頁基于單片機(jī)的電化學(xué)無線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計摘要目前，對于家中水質(zhì)的監(jiān)測方面重視的家庭較少不能及時的知道自家水質(zhì)的問題，可能會導(dǎo)致一些隱患問題的爆發(fā)，隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的到來，推動了現(xiàn)代工業(yè)的改造升級人們的生活質(zhì)量不斷提升，身邊越來越多利用智能系統(tǒng)來幫助我們提高效率改善我們的生活。本論文針對水質(zhì)監(jiān)測領(lǐng)域進(jìn)行了大量的考研調(diào)研，本項目以軟硬件結(jié)合開發(fā)的方式，選擇C語言作為硬件開發(fā)技術(shù)，設(shè)計了基于STM32F103C8T6單片機(jī)，運用到了DS18B20水溫度傳感器、PH傳感器、TDS水質(zhì)傳感器、TSW—30渾濁度傳感器、hc—05藍(lán)牙模塊，實現(xiàn)了水溫的監(jiān)測，PH的檢測，水質(zhì)渾濁度的測量，最后將數(shù)據(jù)通過WIFI無線通信技術(shù)傳輸至上位機(jī)，實現(xiàn)水質(zhì)情況的24h無人遠(yuǎn)程監(jiān)控。論文中具體記錄了硬件軟件的選擇和功能做到各部分系統(tǒng)運行的井然有序，經(jīng)過不斷調(diào)試與驗證，該系統(tǒng)成功通過測試，水質(zhì)檢測能夠達(dá)到全自動的智能化管理目標(biāo)。關(guān)鍵詞：STM32、水質(zhì)監(jiān)測、傳感器、單片機(jī)、無線通信WaterqualitymonitoringsystemAbstractAtpresent,fewfamiliespayattentiontothemonitoringofwaterqualityintheirhomes,whichmayleadtotheoutbreakofsomehiddenproblems.WiththeadventoftheInternetofThingsera,themodernindustryhasbeentransformedandupgraded,andpeople'squalityoflifehasbeencontinuouslyimproved.Moreandmoreintelligentsystemsareusedtohelpusimproveourefficiencyandimproveourlives.Inthispaper,alotofpostgraduateresearchhasbeencarriedoutinthefieldofwaterqualitymonitoring.Inthisproject,Clanguageisselectedasthehardwaredevelopmenttechnology,andasinglechipmicrocomputerbasedonSTM32F103C8T6isdesigned,whichisappliedtoDS18B20watertemperaturesensor,PHsensor,TDSwaterqualitysensor,TSW-30turbiditysensorandHC-05Bluetoothmodule,andthewatertemperaturemonitoring,PHdetectionandwaterturbiditymeasurementarerealized.Inthispaper,theselectionandfunctionofhardwareandsoftwarearerecordedindetailtoensuretheorderlyoperationofeachpartofthesystem.Aftercontinuousdebuggingandverification,thesystemsuccessfullypassedthetest,andthewaterqualitydetectioncanachievethegoaloffullyautomaticintelligentmanagement.KeyWord:STM32;waterqualitymonitoring;sensors;singlechipmicrocomputer;wirelesscommunication目錄第1章引言1.1研究背景與意義 51.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 51.3文獻(xiàn)分析 6第2章系統(tǒng)總體設(shè)計2.1系統(tǒng)架構(gòu)圖 72.2模塊選型 82.2.1單片機(jī)的選擇 82.2.2傳感器的選擇 82.2.3顯示屏的選擇 102.2.4通信方式的選擇 112.2.5蜂鳴器的選擇 11第3章硬件電路設(shè)計3.1單片機(jī)模塊設(shè)計 123.2傳感器模塊設(shè)計 133.2.1DS18B20傳感器電路 133.2.2TDS傳感器電路 133.2.3PH傳感器電路 143.2.4TS-300B傳感器電路 143.3按鍵模塊電路設(shè)計 153.4顯示模塊電路設(shè)計 153.5通信模塊電路設(shè)計 163.6報警模塊電路設(shè)計 16第4章軟件設(shè)計4.1編譯語言介紹 184.2系統(tǒng)主程序設(shè)計 194.3單片機(jī)模塊程序設(shè)計 204.4傳感器模塊流程設(shè)計 214.5按鍵模塊流程設(shè)計 224.6顯示模塊流程設(shè)計 234.7通信模塊流程設(shè)計 244.8報警模塊流程設(shè)計 25第5章系統(tǒng)實現(xiàn)與調(diào)試5.1系統(tǒng)實現(xiàn) 265.1.1系統(tǒng)硬件實現(xiàn) 265.1.2系統(tǒng)軟件實現(xiàn) 265.2系統(tǒng)調(diào)試 275.2.1系統(tǒng)硬件調(diào)試 275.2.2系統(tǒng)軟件調(diào)試 28 第6章結(jié)論與展望 30 參考文獻(xiàn) 31 附錄 32 致謝 36第1章引言1.1研究意義水產(chǎn)養(yǎng)殖管理：在水產(chǎn)養(yǎng)殖中，水質(zhì)是影響?zhàn)B殖效益的關(guān)鍵因素之一。無線水質(zhì)檢測系統(tǒng)可以時監(jiān)測養(yǎng)殖水體的溫度、溶解氧、pH值、氨氮等參數(shù)，為養(yǎng)殖戶提供科學(xué)的養(yǎng)殖管理依據(jù)。根據(jù)水質(zhì)監(jiān)測結(jié)果，養(yǎng)殖戶可以及時調(diào)整養(yǎng)殖密度、投喂量、換水頻率等養(yǎng)殖參數(shù)，提高養(yǎng)殖效益，減少養(yǎng)殖風(fēng)險。同時，該系統(tǒng)還可以對養(yǎng)殖水體中的疾病進(jìn)行預(yù)警，及時采取防治措施，保障水產(chǎn)養(yǎng)殖的健康發(fā)展。