4.异常情况故障灯亮起
5.光敏电阻检测故障灯是否亮起，若异常情况下未亮起蜂鸣器报警
6.通过4G模块连接云平台，手机端可查看数据、更改阈值
电源： 5V、220V交流电
传感器：温度传感器（DS18B20）、电测计量模块（IM1253B）
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：LED灯、有源蜂鸣器、继电器
人机交互：独立按键
通信模块：4G模块（ML307R）
标签：STM32、OLED12864、DS18B20、IM1253B、LED灯、有源蜂鸣器、独立按键、ML307R
题目扩展：智能通断器、电动汽车充电桩
基于 STM32 的老旧小区配电网故障定位设计
一、主控部分
核心：STM32F103 单片机功能：获取输入数据、内部处理、控制输出
二、输入部分
- 光敏电阻模块：控制灯光强弱
- DS18B20 温度采集模块：获取环境温度值
- 电测计量模块：测量当前电压、电流值
- 独立按键：切换界面、设置参数阈值
- 供电电路：为整个系统供电
三、输出部分
- OLED 显示模块：显示温度、电流、电压及参数阈值设置界面
- 继电器控制模块：实现相关电路的控制输出
- LED 指示灯模块：检测到异常情况时灯亮起
- 蜂鸣器报警模块：若检测到异常情况且 LED 灯未亮或亮度不够，触发蜂鸣器报警
- 4G 模块：连接云平台，支持手机端查看数据、更改参数阈值
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
该系统总体焊接围绕 STM32F103 最小系统为核心展开，需将电源电路（含 KFTDIP - KX8 等元件 ）、电能计量模块（搭配 220V 接线柱 ）、温度采集模块（DS18B20 等 ）、OLED 显示屏、光敏电阻、4G 模块（ML80R ）、独立按键、继电器控制电路、蜂鸣器电路等，通过导线或 PCB 焊盘，将各模块引脚与单片机对应接口、电源及地焊接连通，构建完整电气回路，实现数据采集、处理、显示、传输及故障报警等功能，高压部分（电能计量模块 ）需严格按规范焊接，保障系统稳定运行。下图 5-1 为焊接完整实物图：
图 5-1 电路焊接总图
5.2 阈值设置实物测试
如图 5-2 所示，该系统阈值设置功能围绕按键操作实现多界面、多参数的灵活调控。通过按键触发不同键值，键值 1 用于切换显示界面，实现对温度、电压、电流阈值设置及状态查看等界面的切换；键值 2 在对应界面（界面 1、2、3 ）分别执行温度阈值增加、电压阈值增加、电流阈值增加操作；键值 3 则在对应界面完成温度阈值减少、电压阈值减少、电流阈值减少；键值 4 用于切换继电器状态，配合阈值监测，构建起一套可本地便捷调整、适配配电网故障监测需求的阈值设置体系，助力精准管控配电网运行参数，提升故障识别准确性。
图 5-2 阈值设置实物图
5.3 光照模式实物测试
如图 5-3 所示，该系统的远程控制功能依托 4G 模块得以实现，能让用户借助手机 APP 便捷地管理老旧小区配电网故障定位系统。在数据监测方面，手机 APP 可实时展示系统采集到的配电网运行参数，如电压、电流的具体数值，方便用户随时了解配电网的工作状态。同时，APP 还能直观呈现故障判断结果，清晰告知用户当前是否存在断路、过载、短路等故障，以及故障灯的状态，便于用户及时知晓配电网的异常情况。在参数设置上，用户通过 APP 可以灵活调整温度阈值等关键参数。例如，根据实际需求和环境条件，升高或降低温度阈值，使系统对故障的判断更加贴合实际运行情况。此外，系统还支持本地按键操作和远程 APP 操作相结合的方式，为用户提供了多样化的控制途径，增强了系统的灵活性和实用性。通过 4G 网络建立的连接，系统实现了本地硬件设备与远程手机 APP 的数据交互，打破了空间限制，让用户无需身处现场，就能对老旧小区配电网的运行状态进行全面监测和有效控制，极大地提高了配电网管理的效率和便捷性，有助于及时发现和处理故障，保障配电网的稳定运行。
图 5-3 远程控制功能实物图
6 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。下图 6-1 为软件界面图：
图 6-1 软件界面图
6.2 数据功能测试
如图 6-2 所示，系统借助温度传感器（DS18B20）采集配电网环境温度，同时利用电测计量模块对应电路检测当前电压与电流。STM32 作为核心控制器，接收这些采集到的温度、电压、电流数据，随后将其在 OLED 显示屏显示，也通过虚拟终端输出，还能经 4G 模块上传至云平台，以便手机端查看，为后续基于阈值判断故障等操作提供数据基础。
图 6-2 数据功能测试图
6.3 阈值设置功能测试
如图 6-3 所示，系统可通过按键操作进入阈值设置模式，在 OLED 显示屏上能设置温度、电压、电流的阈值，设置好的阈值可用于后续判断配电网是否出现断路、过载、短路等异常情况，同时也能通过 4G 模块上传至云平台，方便手机端查看和更改。
图 6-3 阈值设置功能实物图
设计说明书部分资料如下
设计摘要：
本设计旨在实现基于单片机的老旧小区配电网故障定位功能。通过对配电网设备的电压参数、电流参数以及温度参数进行检测，同时利用光敏传感器监测故障指示器状态来综合判断故障情况。
当检测到电压低于设定值时，判定为断路故障，对应故障灯亮起；电流高于设定值则认定为过载情况，故障灯亮起；温度超过设定值意味着存在短路故障，故障灯也会亮起。若出现上述故障但故障指示灯未正常亮起（通过光敏检测及APP上故障灯状态对比），蜂鸣器将启动报警。
此外，各项检测数据可在OLED上显示，并借助4G传输至阿里云平台实现数据存储与展示。用户还能通过手机APP查看短路、过载、断路等故障状态，各参数的数据情况、阈值参数以及故障灯状态，且能利用按键和手机对阈值进行设置，为老旧小区配电网故障监测与定位提供了有效的解决方案。
关键词: 故障监测,单片机, 光敏传感器
字数：11000+
目录：
摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 课题研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.3 4G模块
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键函数流程设计
4.4 显示函数流程设计
4.5 处理函数流程设计
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 阈值设置实物测试
5.3 光照模式实物测试
6 软件调试
6.1 软件介绍
6.2 数据功能测试
6.3 阈值设置功能测试
结 论
参考文献
致 谢
