基于stm32设计的水质监控系统设计

一、产品简介

一款基于stm32F103单片机开发的水质监控系统设计，可采集水质PH值、TDS值，实现数据在0.96寸的LCD12864液晶屏显示，系统预留按键和告警功能，便于二次开发。

二、应用场景

工业用水，商用及家用饮水机，自来水水质检测，反渗透等各种净水机，水质监测场景。

三、 产品概述

本模块是软硬结合的形式。设计主要任务是基于STM32单片机的水质监测设计，水质监测系统硬件电路设计和相应的软件程序设计，其中系统的硬件模块设计主要包括STM32单片机模块、PH传感器、TDS传感器、LCD12864液晶显示模块、声光告警模块等。STM32单片机对水源进行采集，再通过传感器对采集到的水源进行处理产生模拟信号，之后再通过模拟信号转变成数字信号转换器（STM32单片机内部A/D 转换器），转变之后的数字信号传送给单片机，单片机接收到信号之后进行处理后再显示模块进行显示。通过本设计可以有效地得出水PH值、TDS值，从而判断水的污染情况，如果水相关指标超过告警门限值。在本设计中，系统地介绍了水质监测的原理、硬件的结构、工作原理及其使用和各部分功能电路的设计。

四、产品参数

1.输入电压：5V 1A直流电源供电，USB接口供电；

2.一路TDS水质监测接口，用于接TDS传感器；

3.一路PH值传感器接口，用于接PH传感器；

4.两路LED工作指示灯，一路指示采集状态，一路指示电源状态；

5.0.96寸OLED液晶显示屏显示水质TDS和PH值；

6.预留3个按键备用；

7.预留一路蜂鸣器备用；

8.最大功率1W；

9.待机功耗小于0.1W；

10.尺寸：65.5mm x 65.2mm, 2层PCB设计，板厚1.6mm。

3D简介图

正面：

全部元器件都在正面，各功能块介绍如下图：

图示中：

1、P1为水质传感器接口：

GND接传感器电源-，VCC接传感器电源+，ADC接传感器模拟信号输出A；

2、P2为PH值传感器接口：

T+/T-为温度补偿接口，接PH传感器温度接口T（该功能可以不用，所以该接口不用接）；

DATA为PH传感器数字检测接口，PH值低于阈值，该信号为低电平，PH值高于阈值，该信号为高电平；

ADC为PH传感器模拟输出接口，接传感器PO接口，用于检测PH值；

GND为PH传感器电源-；

+5V为PH传感器电源+；

3、P4为SDW程序下载口；

4、J1为USB供电接口；

5、J3为OLED屏幕；

6、预留3个备用按键；

7、预留一路蜂鸣器，用于告警备用功能；

五、使用说明和教程

1、 在供电接口按照说明USB接入供电电源，OLED液晶显示屏显示采集的信息。

2、上电后，0.2秒钟采集一次水质TDS和PH值数据；

3、 本项目源码提供KEIL5 MDK版本，可直接下载编译通过。本项目源码的功能有以下内容：

提供完整的程序，编译编译下载即可，电路板上预留SW下载口，可以使用J-Link下载器进行下载；

4、 操作演示教程，可以查看下面第七点的视频演示；

六、备注

1、 本项目提供源码，可以用于二次开发，为便于直接下载，提供hex文件，名称：《基于stm32设计的水质监控系统设计程序hex文件》；

2、 在BOM表中，有完整的元器件清单，大部分都可以在嘉立创商城上购买；

3 、源代码，程序说明，请在附件中下载；

4、电路板上预留SW下载口，可以使用J-Link下载器进行下载；

5、整个采集模块成本预计70元；

6、附件有PH传感器使用手册《附件1：PH传感器使用手册》；

7、附件有TDS水质传感器使用手册《附件2：TDS水质传感器使用手册》；

8、PH传感器在不同液体中使用时，建议先清洗干净，要不会影响准确度；

9、附件3：TDS水质传感器购买链接；

10、附件4：PH传感器购买链接；

11、P3位置焊接0.96寸的IIC接口OLED屏幕，型号可以选择嘉立创电子商场-编号为C5248080的液晶屏；

七、演示视频：

下面为成品演示效果视频

备注：

1、micro-USB上电，给系统供电，观察液晶屏和电源LED灯是否亮，亮起表示供电正常；

2、接入PH传感器和TDS传感器即可实现数据读取；

演示视频如下：

视频中使用较为纯净的水、自来水和混浊水进行TDS测试；

视频中使用酸性（食用醋）、自来水和碱性（油渍清洁剂）进行测试，因为测试视频需要连贯性，所以没有清洗PH传感器，导致数据没那么精准。