環(huán)境監(jiān)測與保護(hù)：基于單片機(jī)的無線水質(zhì)檢測系統(tǒng)可以對各種水體進(jìn)行實時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)水質(zhì)污染問題，為環(huán)境保護(hù)部門提供準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持，有助于采取有效的治理措施，保護(hù)水資源和生態(tài)環(huán)境。通過對河流、湖泊、海洋等自然水體的監(jiān)測，可以了解水體的污染程度和變化趨勢，為制定環(huán)境保護(hù)政策和規(guī)劃提供科學(xué)依據(jù)。同時，對于工業(yè)廢水、生活污水等排放源的監(jiān)測，可以確保其達(dá)標(biāo)排放，減少對環(huán)境的污染。技術(shù)可行性：單片機(jī)技術(shù)的發(fā)展為無線水質(zhì)檢測系統(tǒng)的實現(xiàn)提供了技術(shù)支持。該系統(tǒng)主要具備以下特色及優(yōu)勢：單片機(jī)具有體積小、功耗低、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，可以滿足水質(zhì)檢測系統(tǒng)對硬件的要求。同時，隨著傳感器技術(shù)的不斷進(jìn)步，各種高精度、高可靠性的水質(zhì)傳感器不斷涌現(xiàn)，為水質(zhì)檢測提供了可靠的數(shù)據(jù)源。無線通信技術(shù)的發(fā)展使得數(shù)據(jù)的傳輸更加便捷。目前，藍(lán)牙、WiFi、ZigBee等無線通信技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，為無線水質(zhì)檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸提供了多種選擇。這些技術(shù)具有傳輸速度快、穩(wěn)定性好、功耗低等優(yōu)點，可以滿足水質(zhì)檢測系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆?.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀國內(nèi)研究動態(tài)：在國內(nèi)，無線水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)的研究和應(yīng)用也取得了顯著進(jìn)展。例如，國土衛(wèi)星中心近年來利用國產(chǎn)高光譜衛(wèi)星數(shù)據(jù)，成功開發(fā)了衛(wèi)星湖庫水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)，有效反映出重點區(qū)域/流域湖庫水質(zhì)的時空變化情況。這一技術(shù)的平均精度達(dá)到80%，在拓展重要流域地表水?dāng)?shù)量與質(zhì)量協(xié)同監(jiān)測中具有重要意義。此外，國內(nèi)多家科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)也在積極研發(fā)基于物聯(lián)網(wǎng)和無線通信技術(shù)的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，致力于提高監(jiān)測數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和實時性。設(shè)計目標(biāo)：明確設(shè)計的具體目標(biāo)和預(yù)期成果。國外研究動態(tài)：在國外，無線水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)的研究起步較早，技術(shù)相對成熟。美國、歐洲等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)已經(jīng)建立了較為完善的無線水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。例如，瑞典的AppliTek公司和日本的HORIBAGroup等國際知名企業(yè)，在在線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)領(lǐng)域擁有先進(jìn)的產(chǎn)品和技術(shù)。這些系統(tǒng)能夠?qū)崟r監(jiān)測水體中的多種參數(shù)，如pH值、溶解氧、電導(dǎo)率等，并通過無線網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)傳回監(jiān)控中心，為水環(huán)境管理和污染控制提供了科學(xué)依據(jù)。1.3文獻(xiàn)分析在數(shù)控機(jī)床這一關(guān)鍵領(lǐng)域，諸多文獻(xiàn)進(jìn)行了深入且全面的探討。其中，文獻(xiàn)[1]和[8]分別闡述了基于STM32單片機(jī)作為主控單元,通過不斷對水濁傳感器、pH傳感器、含氧值傳感器、氨氮傳感器等進(jìn)行A/D采樣,并將采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、轉(zhuǎn)換等處理后,通過無線通信模塊將數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)的詳細(xì)操作。在系統(tǒng)設(shè)計的廣泛領(lǐng)域中，文獻(xiàn)[2]、[7]和[8]分別將水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用在熱電廠、魚塘和自助售水機(jī)中，這些系統(tǒng)都運用了這次課題所需要的技術(shù)和理論，[7]中在水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)中提出了一套以濕化學(xué)分析技術(shù)為基礎(chǔ)，由采配水系統(tǒng)、化學(xué)分析儀器、數(shù)據(jù)采集與傳輸系統(tǒng)及中央控制系統(tǒng)組成的智能水質(zhì)在線監(jiān)測系統(tǒng)；[2]和[8]中都采用了獨特的通信和監(jiān)測模塊.[2]中通過WiFi模塊傳輸?shù)绞謾C(jī)并通過微信小程序，[8]中則是增加了NB-IoT物聯(lián)網(wǎng)模塊及電源模塊等。軟件部分包括OneNET云平臺和小程序客戶端等通信系統(tǒng)，使得數(shù)據(jù)更易用戶和操作人員的實時掌握；[14][15]是兩篇外國文獻(xiàn)他分別系統(tǒng)的講述了水質(zhì)檢測各項功能的運作原理圖和軟件程序等為我提供了參考內(nèi)容。在信號處理與算法設(shè)計方面，[4]和[6]文獻(xiàn)中設(shè)計了基于嵌入式技術(shù)的水質(zhì)檢測系統(tǒng)，采用無線通信、嵌入式、云服務(wù)器應(yīng)用和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等前沿技術(shù)，實現(xiàn)低功耗檢測和數(shù)值預(yù)測。