✌️✌️大家好，这里是5132单片机设计项目分享，今天给大家分享的是基于《基于STM32的智能热水器设计》。

目录

一、系统功能

2.1、硬件清单

2.2、功能介绍

2.3、控制模式

二、演示视频和实物

三、软件设计流程图

四、原理图

五、主程序

六、总结

 七、资料内容

一、系统功能

2.1、硬件清单

STM32+OLED+水位监测+温度+蜂鸣器+补水水泵+加热器+WIFI

2.2、功能介绍

（1）WiFi 模块：用于连接网络，实现手机 APP 对热水器的远程控制。
（2）继电器：包含两个继电器，分别用于控制加热棒和水泵的开关。加热棒为防水设计，可放入水中；水泵用于给热水器注水。
（3）温度传感器：采用 DS18B20 温度传感器，为防水型，用于检测水的温度，并将温度数据上传至手机 APP。
（4）水位传感器：用于检测水位，放置时水位不能超过上面的电阻，防止损坏传感器，水位数据会上传至手机 APP。
（5）显示屏：用于实时显示温度、水位等传感器数据以及系统工作状态。
（6）蜂鸣器与 LED 灯：组成声光报警系统，用于在系统出现异常情况时进行报警。
（7）按键模块：包含 4 个按键，用于切换工作模式（远程模式、手动模式、自动模式）以及在手动模式下控制加热棒和水泵的开关等操作。

2.3、控制模式

  1. 远程模式：通过手机 APP 实现对热水器的控制，可操作加热棒开关、水泵开关，实时查看温度和水位数据，还能对温度阈值和水位阈值进行设置。
  2. 手动模式：按下第2个按键控制加热棒开关，第3个按键控制水泵开关，第3个按键无功能，通过按键切换实现对加热和注水的手动操作。
  3. 自动模式：当温度小于设定的温度阈值时，自动打开加热器；当水位小于设定的水位阈值时，自动打开水泵，实现根据阈值自动控制加热和注水的功能。

二、演示视频和实物

基于STM32的热水器控制系统-(远程+手动+自动模式)-(水位+温度检测)

 

三、软件设计流程图

四、原理图

五、主程序

#include "main.h"
short temperature;
uint8_t KeyNum;// 存储按键值
u8 t = 0;// 传感器读取时间间隔
uint16_t RTC_Time[] = {0, 0, 0};// RTC时间
uint16_t RTC_Time1[] = {7, 0, 0};// 定时时间---开
uint16_t RTC_Time2[] = {19, 0, 0};// 定时时间---关
u8 S_Mode; // 按键状态标志
u8 S_Shou_1 ;     //手动模式控制设备1
u8 S_Shou_2;     //手动模式控制设备2
u8 S_YuZhi;       //阈值设置里用的，用来切换阈值
// 其他状态标志
u8 qingping = 1;   //清屏标志
u8 S_ShiShi_Time_1;     //设置实时时间用，用来切换时间显示和设置时间
u8 S_ShiShi_Time_2;    //设置实时时间用，用来切换设置的时分秒
u8 S_DingShi_Switch;    //设置定时时间里用到，切换时分秒
u32 WenYu = 200;
// 定义传感器数据和阈值结构体变量
SensorDataAndThreshold sensorData;

// 初始化相关硬件和机智云
void System_Init()
{
    NVIC_PriorityGroupConfig(NVIC_PriorityGroup_2); // 设置NVIC中断分组2:2位抢占优先级，2位响应优先级
    uart_init(9600);       // 串口初始化为9600
    delay_init();      // 延时函数初始化
    LED_Init();            // 初始化与LED连接的硬件接口
    DHT11_Init();
    Buzzer_Init();             // 外设初始化
    OLED_Init();
    Key_Init();
    AD_Init();
    MyRTC_Init();
    MY_Gizwits_Init();   // 机智云初始化
    Serial2_Init();   //串口2初始化(语音识别模块)
    // 初始化传感器阈值


    while (DS18B20_Init()) //DS18B20初始化
    {
        printf("ds18b20 success!");
        delay_ms(200);
    }
    sensorData.TempYu = 35;
    sensorData.ShuiWeiYu = 30;

