基于 STM32 的智能水质检测系统

介绍基于 STM32F103C8T6 单片机的智能水质检测系统。系统集成 DS18B20 温度、PH 值、浊度及 TDS 传感器，通过 ESP8266 模块接入物联网平台实现远程数据监控。硬件配备 OLED 屏幕显示实时数据及按键设置阈值，支持异常声光报警。软件部分提供完整的 C 语言驱动程序，涵盖 ADC 采集、数据处理算法及云平台协议交互，适用于中小型水环境监测场景。

颠三倒四发布于 2026/3/30更新于 2026/4/131 浏览

一、设计背景和意义

1.1 设计背景

水质安全问题直接关系到人类健康与生态环境的可持续发展。随着水资源污染情况日益严峻，尤其是在农村饮水、城市河道、水产养殖、农业灌溉等领域，迫切需要建立一套高效、实时、智能的水质监控系统，以提升水环境治理与风险预警的能力。传统水质检测主要依赖人工定时采样与实验室分析，不仅耗时耗力，而且难以满足连续监测与远程管理的需求。同时，现有部分工业级水质监控系统价格昂贵、体积庞大，限制了其在中小型场景中的推广应用。

1.2 设计意义

本课题以 STM32F103C8T6 单片机为核心控制单元，集成温度传感器（DS18B20）、PH 值传感器和 TDS-300b 浊度传感器，实现对水体关键参数的实时采集，并通过 ESP8266 模块接入物联网平台，实现手机 APP 远程查看、报警阈值设置与历史数据管理。系统在水质异常时能主动发出声光报警提示，从而实现智能化、人性化、高响应的水质管理模式。项目在成本、结构与功能上具备高度集成与实际落地能力，特别适合在中小型环境中推广应用。

二、实物效果展示

2.1 实物图片

文章配图

2.2 实物演示视频

开源项目：基于 STM32 的智能水质监测系统

三、硬件功能简介

3.1 项目功能详解

DS18B20 温度传感器检测水温
PH 传感器检测水的酸碱度
浊度传感器检测当前水的浑浊度
数据显示：0.96OLED 屏幕显示全部的传感器数据以及传感器的阈值等数据。
接入云平台：系统通过 ESP8266 WIFI 联网后，接入机智云平台。
App 远程监控：通过 App 远程监控全部传感器数据
阈值数据设定：系统通过按键设定阈值