具體包括檢測終端對pH和TDS模擬信號的調(diào)理電路設(shè)計，主控芯片控制通信模塊與阿里云服務(wù)器交互；云服務(wù)器通過端口配置與檢測終端和APP通信并搭建數(shù)據(jù)庫存儲數(shù)據(jù)；用Java開發(fā)水質(zhì)檢測APP實現(xiàn)遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)及以直觀方式顯示。采用優(yōu)化的長短期記憶神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型進(jìn)行水質(zhì)預(yù)測，性能優(yōu)于其他模型。系統(tǒng)完成各部分設(shè)計后驗證了整體功能，解決現(xiàn)有水質(zhì)檢測系統(tǒng)缺失預(yù)測功能問題，滿足低功耗和泛用性需求，實現(xiàn)遠(yuǎn)程無線檢測和預(yù)測，達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。綜上所述，基于單片機(jī)的電化學(xué)無線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計是一個綜合性的研究課題，涉及硬件設(shè)計、數(shù)據(jù)處理、智能化功能等多個方面。通過對上述文獻(xiàn)的綜合分析，我們可以得出無線水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)點和研究方向，為后續(xù)的畢業(yè)設(shè)計工作奠定堅實的理論和實踐基礎(chǔ)。第2章系統(tǒng)總體設(shè)計2.1系統(tǒng)架構(gòu)圖本系統(tǒng)主要的核心控制器為STM32單片機(jī)，數(shù)據(jù)和指令均有單片機(jī)處理和控制，傳感器分別為DS18B20水溫度傳感器、PH傳感器、TDS水質(zhì)傳感器、TSW—30渾濁度傳感器、hc—05藍(lán)牙模塊將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)通過電路板上傳到單片機(jī)進(jìn)行處理和計算，在監(jiān)測的同時，監(jiān)測人員可以通過按鈕任意切換模式、設(shè)置閾值、控制報警臨界值，當(dāng)傳感器模塊監(jiān)測到數(shù)據(jù)異常躍值，就會觸發(fā)報警模塊，并進(jìn)行聲光報警。最后，系統(tǒng)通過通信技術(shù)與APP上位機(jī)建立聯(lián)系，實現(xiàn)數(shù)據(jù)，指令的遠(yuǎn)程操作達(dá)到目標(biāo)。其總體設(shè)架構(gòu)圖如圖2.1所示，包含了傳感器模塊、單片機(jī)模塊、按鍵模塊、顯示模塊、報警模塊以及通信模塊。圖2.1總體設(shè)計框圖2.2模塊選型2.2.1單片機(jī)的選擇STM32F103C8T6芯片，它以Cortex-M3位內(nèi)核，其工作頻率高達(dá)71MHz，具有高效快速的程序處理能力；STM32F103C8T6芯片具有連接多種外設(shè)的能力，可以滿足程序多樣化的需求；此外STM32F103C8T6芯片還具有拓展接口；最后，STM32F103C8T6芯片還具有低功耗性，性價比。因此，本次水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)選擇的是STM32F103C8T6芯片。其實物如圖2.2所示。圖2.2STM32F103C8T6單片機(jī)實物圖2.2.2傳感器的選擇本水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集包括水質(zhì)、PH酸堿度、溫度、渾濁度的采集，從而根據(jù)采集到的數(shù)據(jù)來判斷是否異常。（1）溫度采集：如何采集水資源的溫度，有兩種選擇方案。1)DS18B20傳感器：它是一種數(shù)字溫度傳感器，具有較高的測量精度，其準(zhǔn)確度可以達(dá)到±0.5°C，響應(yīng)速度很快，也是常常作為采集環(huán)境溫度的傳感器。2)DHT11傳感器：它是一款可同時采集溫度和濕度的傳感器，因此在濕度測量上具有優(yōu)勢，并且可以對采集到的溫濕度電壓信號進(jìn)行校正后輸出。但是DHT11溫濕度傳感器的測量精度較DS18B20傳感器來說，比較低，為±2°C，并且需要2s的響應(yīng)時間，所以在速度和測量精度上，存在準(zhǔn)確性較低、相應(yīng)較慢的缺點。由于本系統(tǒng)主要是需要依靠傳感器檢測水的溫度，并且不需要采集濕度，所以綜合對比后，選擇DS18B20傳感器來對水溫進(jìn)行檢測。如圖2.3所示。圖2.3DS18B20溫度傳感器圖(2)水質(zhì)采集：使用TDS傳感器來實現(xiàn)，TDS傳感器是專門用于水質(zhì)檢測的傳感器，所以在此功能的選擇上毫無疑問，如圖2.4所示。該傳感器的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，尤其是在工業(yè)安全、水資源保護(hù)這些領(lǐng)域中，常常被作為水質(zhì)量的檢測傳感器，它可以實時的監(jiān)測到水質(zhì)量優(yōu)劣，測量精度高，并且使用TDS傳感器的開發(fā)和維護(hù)成本比較低，因為它的使用時間很長，無需頻繁更換，這為很多行業(yè)省下了成本，并提高了安全性。圖2.4TDS水質(zhì)傳感器圖(3)PH酸堿度采集：使用PH傳感器來實現(xiàn)，PH傳感器是專門用于檢測液體酸堿度的一種傳感器，能夠?qū)崟r的反應(yīng)液體的酸堿情況，如果液體的酸堿程度不符合正常要求，那么就證明該液體不能使用，會對人體或者社會造成一定的危害。PH傳感器是根據(jù)氣體的液體酸堿程序的高低，在傳感器電極之間的產(chǎn)生對應(yīng)的電阻值變化，且該傳感器的尺寸很小，幾乎不耗空間內(nèi)存，制造成本低，可以大規(guī)模應(yīng)用在很多家居、工業(yè)場景中，同時還具備了很強(qiáng)的靈敏性，保證了采集到的數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。圖2.5PH傳感器圖（4）渾濁度采集：使用TS-300B傳感器來實現(xiàn)，它具有先進(jìn)的光學(xué)傳感技術(shù)，具有精度更高和穩(wěn)定性更好，并且該傳感器體積小、重量輕，可方便地安裝在各種設(shè)備上，結(jié)構(gòu)簡單，易于維護(hù)和清洗，TS-300B傳感器可測量的波長范圍廣，適用于多種應(yīng)用場景，TS-300B的靈敏度也很高，可精確測量液體中微小的顆粒濃度。因此選擇該傳感器來檢測水的渾濁度。如圖2.6所示。圖2.6PTS-300B傳感器圖2.2.3顯示屏的選擇 顯示模塊為水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)中的硬件輸出設(shè)備，需要的要求也很高，它具備清晰、全面、動態(tài)的顯示效果。本次選擇的顯示屏為OLED顯示屏。