基于 STM32 的智能净水器系统

基于 STM32 的智能净水器系统设计一、系统功能总览二、核心模块选型对比2.1 主控模块选型2.2 浑浊度模块选型2.3 pH 模块选型2.4 流量模块选型三、系统接线总表四、系统软件设计4.1 主程序流程4.2 ADC 采集4.3 流量计数4.4 远程上报五、系统实现与测试5.1 硬件焊接与测试5.2 软件调试5.3 功能测试结果六、总结基于 STM32 的智能净水器系统设计家庭与办公场景对饮用水安全的关注持续提升。本文设计一种以 STM32F103C8T6 主控为核心的智能净水器系统整合 SEN0189 浑浊度检测、PH-4502C pH 值检测、SR-01 水位、YF-S201C 流量传感器、OLED12864 本地显示与 ESP8266 上云模块实现水质监测、出水控制与流量统计的完整流程。一、系统功能总览功能编号功能名称说明F1浑浊度检测SEN0189 红外漫反射F2pH 检测PH-4502C 模拟电极F3水位检测SR-01 电阻式水位F4流量累计YF-S201C 涡轮脉冲计数F5进水控制低水位自动加水F6出水控制水质合格才可出水F7本地显示OLED12864 实时数据F8远程监控ESP8266 手机 APP二、核心模块选型对比2.1 主控模块选型方案型号性能方案 1STM32F103C8T672 MHz / 64 KB方案 2STM32F407VG168 MHz资源多但价格高选择方案 1在中等复杂度下兼顾性能与成本。2.2 浑浊度模块选型方案模块原理成本方案 1SEN0189 红外LED 光电二极管低方案 2SEN0176 激光激光束较高选择方案 1满足家庭净水器精度需求价格友好。2.3 pH 模块选型方案模块测量范围方案 1PH-4502CpH 0~14、±0.1 pH方案 2SEN0161量程类似选择方案 1PH-4502C 在校准与精度上更稳定。2.4 流量模块选型方案型号量程方案 1YF-S201C1~30 L/min方案 2FS300A1~60 L/min选择方案 1家用净水器流量在 1~10 L/min 区间YF-S201C 足够。三、系统接线总表模块引脚单片机端备注SEN0189VCC/GND/AO5 V / GND / PA0(ADC)红外探头PH-4502CVCC/GND/OUT3.3 V / GND / PA1(ADC)BNC 接口SR-01VCC/GND/AO5 V / GND / PA2(ADC)液位检测YF-S201C红/黄/黑5 V / PA3 / GND脉冲计数OLED12864VCC/GND/SCL/SDA3.3 V / GND / PB6 / PB7I2CESP8266VCC/GND/TX/RX/CH_PD3.3 V / GND / PA10/PA9/3.3 VUART继电器 ×2IN/VCC/GNDPB0 / PB1 / 5 V / GND进水阀 / 出水阀四、系统软件设计4.1 主程序流程int main(void) { SystemInit(); SEN0189_Init(); PH_Init(); SR01_Init(); YFS201_Init(); OLED_Init(); ESP8266_Init(); ESP8266_JoinAP(home,pwd); while (1) { float turbidity SEN0189_Read(); float ph PH_Read(); u16 level SR01_Read(); u16 flow YFS201_GetRate(); if (level LVL_LO) InValve_On(); if (level LVL_HI) InValve_Off(); if (ph 6.5f ph 8.5f turbidity 5.0f level LVL_LO) OutValve_On(); else OutValve_Off(); OLED_ShowAll(turbidity, ph, level, flow); ESP8266_Publish(turbidity, ph, level, flow); delay_ms(1000); } }4.2 ADC 采集u16 Get_Adc_Average(u8 ch, u8 times) { u32 sum 0; for (u8 i 0; i times; i) sum Get_Adc(ch); return sum / times; }4.3 流量计数使用外部中断捕获涡轮脉冲每秒计算脉冲数 × 60 / 7.5 L/min并写入累计流量。4.4 远程上报ESP8266 配置 STA 模式 → 连接路由器 → MQTT 客户端连接到阿里云主题water/quality每 1 秒发布一次。五、系统实现与测试5.1 硬件焊接与测试由于水质采样模块外壳做好防水处理YF-S201C 在水管中按水流方向安装避免漏气。5.2 软件调试Keil 5 ST-Link结合串口日志核对 MQTT 报文与 ADC 转换值。5.3 功能测试结果测试项目操作结果pH 校准pH 4.00 与 pH 6.86 标液偏差 ≤ 0.1 pH浑浊度纯净水对照数值变化趋势正确流量累计1 L 量筒实测误差 ≤ ±3%APP 显示改变阈值立即同步六、总结本文基于 STM32F103C8T6 设计了一套集成浊度、pH、水位、流量的智能净水器方案实现水质合格才出水、水位过低自动加水以及流量统计与远程监控。整套方案结构紧凑、易于扩展可作为家庭饮水健康、产品样机和高校嵌入式物联网课程的综合实践项目参考。七、资料内容完整工程资料原理图、PCB、代码、元件清单八、资料获取方式