3.2 元器件清单

主控采用 STM32F103C8T6 最小系统板
PH 传感器
DS18B20 水温传感器
浊度传感器
TDS 电导率传感器
继电器
蜂鸣器

四、主框图与软件流程图

主框图文章配图

流程图文章配图

五、硬件 PCB 展示

文章配图

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//============================================================================= //文件名称：KEY //功能概要：按键服务 //参数说明：无 //函数返回：VOID //============================================================================= void key(void) { if(KEY1==0) { DelayMs(5); if(KEY1==0)// { while(KEY1==0); switch(mod) { case 0://待机 mod = 1 ;//切换到菜单设置 set_f = 0; OLED_CLS();//清屏 break; case 1://参数设置 if(set_f>5) set_f = 0; else set_f++; break; } } } //////////////////////////////////////////++ if(KEY2==0) { DelayMs(5); if(KEY2==0)// { while(KEY2==0); switch(mod) { case 1://设置参数 switch(set_f) { case 1: set_code[set_f]++; if(set_code[set_f]>80) set_code[set_f] = 0; break; case 2: set_code[set_f] = set_code[set_f] + 10; if(set_code[set_f]>=2000) set_code[set_f] = 0; break; case 3: set_code[set_f]++; if(set_code[set_f]>14) set_code[set_f] = 1; break; case 4: set_code[set_f]++; if(set_code[set_f]>14) set_code[set_f] = 1; break; case 5: set_code[set_f] = set_code[set_f]+10; if(set_code[set_f]>999) set_code[set_f] = 10; break; } break; } } } //////////////////////////////////////////-- if(KEY3==0) { DelayMs(5); if(KEY3==0){ while(KEY3==0); switch(mod) { case 1://设置参数 switch(set_f) { case 1: if(set_code[set_f]==0) set_code[set_f] = 80; else set_code[set_f] = set_code[set_f] - 1; break; case 2: if(set_code[set_f]<=0) set_code[set_f] = 2000; else set_code[set_f] = set_code[set_f]-10; break; case 3: if(set_code[set_f]==0) set_code[set_f] = 14; else set_code[set_f] = set_code[set_f]-1; break; case 4: if(set_code[set_f]==0) set_code[set_f] = 14; else set_code[set_f] = set_code[set_f]-1; break; case 5: if(set_code[set_f]==0) set_code[set_f] = 1000; else set_code[set_f] = set_code[set_f]-10; break; } break; } } } //////////////////////////////////////////返回 if(KEY4==0) { DelayMs(5); if(KEY4==0)// { while(KEY4==0); switch(mod) { case 1://参数设置 Writeflash(0,set_code,0,20);//写入初始化数据 mod = 0 ;//切换到菜单设置 OLED_CLS();//清屏 break; } } } } void display(void) { int i; switch(mod) { case 0://待机界面 OLED_ShowCC(0,0,"==水质检测系统==");//显示标题 sprintf(str,"水温:%02d.%d℃ ",(u16)temperature/10,(u16)temperature%10);//显示温湿度数据 OLED_ShowCC(0,2,(unsigned char *)str); sprintf(str,"TDS :%03dppm ",(int)TDS_DAT) ;//显示 ph OLED_ShowCC(0,4,(unsigned char *)str); sprintf(str,"浊度:%03d PH:%.1f ",(int)turbidity,PH) ;//显示 ph str[16] = '\0'; OLED_ShowCC(0,6,(unsigned char *)str); break; /////////////////////////////////////////////////////////////////////////// case 1://参数设置界面 OLED_ShowCC(0,0,"====参数设置====");//显示标题 sprintf(str,"水温:%02d℃ TDS ",(int)set_code[1]) ; //显示水温参数 if(set_f==1) i = 3; else i = 0; OLED_ShowCC_S(0,2,(unsigned char *)str,6,i);//根据设置参数的位置反白 sprintf(str,"浊度:%04d %04d ",(int)set_code[2],(int)set_code[5]) ;//显示浊度参数 if(set_f==2) {i = 4;} else if(set_f==5) i = 4; else i = 0; OLED_ShowCC_S(0,4,(unsigned char *)str,6+(set_f-2)*1.7,i);//根据设置参数的位置反白 sprintf(str,"PH_L:%02d PH_H:%02d",(int)set_code[3],(int)set_code[4]) ;//显示 PH 值下限与上限 if((set_f>=3)&(set_f<=4)) i = 2; else i = 0; OLED_ShowStr_S(0,6,(unsigned char *)str,6+(set_f-3)*8,i,2);//根据设置参数的位置反白 break; } } void run(void) { if(turbidity>set_code[2]) { eer_f = 10;//高于设定值响 10 声 } else if(temperature > set_code[1]*10) { eer_f = 10;//高于设定值响 10 声 } else if((PH<=set_code[3])||(PH>=set_code[4])) { eer_f = 10; } else if(TDS_DAT > set_code[5]) { eer_f = 10; } else { eer_f = 0;//解除报警 } } //============================================================================= //文件名称：main //功能概要：主函数 //参数说明：无 //函数返回：int //============================================================================= // RCC_ClocksTypeDef get_rcc_clock;//定义一个结构体检查系统时钟 int main(void) { u8 i; DelayInit();//系统延时函数初始化 DelayMs(500); usart2_init(9600);//串口 2 初始化 ADC1_DMA_Config(); Gizwits_Init();//机智云初始化 Key_Init();//按键引脚初始化 TIM2_Int_Init(10000,3600);//输出话定时器这边用到定时器 2 作为 0.5 秒钟中断发生源 TIM_Cmd(TIM2, ENABLE);//开启定时器 2 OLED_Init();//OLED 屏幕初始化 OLED_CLS();//清屏 mod = 0;//开机显示开机界面 DS18B20_Init();//初始化温湿度传感器 Readflash(set_code,0,20); //读取内部保存数据 DelayMs(10); while(smart_config)//配网标志 { gizwitsHandle((dataPoint_t *)&currentDataPoint);//机智云协议处理 if(KEY2 == 0) smart_config = 0; if(KEY3 == 0) { OLED_CLS();//清屏 OLED_ShowStr(0,0,"===Device Starting===" ,1); OLED_ShowStr(0,1,"==WIFI smart_config==" ,1); OLED_ShowStr(0,2,"WIFI_SOFTAP_MODE" ,1); OLED_ShowStr(0,3,"SSID:XPG-GAgne- " ,1);//热点名称 OLED_ShowStr(0,4,"password:123456789" ,1);//连接的热点 WiFi 密码 OLED_ShowStr(0,5,"Operation on app" ,1); } if(KEY4 == 0) { OLED_CLS();//清屏 OLED_ShowStr(0,0,"===Device Starting===" ,1); OLED_ShowStr(0,1,"==WIFI smart_config==" ,1); OLED_ShowStr(0,2,"WIFI_AIRLINK_MODE" ,1); OLED_ShowStr(0,3,"Distribution network" ,1); OLED_ShowStr(0,4," by broadcasting" ,1); OLED_ShowStr(0,5,"Operation on app" ,1); } OLED_ShowStr(i*8,6,">",1); i++; if(i>=15){OLED_ShowStr(0,6," ",1);i = 0;} DelayMs(500); } userInit(); OLED_CLS();//清屏 while (1) { PH = (float)ADCConvertedValue[1]; //PH 对应的 AD 值 PH = PH * (3.3/4096) * 2;//PH 数据处理 PH = PH * (-5.7541) + 16.654; //PH = PH * (-5.7541) + 16.654 +15 ; //PH 数据处理 //if ((PH > 14) || (PH <= 0))//PH 数据判断是否在此范围超过 PH=7 //PH = 7; if(PH > 14.0) PH = 14.0; if(PH < 0) PH = 0.0; PH_temp = PH ;//赋值给临时变量 turbidity = (float)ADCConvertedValue[0]*3.3/4096;//浊度对应的 AD 值数据处理 turbidity = turbidity_K - turbidity*865.68; // turbidity = 100 - turbidity;//数据转化 turbidity = turbidity-200;//数据转化 if(turbidity<35) turbidity = 0; //浊度小于 0 时等于 0 turbidity_temp = turbidity;//赋值给临时变量 TDS_DAT = (ADCConvertedValue[2]/4095.0)*3.3; TDS_DAT = 66.71*TDS_DAT*TDS_DAT*TDS_DAT-127.93*TDS_DAT*TDS_DAT+428.7*TDS_DAT; if(TDS_DAT<20) TDS_DAT = 0; temperature = DS18B20_Get_Temp();//读取温湿度 temperature_temp = (float)temperature/10;//赋值给临时变量 display();//显示程序 key();//按键程序 if(mod==0)run();//逻辑控制 userHandle(); //用户数据采集 gizwitsHandle((dataPoint_t *)&currentDataPoint);//机智云协议处理 } }

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