它是近幾年硬件程序使用最為常見的輸出設(shè)備，由大量的有機(jī)材料做成，顯示效果顏色分明、清晰，界面細(xì)膩。它的響應(yīng)速度與按鍵切換等操作簡單，具有高效、壽命長的優(yōu)勢特點。因此，在本水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)中，選擇OLED顯示屏作為程序的輸出設(shè)備，可以將水質(zhì)、PH值、溫度以及渾濁度的數(shù)據(jù)實時動態(tài)的顯示在OLED顯示屏上，更清晰的看到數(shù)據(jù)變化。如圖2.7所示。圖2.7OLED顯示屏圖2.2.4通信方式的選擇本水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)包括了上位機(jī)部分，上位機(jī)以手機(jī)App終端的形式展示，方便用戶遠(yuǎn)程監(jiān)控。如何實現(xiàn)系統(tǒng)上下位機(jī)的互通，需要通過通信技術(shù)來實現(xiàn)，此處介紹兩種通信方案：ZigBee、WIFI無線通信技術(shù)。其中，ZigBee無線通信技術(shù)的主要原理就是把程序需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為電磁波信號發(fā)送出去，接收器再將傳來的電磁波信號解碼為數(shù)據(jù)，從而顯示到終端中。而WIFI無線通信技術(shù)的原理與ZigBee相同。但是使用ZigBee雖然具有較強(qiáng)的抗干擾能力、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定，響應(yīng)速度快，但其開發(fā)成本較高，更加適用于大型工業(yè)中；WIFI在與其具有差不多的性能之外，更加適合用于手機(jī)App終端等設(shè)備監(jiān)控，因此本水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)選擇使用WIFI通信技術(shù)實現(xiàn)軟硬互通。如圖2.8所示。圖2.8Esp8266WIF通信設(shè)備圖2.2.5蜂鳴器的選擇當(dāng)檢測出水質(zhì)渾濁度、PH值、溫度以及渾濁度不在設(shè)定的閾值范圍內(nèi)的時候，系統(tǒng)會自動觸發(fā)報警模塊的蜂鳴器和LED燈設(shè)備進(jìn)行聲光報警，來提示人們當(dāng)前水質(zhì)存在安全隱患，需要立即進(jìn)行干預(yù)。而在報警設(shè)備蜂鳴器的選擇上，有有源蜂鳴器和無源蜂鳴器兩種方案。有源蜂鳴器：其內(nèi)部帶震蕩源，所以叫有源蜂鳴器，只要一經(jīng)觸發(fā)，內(nèi)部的震蕩源就會發(fā)出固定的頻率，產(chǎn)生聲響，從而達(dá)到報警的目的，有源蜂鳴器的控制程序簡單易操作，并且聲壓高，是一個不錯的報警設(shè)備選擇。無源蜂鳴器：顧名思義，即內(nèi)部不帶震蕩源，當(dāng)電流信號通過蜂鳴器的時候，是不會發(fā)出聲響的，只有以驅(qū)動方波并更換其頻率的方式來促使無源蜂鳴器發(fā)出報警聲音，由于不帶震蕩源的緣故，無源蜂鳴器的價格相對有源蜂鳴器來說較低，但是蜂鳴器本身的價格就比較低，所以此處的成本差異可以忽略不計。此外，無源蜂鳴器還缺乏直接性，響應(yīng)速度不及有源蜂鳴器。綜上，本水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)選擇有源蜂鳴器來進(jìn)行報警提醒。如圖2.9所示。圖2.9有源蜂鳴器圖第3章硬件設(shè)計3.1單片機(jī)模塊設(shè)計單片機(jī)模塊選擇的是STM32F103C8T6型號的單片機(jī)，其電路設(shè)計如下圖3.1可知，VCC接入了3.3V的電源，左下角PB5~PB8接口可以與系統(tǒng)的四位按鍵連接，負(fù)責(zé)硬件設(shè)備的人機(jī)交互，8，9引腳的PA11、PA12接口接入了系統(tǒng)的顯示設(shè)備，即OLED顯示屏，主要負(fù)責(zé)系統(tǒng)硬件的輸出；右邊31引腳的PA6接口用來接入DS18B20溫度傳感器，可以將采集到的水溫信號傳輸給單片機(jī)；30引腳的PA5接口接入PH傳感器，它主要是傳輸采集到的PH酸堿度信號，25的引腳PA0接口用來接入TDS水質(zhì)傳感器，負(fù)責(zé)傳輸采集到的水質(zhì)信號，29引腳的PA4接口接入了TS-300B傳感器，負(fù)責(zé)傳輸采集到的水的渾濁度信號，PA4下面的26，27，28引腳的PA1、PA2、PA3接口接入了Esp8266模塊，負(fù)責(zé)實現(xiàn)軟硬互通，將單片機(jī)程序的數(shù)據(jù)傳輸至上位機(jī)，將上位機(jī)的控制指令傳輸給單片機(jī)，5引腳的PA8接入系統(tǒng)的報警設(shè)備，即蜂鳴器，最后22引腳的PC13接口接入了LED燈報警設(shè)備，負(fù)責(zé)來對水質(zhì)出現(xiàn)異常的時候進(jìn)行聲光報警。圖3.1單片機(jī)模塊電路設(shè)計3.2傳感器模塊設(shè)計3.2.1DS18B20傳感器電路負(fù)責(zé)溫度采集的傳感器設(shè)備為DS18B20，內(nèi)置了NTC測溫元件，原理是通過溫敏元件感應(yīng)水中的實際溫度，得到產(chǎn)生的電壓信號，再將電壓信號進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換處理，其電路設(shè)計如圖3.2所示，比較簡單，引腳2接地，引腳3接入電源3.3V，引腳1與單片機(jī)模塊的PA6接口連接實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。圖3.2DS18B20溫度傳感器電路設(shè)計3.2.2TDS傳感器電路負(fù)責(zé)水質(zhì)信號采集的傳感器設(shè)備為TDS傳感器，其電路設(shè)計如圖3.3所示。TDS傳感器內(nèi)部包含一個電導(dǎo)池，當(dāng)待測水樣流經(jīng)該電導(dǎo)池時，電極間會形成電場，水中的離子在電場作用下定向移動，形成電流。通過測量這一電流的強(qiáng)度，并結(jié)合預(yù)設(shè)的校準(zhǔn)曲線，即可計算出水樣中的TDS值。在該電路中，引腳3接地，引腳4接入了5V的電源，引腳1與單片機(jī)的PA0接口連接，實現(xiàn)水質(zhì)信號的傳輸通信。圖3.3TDS傳感器電路設(shè)計3.2.3PH傳感器電路負(fù)責(zé)水的PH酸堿度采集的傳感器設(shè)備為PH傳感器，其電路設(shè)計如圖3.4所示。當(dāng)傳感器插入待測溶液時，敏感電極與參比電極之間形成一個電回路，通過測量該回路中的電位差，即可計算出溶液的pH值，PH傳感器將測量到的電位差轉(zhuǎn)換為電信號輸出。在該電路中，引腳3、2接地，引腳4接入了5V的電源，引腳1與單片機(jī)的PA5接口連接，實現(xiàn)水的PH酸堿度信號的傳輸通信。圖3.4PH傳感器電路設(shè)計3.2.4TS-300B傳感器電路負(fù)責(zé)水的渾濁度采集的傳感器設(shè)備為TS-300B傳感器，其電路設(shè)計如圖3.5所示。