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基于 stm32 的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)（原理圖+PCB+手機(jī)APP源碼+stm32源碼+相關(guān)參考資料）
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原標(biāo)題：基于 stm32 的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)（原理圖+PCB+手機(jī)APP源碼+stm32源碼+相關(guān)參考資料）
基于 STM32 的高精度水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)
1. 系統(tǒng)概述
水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于環(huán)保、農(nóng)業(yè)、工業(yè)等領(lǐng)域，本方案基于 STM32F103C8T6 微控制器，結(jié)合高精度 pH 傳感器、TDS（總?cè)芙夤腆w）傳感器、溫度傳感器，并通過 WiFi/藍(lán)牙模塊將數(shù)據(jù)傳輸至手機(jī) APP，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測與數(shù)據(jù)可視化。
2. 系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1 功能概述
pH 監(jiān)測：檢測水的酸堿度，適用于飲用水、農(nóng)業(yè)灌溉等場景。
TDS 監(jiān)測：檢測水的電導(dǎo)率，判斷水質(zhì)是否符合安全標(biāo)準(zhǔn)。
溫度補(bǔ)償：溫度影響 pH 和 TDS，采用 DS18B20 進(jìn)行溫度補(bǔ)償，提高測量精度。
無線數(shù)據(jù)傳輸：支持 WiFi/藍(lán)牙，可遠(yuǎn)程監(jiān)控水質(zhì)。
低功耗優(yōu)化：適用于野外長期監(jiān)測應(yīng)用。
2.2 系統(tǒng)框圖
3. 硬件設(shè)計(jì)
3.1 主要元器件選型
| 元器件 | 型號 | 功能 | 選型理由 |
|---|---|---|---|
| 微控制器 | STM32F103C8T6 | 處理數(shù)據(jù)、通信控制 | 低功耗、高性價(jià)比、豐富外設(shè) |
| pH 傳感器 | SEN0161 | 測量水的 pH 值 | 高精度、支持模擬信號輸出 |
| TDS 傳感器 | TDS-3 | 測量水的總?cè)芙夤腆w（TDS） | 適用于水質(zhì)檢測，易于 MCU 讀取 |
| 溫度傳感器 | DS18B20 | 進(jìn)行溫度補(bǔ)償 | 單總線通信，低功耗，高精度 |
| 無線模塊 | ESP8266 / HC-05 | WiFi / 藍(lán)牙數(shù)據(jù)傳輸 | 低功耗，支持手機(jī) APP 交互 |
| 穩(wěn)壓電源 | AMS1117-3.3V | 3.3V 穩(wěn)壓供電 | 低噪聲、穩(wěn)定輸出 |
| 濾波電路 | RC 濾波 + TVS 保護(hù) | 降低信號干擾，提高可靠性 | 防止電壓突變對傳感器的影響 |
3.2 關(guān)鍵電路設(shè)計(jì)
pH 傳感器電路：使用運(yùn)放對信號進(jìn)行放大，并加 RC 濾波提高信噪比。
TDS 傳感器接口：采用 ADC 采集信號，并進(jìn)行溫度補(bǔ)償。
電源管理：AMS1117-3.3V 提供穩(wěn)定電源，TVS 二極管保護(hù)電路防止浪涌電壓。
4. PCB 設(shè)計(jì)
信號完整性優(yōu)化：高頻無線模塊與模擬信號區(qū)隔離，減少干擾。
地線布局：采用單點(diǎn)接地方式，確保 ADC 采樣穩(wěn)定。
抗干擾設(shè)計(jì)：重要信號線加屏蔽，防止噪聲影響數(shù)據(jù)精度。
5. 固件開發(fā)（STM32 代碼結(jié)構(gòu)）
5.1 主要功能模塊
傳感器數(shù)據(jù)采集：使用 STM32 ADC 讀取 pH 和 TDS 傳感器數(shù)據(jù)。
數(shù)據(jù)處理：濾波算法 + 溫度補(bǔ)償，提高測量精度。
無線數(shù)據(jù)通信：通過 ESP8266 發(fā)送數(shù)據(jù)到手機(jī) APP。
低功耗模式：空閑時(shí)進(jìn)入休眠模式，延長電池續(xù)航。
6. 手機(jī) APP 設(shè)計(jì)
實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示：通過 WiFi/藍(lán)牙獲取水質(zhì)數(shù)據(jù)，并顯示在 UI 界面。
歷史數(shù)據(jù)存儲：支持?jǐn)?shù)據(jù)存儲和曲線分析。
遠(yuǎn)程報(bào)警：當(dāng)水質(zhì)異常時(shí)，APP 發(fā)送報(bào)警通知。
7. 方案優(yōu)化
低功耗優(yōu)化：STM32 進(jìn)入深度睡眠模式，ESP8266 僅在數(shù)據(jù)發(fā)送時(shí)喚醒。
云存儲：支持 MQTT / Firebase 數(shù)據(jù)上傳，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。
抗干擾設(shè)計(jì)：PCB 采用良好接地、濾波電路，提高測量精度。
8. 參考資料
STM32F103C8T6 數(shù)據(jù)手冊
ESP8266 AT 指令集
pH 傳感器 SEN0161 應(yīng)用指南
TDS 傳感器測量原理
本方案適用于家庭、農(nóng)業(yè)及工業(yè)水質(zhì)檢測，具備高精度、遠(yuǎn)程監(jiān)控、低功耗的特點(diǎn)，可擴(kuò)展至云存儲與 AI 數(shù)據(jù)分析。
責(zé)任編輯：David
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