}

int main(void)
{
    System_Init();
    unsigned int num=0;
    while (1)
    {
        userHandle();    // 数据上传
        gizwitsHandle((dataPoint_t *)&currentDataPoint);   // 后台处理，必须放在while里

        ReadSensorData();
        HandleModes();
			
			  PID_Calc();   //PID计算
				num=(((pid.OUT*PERIOD)/pid.pwmcycle)-1);   //计算占空比
		    TIM_SetCompare2(TIM3,num);
    }
}

// 读取传感器数据
void ReadSensorData()
{
    if (t % 10 == 0)    //每100ms读取一次
    {
        temperature = DS18B20_Get_Temp();
        sensorData.temp = temperature;
    }
    delay_ms(10);
    t++;
}

// 处理不同模式
void HandleModes()
{
    KeyNum = Key_GetNum();
    if (KeyNum == 1 && DebounceKey(1))
    {
        qingping = 0;
        S_Shou_2 = 2;            //每次初始化手动模式的标志，这样进入手动模式是一样的
        S_Mode = (S_Mode + 1) % 3;
    }
    switch (S_Mode)
    {
    case 0: // 远程模式
        if (qingping == 0)
        {
            OLED_Clear();
            qingping = 1;
            BU_OFF();
            RE_OFF();
            Buzzer_OFF();
        }
        TimeRead();
        ChuangGan();
        OLED_ShowChinese(1, 7, 49);
        OLED_ShowChinese(1, 8, 50);
        break;
    case 2: // 自动模式
        OLED_ShowChinese(1, 7, 51);
        OLED_ShowChinese(1, 8, 52);
        TimeRead();
        zhidong();
        ChuangGan();
        break;
    case 1: // 手动模式
        OLED_ShowChinese(1, 7, 18);
        OLED_ShowChinese(1, 8, 52);
        TimeRead();
        ChuangGan();
        shoudong();
        break;
    case 3: // 阈值设置
        if (qingping == 0)
        {
            OLED_Clear();
            qingping = 1;
        }
        TimeRead();
        YuZhiSet();
        break;
    }
}


// 手动模式函数
void shoudong()
{
    if (qingping == 0)
    {
        OLED_Clear();
        qingping = 1;
        BU_OFF();
        RE_OFF();
        Buzzer_OFF();
    }
    if (KeyNum == 3 && DebounceKey(3))
    {
        S_Shou_1 = (S_Shou_1 + 1) % 2;
    }
    if (S_Shou_1 == 1)
    {
        BU_ON(); // 外设操作
    }
    if (S_Shou_1 == 0)
    {
        BU_OFF();// 外设操作
    }
    if (KeyNum == 2 && DebounceKey(2))
    {
        S_Shou_2 = (S_Shou_2 + 1) % 2;
    }
    if (S_Shou_2 == 1)
    {
        RE_ON(); // 外设操作
    }
    if (S_Shou_2 == 0)
    {
        RE_OFF(); // 外设操作
    }
}

// 自动模式函数
void zhidong()
{
    if (qingping == 0)
    {
        OLED_Clear();
        qingping = 1;
        BU_OFF();
        RE_OFF();
        Buzzer_OFF();
    }
    if (temperature < WenYu)
    {
        RE_ON();Buzzer_Turn();
    }
    else
    {
        RE_OFF();Buzzer_OFF();
    }
    if (sensorData.ShuiWei < sensorData.ShuiWeiYu)
    {
        BU_ON();
        Buzzer_Turn();
    }
    else
    {
        BU_OFF();
        Buzzer_OFF();
    }

    if (KeyNum == 2 && DebounceKey(2))
    {
        S_YuZhi = (S_YuZhi + 1) % 1;
    }
    switch (S_YuZhi)
    {
    case 0:
        if (KeyNum == 3) WenYu += 10;
        if (KeyNum == 4) WenYu -= 10;
        break;
    }
}

// 设置阈值函数
void YuZhiSet()
{
    if (qingping == 0)
    {
        OLED_Clear();
        qingping = 1;
    }
    zhidong();
//    OLED_ShowChinese(1, 3, 72);
//    OLED_ShowChinese(1, 4, 73);
//    OLED_ShowChinese(1, 5, 74);
//    OLED_ShowChinese(1, 6, 75);
//    OLED_ShowString(2, 1, "W:");
//    OLED_ShowNum(2, 3, sensorData.TempYu, 2);
//    OLED_ShowString(2, 7, "S:");
//    OLED_ShowNum(2, 9, sensorData.HumiYu, 2);
//    OLED_ShowString(3, 1, "ZhongLiang:");
//    OLED_ShowNum(3, 12, sensorData.ZhongYu, 4);