當(dāng)有光線穿過含有懸浮顆?；蚰z體物質(zhì)的水體時，這些顆粒會對光線進(jìn)行散射。此時散射光的強(qiáng)度與水體中懸浮顆粒的濃度成正比，即水體越渾濁，散射光的強(qiáng)度就越高。TS-300B傳感器正是利用這一物理現(xiàn)象，通過測量散射光的強(qiáng)度來間接反映水體的渾濁度。在該電路中，引腳3接地，引腳4接入了5V的電源，引腳1與單片機(jī)的PA4接口連接，實現(xiàn)水的渾濁度信號的傳輸通信。圖3.5TS-300B傳感器電路設(shè)計3.3按鍵模塊電路設(shè)計按鍵模塊設(shè)計的是具有4位矩陣的按鍵，不同的按鍵有著不同的指示功能，通過按不同的按鍵來改變程序電路的狀態(tài)。它有兩種狀態(tài)為斷開狀態(tài)和閉合狀態(tài)不同的狀態(tài)功能也不一樣，其電路設(shè)計如圖3.6所示。按鍵1、按鍵2、按鍵3、按鍵4分別通過PB5、PB6、PB7、PB8接口與單片機(jī)模塊電路連接，實現(xiàn)信號傳輸。圖3.6按鍵模塊電路設(shè)計3.4顯示模塊電路設(shè)計本次系統(tǒng)采用了0.96寸的OLED顯示屏作為程序輸出設(shè)備，其電路設(shè)計如圖3.7所示。包含了幾個部分，首先是顯示模塊的電源電路，接入電源；它具有內(nèi)置驅(qū)動電路來使OLED顯示屏的像素點發(fā)光，本OLED顯示屏使用了TFT作為驅(qū)動器，以SCL為時鐘控制電路，它主要負(fù)責(zé)顯示程序的實時時間，與單片機(jī)模塊的PA12接口連接，以SDA為數(shù)據(jù)傳輸電路，與單片機(jī)模塊的PA11接口連接，從而可以將程序的數(shù)據(jù)顯示到液晶屏上。圖3.7顯示模塊電路設(shè)計3.5通信模塊設(shè)計本水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)包括了硬件和軟件兩個部分，軟硬件如何實現(xiàn)互通需要依靠網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。WLAN，全稱為WirelessLocalAreaNetwork，是指無線局域網(wǎng)，是實現(xiàn)數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)募夹g(shù)，主要是用來實現(xiàn)遠(yuǎn)距離通信，解決有線網(wǎng)絡(luò)無法通信的問題，而常用的WLAN技術(shù)有WIFI、藍(lán)牙、ZigBee通信技術(shù)等。而本水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)選擇了WIFI無線通信技術(shù)來實現(xiàn)軟硬件的互通。其基于IEEE802.11協(xié)議族，具有高傳輸速率、兼容性強(qiáng)、安全性高、覆蓋范圍大等特點，依靠無線電波來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，而無線電波就是一種頻率在300KHz~30GHz范圍內(nèi)的電磁波，其中WIFI無線通信技術(shù)利用的是2.4GHz和5GHz頻段的電磁波進(jìn)行傳輸。并且采用直接序列擴(kuò)頻方式將程序的電磁波信號拓展到更寬的頻道中來進(jìn)行傳輸，從而可以提高信號傳輸?shù)陌踩?、?zhǔn)確性。本水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的通信模塊的電路使用Esp8266設(shè)備，使用MQTT協(xié)議和串行接口來與WIFI模塊實現(xiàn)數(shù)據(jù)交互，在Esp8266設(shè)備中，內(nèi)置串口通信電路，包括發(fā)送器和接收器，發(fā)送器用于將程序的并行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為串行數(shù)據(jù)再發(fā)送出去，而接收器是將轉(zhuǎn)換為的串行數(shù)據(jù)接收并再重新轉(zhuǎn)回至并行數(shù)據(jù)。其電路如圖3.8所示，Esp8266中的1、5、8接口分別與單片機(jī)模塊中的PA3、PA1、PA2引腳聯(lián)通，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸交互。圖3.8通信模塊電路設(shè)計3.6報警模塊電路設(shè)計本水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的報警模塊的電路由蜂鳴器和LED燈驅(qū)動電路組成。其中，蜂鳴器作為報警設(shè)備，當(dāng)測量到水質(zhì)存在異常的時候，啟動蜂鳴器進(jìn)行報警通知相關(guān)人員，有源蜂鳴器內(nèi)包含了震蕩電路和放大器電路，其中，震蕩電路負(fù)責(zé)產(chǎn)生聲音信號，當(dāng)有電流通過有源蜂鳴器時，其內(nèi)置振蕩器會產(chǎn)生一個固定的震蕩頻率，從而發(fā)出聲音，是蜂鳴器的驅(qū)動電路；當(dāng)震蕩器發(fā)出聲音后，再通過放大器電路將聲音信號進(jìn)行放大處理，從而發(fā)出程序報警信號。其電路設(shè)計如圖3.9所示，三極管8050作為放大器，并且接入了電阻，在蜂鳴器正極計入5V的電源，與單片機(jī)模塊的PA8接口連接，實現(xiàn)電流信號傳輸。圖3.9報警模塊蜂鳴器電路設(shè)計LED燈的驅(qū)動電路如圖3.10所示，LED燈用來亮起提示，與蜂鳴器同時報警。LED燈與電阻進(jìn)行串聯(lián)，來避免出現(xiàn)短路、LED燈無法亮起等問題，同時與單片機(jī)模塊的PC13口連接進(jìn)行數(shù)字信號傳輸，來控制LED燈的亮起或者熄滅。圖3.10報警模塊LED燈電路設(shè)計第4章軟件設(shè)計4.1編譯語言介紹本水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)程序的硬件部分使用C語言進(jìn)行編譯開發(fā)，旨在不需要開發(fā)者懂得程序硬件的具體原理、指令集，就可以開發(fā)出完美的單片機(jī)程序。在單片機(jī)程序的開發(fā)與應(yīng)用中，C語言可以提供復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型，提高程序的編碼處理能力，具有靈活性；提供標(biāo)準(zhǔn)的函數(shù)庫，不再需要開發(fā)者自己編寫了，直接使用即可，具有方便性；C語言對程序的數(shù)據(jù)進(jìn)行了專業(yè)的保護(hù)處理，能夠避免在開發(fā)過程中數(shù)據(jù)被破壞；在頭文件中直接定義了宏，來解釋說明復(fù)雜的數(shù)據(jù)類型和函數(shù)，讓程序開發(fā)更加簡單，且具有可移植性。