摘 要水资源是人类赖以生存的重要资源，随着习总书记“绿水青山就是金山银山＂的绿色发展理念的提出，中国人 民对于生活质量的不断追求以及社会对于环境保护的愈发重视，水资源的珍贵更显现了对水资源合理利用的重要 性，这其中就必须要重视水质检测的环节，从而依照不同用途的要求对水的使用进行合理划分。 　　本文主要设计一款基于STM32单片机和多种传感器技术的水质检测仪。该装置使用STM32单片机为微控制器芯 片，使用温度传感器模块、浊度传感器模块监测水样，并通过液晶显示测量数据。同时配置按键用于设置报警值， 使用蜂鸣器作为报警提示，还可以通过蓝牙将数据传输到用户的手机上，实现客户对数据的实时掌控。摘 要 i
目 录
Abstract ii
目 录 i
引 言 1
一 总体设计方案 2
（一）水质检测仪的总体硬件设计思路 2
（二）最小系统和电源开关的设计 2
（三）电源开关设计 3
（四）液晶显示模块 3
（五）采集数据的相关传感器设计 4
1.温度传感器设计 4
2. 浊度传感器设计 5
（六）报警功能设计 7
1.报警值设置 7
2.实现报警 7
（七）数据传输功能的设计 8
二 水质检测仪的代码编写与功能实现 10
（一）单片机控制器与报警功能实现 10
1.单片机控制器初始设置 10
2. 报警功能实现 11
（二）采集数据的传感器功能实现 13
1. 温度传感器功能实现 13
2.浊度传感器功能实现 14
（三）数据传输功能实现 14
1.蓝牙传输数据功能实现 14
（一）成果展示 16
（二）总结与展望 19
参考文献 21
致谢 22
附录一：原理图 23
附录二：源程序 24
引 言
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水是人类最宝贵和稀缺的资源，动植物的生长需要水，地球正是因为有水资源，才会有生命体的存在。人们的 日常生活需要水，发展进步需要水，事实上人类的历史发展进程也大多是沿着河流流域发展的。多年来随着世界人 口的增加和工业化的发展，人们对生活和生产用水的需求急速增加，本身由于地球的气候变化，就已经导致冰川融 水、山川湖泊的径流量大量减少，再加上人们对污水的不合理处置、对水资源的不珍惜，水资源的保护成为当今世界一大重要课题。
水质监测对于水资源保护和合理利用十分重要。应对水的不同用途，采集不同的水样数据，并且可以设置报警 值，迅速检测出不合格的样品，这是非常重要的工作过程。此外，水质监测还为未来水资源的保护和预防相关污染 问题的出现提供帮助。通过分析一段时间的监测数据，可以预判将来可能出现的水资源污染问题，并及时处理问 5 题。但是传统的使用人力去进行取样检测的方法已经落伍了，如今随着数字化时代的发展以及传感器、数据传输技 术的发展，现代的电子测量装置可以实现实时测量数据并传输数据。　　
通过将STM32单片机与温度传感器、浊度传感器的有机结合，实现对水样温度、浊度的实时监测，通过液晶实时 显示测量数据，再通过键盘、蜂鸣器等设置超值报警，以及蓝牙模块实时传输测量数据，可以构建一个结构简单， 重量很轻，操作方便，便于携带和使用，且能及时测量水质，便于实际操作的水质检测仪。从而间接对水资源保护 事业做出贡献，提高水质检测工作人员的工作效率，营造一个更加绿色环保可持续发展的地球。
一 总体设计方案
（一）水质检测仪的总体硬件设计思路
图1.1系统硬件框图
在整体检测仪设计中，需要实现温度检测、浊度检测、数据显示、报警功能还有蓝牙传输数据功能，故设计了 如下几个模块：温度传感器模块、浊度传感器模块、液晶显示模块、按键模块、蜂鸣器模块、蓝牙模块和电源开关 模块。其中， LCD1602液晶显示连接在32单片机的P0端和P2端，按键和温度传感器DS18B20连接在32单片机的P1端， 蜂鸣器连接在32单片机的P2端，蓝牙模块和浊度传感器连接在32单片机的P3端。
（二）最小系统和电源开关的设计
1.最小系统设计
STM32单片机作为一个简单便携的微控制器，能够通过各种I/O接口以及复用功能等指挥协调多个传感器和串 口外设的运作，从而得到需要的数据和实现想要的功能，它在整个检测仪的设计中相当于一个领导作用，十分重 要。作为单片机最小系统能够运行的必要条件——晶振、复位电路的连接方式如下图所示。
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图1.2最小系统电路图
连接RST端的电容作用是通交流隔直流，连接XTAL1和XTAL2时，电容的作用是帮助晶振形成正弦波，而作为复用 功能的计数器就是对晶振输入的方波进行计数。
（三）电源开关设计
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图1.3电源开关设计图
整个检测仪的电源开关设计较为简单，SWITCH是电源接口，POW是地线连接端。SWITCH使用1脚连接5V的高电平 VCC，3脚接地GND，控制电源是否供电是通过接地的控制来达到的。按键按下可连接地线，反之则断电处理。
（四）液晶显示模块
显示功能是为了展示实时监测的温度数据和浊度数据，并在设置报警值时直观地展现所设置的值。在一般的显 9 示装置设计时，最常见的是各类数码管，但由于本设计中需要显示的内容较多，有数据名称、数据内容以及多种数 据类型，而数码管这些只能单一地显示一位数据，且引脚较多，很占用本就紧张的输入输出接口，故本设计中选择 了集成性更高、显示更方便、设置也更轻松的LCD1602液晶显示模块。该液晶显示可以同时显示2行字符，每行16个 字符。液晶显示屏的应用之广泛，几乎可以说是每家每户都有体会，家里的电视机屏幕乃至各种电子设备的屏幕， 都是液晶显示，既颜色鲜艳又节能省电。液晶屏幕可以显示数字、符号、图样，也可以通过多种方式进行编码。 [19]在人机交互的应用中尤其发挥了重要作用。在硬件连接中，因为是与P0端口连接，所以还需要添加一个上拉电 阻。除了最基础的接地线和接电源线，V0端连接了一个电位器以达到调节屏幕亮度的作用，可以直接手动调节，十分方便。RS脚是选择数据寄存器还是指令寄存器的端口，RW脚是选择进行读操作指令还是写操作指令的端口，EN为 使能端，控制液晶屏幕是否开始工作，从D0到D7端分别依次连接P0.0到P0.7接口，负责显示内容的键入，A和K是显 示光源的接地端和电源接入端。

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