C語言是對本水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的硬件各功能模塊函數(shù)代碼進(jìn)行編譯，而Java語言就是對本系統(tǒng)軟件部分各功能進(jìn)行編譯的技術(shù)，本系統(tǒng)的上位機(jī)終端通過手機(jī)App實現(xiàn)，讓操作人員可以在手機(jī)App上實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。Java是一種面向?qū)ο蟮木幊陶Z言，主要用作軟件程序的開發(fā)，它在C語言的基礎(chǔ)上，更加簡單上手。Java的編程環(huán)境包括JDK、JRE、JVM，其中，JDK是Java程序的開發(fā)包，也就是Java程序的開發(fā)環(huán)境，也是整個Java程序的核心，在JDK中，包含了很多JavaAPI，程序員在開發(fā)的時候可以直接調(diào)用使用；Java程序開發(fā)和運行所需要的條件是不同的，而JRE是Java程序的運行環(huán)境，但是在下載JDK的時候就包含了JRE，所以不再需要額外下載安裝JRE；而JVM是指Java虛擬機(jī)，是一種虛擬處理器，解決Java編譯器和操作平臺之間的問題，從而實現(xiàn)Java程序跨平臺。這三者的關(guān)系為JDK包含JRE，JRE包含JVM。此外，Java技術(shù)可以應(yīng)用于AndroidApp中，在本系統(tǒng)的軟件開發(fā)中，雖然是以手機(jī)App的形式進(jìn)行操作使用，但代碼仍然是使用Java語言所編寫。并且選擇IntelliJIDEA開發(fā)工具，能夠進(jìn)行代碼自動提示、分析，能夠為程序員節(jié)省很多開發(fā)時間。4.2系統(tǒng)主程序設(shè)計這個水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的軟件部分采用了手機(jī)App作為UI界面，方便我們遠(yuǎn)程查看數(shù)據(jù)。具體實現(xiàn)過程是這樣的：系統(tǒng)啟動后，先初始化各個功能模塊，通過WIFI連接電腦端。我們可以用按鍵設(shè)置各項參數(shù)的閾值，設(shè)置好后，傳感器就會開始采集水的渾濁度、PH值、溫度等水質(zhì)數(shù)據(jù)，然后把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，實時顯示在OLED屏和手機(jī)App上。系統(tǒng)有兩種工作模式：自動模式下如果檢測到數(shù)據(jù)異常，單片機(jī)會自動觸發(fā)報警；手動模式下則需要我們通過按鍵或者App來手動控制報警。整個系統(tǒng)的軟件設(shè)計流程可以看下圖4.1。"圖4.1程序總體軟件流程設(shè)計4.3單片機(jī)模塊程序設(shè)計本系統(tǒng)由STM32F103C8T6單片機(jī)來控制程序，在main()函數(shù)里執(zhí)行讀取水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)指令，指令由各設(shè)備之間的連接進(jìn)行通信，傳輸至程序中的傳感器模塊，由各單片機(jī)進(jìn)行接收，并開始執(zhí)行工作，進(jìn)行水的渾濁度、PH酸堿度、誰質(zhì)量和溫度的采集，MCU再將由傳感器傳輸?shù)臄?shù)字信號進(jìn)行處理計算，從而在OLED顯示屏和上位機(jī)中顯示出來。其單片機(jī)模塊的軟件流程設(shè)計如圖4.2所示。圖4.2單片機(jī)模塊軟件流程設(shè)計4.4傳感器模塊流程設(shè)計傳感器模塊包括水的渾濁度、PH酸堿度、水的質(zhì)量和溫度采集傳感器，它們可以將采集到的信號經(jīng)過處理（放大、濾波、數(shù)模轉(zhuǎn)換）為數(shù)字信號。首先，由MCU單片機(jī)控制各傳感器啟動，各傳感器各司其職，應(yīng)變電阻片負(fù)責(zé)感應(yīng)水質(zhì)條件變化，得到對應(yīng)的電壓值，再在各傳感器內(nèi)部將其轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號通過引腳連接傳輸給MCU單片機(jī)進(jìn)行計算處理。傳感器模塊的軟件流程設(shè)計如圖4.3所示。圖4.3傳感器模塊軟件流程設(shè)計4.5按鍵模塊流程設(shè)計按鍵模塊是我們這個系統(tǒng)的人機(jī)交互接口，用戶可以通過按鍵輸入數(shù)據(jù)或發(fā)送指令。它的工作原理是這樣的：當(dāng)用戶按下某個按鍵時，內(nèi)部的金屬觸點會與電路接觸，形成閉合回路，相當(dāng)于給MCU（單片機(jī)）發(fā)送了一個特定的信號。MCU接收到這個信號后，可以進(jìn)行以下操作切換工作模式（自動/手動），設(shè)置水質(zhì)參數(shù)的閾值（比如PH值、渾濁度的報警范圍），手動觸發(fā)或關(guān)閉報警，整個按鍵模塊的軟件運行流程可以參考圖4.4。圖4.4按鍵模塊軟件流程設(shè)計4.6顯示模塊流程設(shè)計顯示模塊我們選用的是OLED屏幕，這種屏幕的特點是自發(fā)光的，不需要背光板，顯示效果很清晰。其工作流程如下圖4.5所示。首先，當(dāng)程序通電后，電流分別從顯示屏的陰陽兩極注入至內(nèi)部的半導(dǎo)體中，最后以光子的形式釋放出來，使得OLED顯示屏發(fā)出對應(yīng)的光亮。圖4.5OLED顯示模塊軟件流程設(shè)計4.7報警模塊流程設(shè)計本系統(tǒng)的報警模塊有蜂鳴器、LED燈兩個報警設(shè)備，可以通過按鍵和手機(jī)App遠(yuǎn)程控制。當(dāng)系統(tǒng)設(shè)置為自動模式的時候，本系統(tǒng)的執(zhí)行設(shè)備就會自動根據(jù)各個傳感器檢測到的數(shù)據(jù)情況作出對應(yīng)的操作，命令由MCU單片機(jī)進(jìn)行控制；當(dāng)設(shè)置為手動模式的時候，操作按鍵、手機(jī)App可以實現(xiàn)遠(yuǎn)程的控制和報警設(shè)備開關(guān)，它的執(zhí)行模塊軟件流程設(shè)計如下圖4.7所示。圖4.7報警模塊軟件流程設(shè)計4.8通信協(xié)議設(shè)計本水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的通信模塊使用Esp8266設(shè)備進(jìn)行，其核心實際上是一種WIFI轉(zhuǎn)串口的通信設(shè)備，本系統(tǒng)的上下位機(jī)只需要通過USB串口發(fā)送數(shù)據(jù)、接收數(shù)據(jù)即可實現(xiàn)交互，數(shù)據(jù)在交互過程中，發(fā)送的時候會被調(diào)制為WIFI傳輸格式，接收的時候會將其解調(diào)為普通數(shù)據(jù)格式，從而連接顯示在上位機(jī)的手機(jī)App終端中。其通信模塊的軟件流程如下圖4.6所示。圖4.6通信模塊軟件流程設(shè)計第5章系統(tǒng)實現(xiàn)與調(diào)試5.1系統(tǒng)實現(xiàn)5.1.1系統(tǒng)硬件實現(xiàn)本水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的硬件部分，由單片機(jī)模塊、傳感器模塊、按鍵模塊、顯示模塊、通信模塊、報警模塊組成。其中，單片機(jī)模塊使用STM32F103C8T6型號的MCU單片機(jī)，它能夠向各個傳感器發(fā)送和接收程序指令，并對數(shù)據(jù)進(jìn)行邏輯運算和處理；傳感器模塊由TDS水質(zhì)傳感器、PH傳感器、DS18B20溫度傳感器、TS-300B傳感器四個設(shè)備組成，全部通過與單片機(jī)模塊上的引腳接口進(jìn)行連接，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和控制，能夠成功采集并轉(zhuǎn)換水質(zhì)信息；按鍵模塊由四位按鍵實現(xiàn)，通過按下按鍵觸發(fā)電路閉合，滿足電流通過條件，實現(xiàn)人機(jī)交互，負(fù)責(zé)功能模式切換、閾值設(shè)置、設(shè)備控制的功能；顯示模塊使用0.96寸的OLED顯示屏來將采集到的各項水質(zhì)數(shù)據(jù)信息顯示讀出；通信模塊使用了Esp8266模塊，建立了系統(tǒng)軟硬互通的橋梁，完成上下位機(jī)的數(shù)據(jù)交互，為用戶的遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了基礎(chǔ)；報警設(shè)備使用了有源蜂鳴器和LED燈來同時進(jìn)行聲光報警，旨在提示相關(guān)人員水質(zhì)存在問題，需要及時干預(yù)。綜上，本水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的硬件部分實現(xiàn)界面如下圖所示。5.1.2系統(tǒng)軟件實現(xiàn)本水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的軟件部分，以手機(jī)App終端的形式展示。具有數(shù)據(jù)查詢、模式選擇、遠(yuǎn)程監(jiān)控的功能。首先，使用手機(jī)連接熱點，與程序硬件連接，進(jìn)入到手機(jī)App的界面，可以實現(xiàn)水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)的查詢，包括TDS渾濁度、水質(zhì)、PH酸堿度和溫度的數(shù)據(jù)信息，同時能夠在手機(jī)App界面切換工作模式，包括自動模式和手動模式，最后能夠遠(yuǎn)程控制報警設(shè)備的開關(guān)。其上位機(jī)手機(jī)App的軟件界面實現(xiàn)如圖5.2所示5.2系統(tǒng)調(diào)試5.2.1系統(tǒng)硬件調(diào)試本水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的調(diào)試包括了硬件部分和軟件部分的調(diào)試。其中，硬件部分的調(diào)試主要是對其代碼進(jìn)行編譯運行，首先查看代碼是否存在問題或者錯誤，并針對提出的問題作出修改，直至沒有Bug為止，代碼調(diào)試成功后，根據(jù)代碼執(zhí)行硬件設(shè)備，驗證是否能夠成功實現(xiàn)水的TDS渾濁度、PH酸堿度、溫度信號的采集。其調(diào)試結(jié)果如下表5-1所示。表5-1系統(tǒng)硬件調(diào)試結(jié)果調(diào)試用例預(yù)期結(jié)果實際結(jié)果單片機(jī)模塊能夠成功發(fā)送、接收程序指令，并控制各連接外設(shè)，以及可以成功計算處理程序數(shù)據(jù)能夠成功發(fā)送、接收程序指令，并控制各連接外設(shè)，以及可以成功計算處理程序數(shù)據(jù)傳感器模塊各傳感器能夠成功檢測到環(huán)境信號，并完成數(shù)模轉(zhuǎn)換傳輸至單片機(jī)模塊各傳感器能夠成功檢測到環(huán)境信號，并完成數(shù)模轉(zhuǎn)換傳輸至單片機(jī)模塊按鍵模塊按下按鍵時，程序能夠作出正確的輸出結(jié)果按下按鍵時，程序能夠作出正確的輸出結(jié)果顯示模塊啟動程序后，OLED顯示屏?xí)@示正確的字符串，包括各項水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)啟動程序后，OLED顯示屏?xí)@示正確的字符串，包括各項水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)通信模塊數(shù)據(jù)成功傳輸至上位機(jī)，終端可以查看到正確的水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)等信息數(shù)據(jù)成功傳輸至上位機(jī)，終端可以查看到正確的水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)等信息報警模塊當(dāng)檢測到水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)存在異常的時候，會啟動蜂鳴器和LED燈進(jìn)行聲光報警當(dāng)檢測到水質(zhì)檢測數(shù)據(jù)存在異常的時候，會啟動蜂鳴器和LED燈進(jìn)行聲光報警5.2.2系統(tǒng)軟件調(diào)試本水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的軟件調(diào)試主要是針對程序軟件功能的用例測試，包括數(shù)據(jù)查詢、模式選擇、閾值設(shè)置、遠(yuǎn)程監(jiān)控這四個功能的用例測試，同時可以根據(jù)軟件用例測試驗證出系統(tǒng)的通信模塊是否成功，只有通信模塊正確后，才能實現(xiàn)軟硬互通。其軟件調(diào)試結(jié)果如下表5-2所示。表5-2系統(tǒng)硬件調(diào)試結(jié)果調(diào)試用例預(yù)期結(jié)果實際結(jié)果數(shù)據(jù)查詢模塊手機(jī)App終端與程序連接成功后，在首頁可以查看到水質(zhì)檢測的TDS渾濁度、PH酸堿度、溫度、水質(zhì)的數(shù)據(jù)值手機(jī)App終端與程序連接成功后，在首頁可以查看到水質(zhì)檢測的TDS渾濁度、PH酸堿度、溫度、水質(zhì)的數(shù)據(jù)值模式選擇模塊手機(jī)App終端與程序連接成功后，在首頁可以通過按下切換按鈕，來選擇程序的工作模式，當(dāng)切換到對應(yīng)的工作模式后，程序會反饋對應(yīng)的操作結(jié)果手機(jī)App終端與程序連接成功后，在首頁可以通過按下切換按鈕，來選擇程序的工作模式，當(dāng)切換到對應(yīng)的工作模式后，程序會反饋對應(yīng)的操作結(jié)果閾值設(shè)置模塊手機(jī)App終端與程序連接成功后，在首頁的底部可以選擇任意參數(shù)改變閾值大小，設(shè)置完成后，報警的條件會隨之改變手機(jī)App終端與程序連接成功后，在首頁的底部可以選擇任意參數(shù)改變閾值大小，設(shè)置完成后，報警的條件會隨之改變遠(yuǎn)程監(jiān)控模塊手機(jī)App終端與程序連接成功后，在首頁可以通過按下切換來控制報警設(shè)備蜂鳴器和LED燈的開關(guān)手機(jī)App終端與程序連接成功后，在首頁可以通過按下切換來控制報警設(shè)備蜂鳴器和LED燈的開關(guān)第6章結(jié)論與展望論文針對水質(zhì)監(jiān)測領(lǐng)域進(jìn)行考察調(diào)研，了解實際需求，提供一套解決方案，分別從其課題研究背景與意義、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、以及所涉及關(guān)技術(shù)和主要內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)介紹與設(shè)計。本項目以軟硬件結(jié)合開發(fā)的方式，選擇C語言作為硬件開發(fā)技術(shù)，以STM32單片機(jī)作為核心控制板，在各數(shù)據(jù)傳輸節(jié)點上連接TDS水質(zhì)傳感器、PH傳感器、DS18B20溫度傳感器、TS-300B傳感器進(jìn)行水質(zhì)情況的采集，并將數(shù)據(jù)通過WIFI無線通信技術(shù)傳輸至上位機(jī)，實現(xiàn)水質(zhì)情況的24h無人遠(yuǎn)程監(jiān)控。由單片機(jī)模塊、傳感器模塊、按鍵模塊、顯示模塊、報警模塊、通信模塊組成。經(jīng)過不斷調(diào)試與驗證，該系統(tǒng)成功通過測試，水質(zhì)檢測能夠達(dá)到全自動的智能化管理目標(biāo)。但是，由于時間與個人能力的限制，本系統(tǒng)并沒有很完美，仍然存在幾點問題：1.可以繼續(xù)研究多傳感器設(shè)備同時工作的實現(xiàn)方法，添加多個傳感器到系統(tǒng)中，增加水質(zhì)檢測的多樣性，不局限于TDS水質(zhì)、PH酸堿度和溫度，這只是主要的幾個參數(shù)，還可以添加更多的，例如水的CDO、BOD檢測等，全方位來檢測水的品質(zhì)；2.傳感器節(jié)點的設(shè)計還不夠完善，本文的研究重點在如何實現(xiàn)水質(zhì)檢測，以及對采集到的信號完成數(shù)模轉(zhuǎn)換這幾個部分，對于各傳感器節(jié)點的布置和電路設(shè)計還存在一定的缺陷，所以在后期還需要在這方面下功夫，來提高程序的性能等。綜上，即使本水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)得到了成功設(shè)計與實現(xiàn)，對本人的程序開發(fā)能力起到了幫助和提高作用，也在水資源的保護(hù)和智能管理中起到了促進(jìn)作用，但是，在以后的時間里，本人還可以繼續(xù)針對以上提出的兩個問題進(jìn)行研究，爭取讓本系統(tǒng)的功能更加完善，為我國水資源的保護(hù)和智能管理盡一份綿薄之力。參考文獻(xiàn)[1]劉碩.基于單片機(jī)的智能水質(zhì)檢測系統(tǒng)設(shè)計[J].南京市，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù),江蘇科技大學(xué)2021,11(10):[2]焦雄科,劉霞霞,劉美琪,王文情,張水英.基于CC3200單片機(jī)的無線魚塘水質(zhì)pH檢測系統(tǒng)[J].杭州市，浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2020,61(04):783-785.[3]張國強(qiáng),于亞萍,康冠朋,李留安,李進(jìn)山.基于無線通信平臺的養(yǎng)殖水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[J].武漢市，湖北農(nóng)業(yè)科學(xué),2016,55(14):3749-3752.[4]夏云飛.基于無線傳感網(wǎng)絡(luò)的水質(zhì)檢測研究[D].馬鞍山市，導(dǎo)師：周芳.安徽工業(yè)大學(xué),2018.[5]楊曉芳,徐煒旻.基于單片機(jī)的水質(zhì)檢測系統(tǒng)[J].鹽城市，鹽城工學(xué)院，信息記錄材料,2022,23(09):153[6]丁鵬駿.(2023).基于嵌入式的水質(zhì)檢測系統(tǒng)設(shè)計；大連市，(碩士學(xué)位論文,大連交通大學(xué)).[7]謝文靜.智能化水質(zhì)檢測系統(tǒng)在熱電廠水質(zhì)分析中的應(yīng)用；安徽新源熱電有限公司[J].2023,(04):70-71.[8]徐微,王天賜,郝琦琦,等.基于NB-IoT的直飲水檢測系統(tǒng)[J]西安市，西安交通大學(xué).自動化與儀器儀表,2023,(03):209-212.DOI:10.14016/ki.1001-9227.2023.03.209.[9]王天釗,錢振明.基于STM32的遠(yuǎn)程無人海洋水質(zhì)檢測系統(tǒng)設(shè)計[J].大連市，大連交通大學(xué)科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2023,(08):213-216.[10]王賓,沈峰.基于國產(chǎn)單片機(jī)處理器的多參數(shù)水質(zhì)在線監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)研究與應(yīng)用[J].蘭州文理學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2024,38(05):79-83.DOI:10.13804/ki.2095-6991.2024.05.016.[11]顧婕,朱爽,楊煥崢.基于CNN-LSTM模型和STM32單片機(jī)的水質(zhì)監(jiān)測與預(yù)測系統(tǒng)[J].長江信息通信,2024,37(05):95-97.DOI:10.20153/j.issn.2096-9759.2024.05.027.[12]王巍淞,馬巧梅,申連雄.基于物聯(lián)網(wǎng)的農(nóng)村飲用水水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計[J].科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新,2022,(27):5.5[13]劉喆.鎮(zhèn)江城市水體水質(zhì)在線檢測技術(shù)的研究[D].江蘇大學(xué),2007.[14]AdhikariS,DasS,KhanS,etal.Realtimewaterqualitymonitoringandtreatment[J].InternationalJournalofEnvironmentandWasteManagement,2023,32(2):203-213.[15]BhagatSP,GulhaneSVD,RohankarSTP.ImplementationofInternetofThingsforWaterQualityMonitoring[J].JournalofTrendinScientificResearchandDevelopment,2019,3(4):3