//    if (KeyNum == 2 && DebounceKey(2))
//    {
//        S_YuZhi = (S_YuZhi + 1) % 4;
//    }
//    switch (S_YuZhi)
//    {
//    case 0:
//        if (KeyNum == 3) sensorData.TempYu++;
//        if (KeyNum == 4) sensorData.TempYu--;
//        break;
//    case 1:
//        if (KeyNum == 3) sensorData.HumiYu++;
//        if (KeyNum == 4) sensorData.HumiYu--;
//        break;
//    case 2:
//        if (KeyNum == 3) sensorData.ZhongYu += 100;
//        if (KeyNum == 4) sensorData.ZhongYu -= 100;
//        break;
//    }
}


// 定时模式函数
void DingShiMoShi()
{
    if (qingping == 0)
    {
        OLED_Clear();
        qingping = 1;
    }
    // 定时模式判断
    if ((MyRTC_Time[3] == RTC_Time1[0]) && (MyRTC_Time[4] == RTC_Time1[1]) && (MyRTC_Time[5] == RTC_Time1[2]))
    {
        // 外设操作
    }
    if ((MyRTC_Time[3] == RTC_Time2[0]) && (MyRTC_Time[4] == RTC_Time2[1]) && (MyRTC_Time[5] == RTC_Time2[2]))
    {
        // 外设操作
    }
    // 显示定时时间
    OLED_ShowChinese(3, 1, 31);
    OLED_ShowString(3, 3, ":");
    OLED_ShowNum(3, 5, RTC_Time1[0], 2);
    OLED_ShowString(3, 7, ":");
    OLED_ShowNum(3, 8, RTC_Time1[1], 2);
    OLED_ShowString(3, 10, ":");
    OLED_ShowNum(3, 11, RTC_Time1[2], 2);
    OLED_ShowChinese(4, 1, 32);
    OLED_ShowString(4, 3, ":");
    OLED_ShowNum(4, 5, RTC_Time2[0], 2);
    OLED_ShowString(4, 7, ":");
    OLED_ShowNum(4, 8, RTC_Time2[1], 2);
    OLED_ShowString(4, 10, ":");
    OLED_ShowNum(4, 11, RTC_Time2[2], 2);

    // 修改定时时间操作
    if (KeyNum == 2 && DebounceKey(2))
    {
        S_DingShi_Switch = (S_DingShi_Switch + 1) % 6;
    }
    switch (S_DingShi_Switch)
    {
    case 0: // 时
        if (KeyNum == 3) RTC_Time2[0]++;
        if (KeyNum == 4) RTC_Time2[0]--;
        break;
    case 1: // 分
        if (KeyNum == 3) RTC_Time2[1]++;
        if (KeyNum == 4) RTC_Time2[1]--;
        break;
    case 2: // 秒
        if (KeyNum == 3) RTC_Time2[2]++;
        if (KeyNum == 4) RTC_Time2[2]--;
        break;
    case 3: // 时
        if (KeyNum == 3) RTC_Time1[0]++;
        if (KeyNum == 4) RTC_Time1[0]--;
        break;
    case 4: // 分
        if (KeyNum == 3) RTC_Time1[1]++;
        if (KeyNum == 4) RTC_Time1[1]--;
        break;
    case 5: // 秒
        if (KeyNum == 3) RTC_Time1[2]++;
        if (KeyNum == 4) RTC_Time1[2]--;
        break;
    }
}

void YuYingMode()   //先说小杰唤醒，然后说打开窗户和关闭窗户
{
    if (qingping == 0)
    {
        OLED_Clear();
        qingping = 1;
    }
    if (Serial2_RxFlag == 1)        //串口接收到数据包的标志位，若是收到数据包，会置1
    {
        if (strcmp(Serial2_RxPacket, "JIASHI_ON") == 0)
        {
            // 外设操作
        }
        else if (strcmp(Serial2_RxPacket, "JIASHI_OFF") == 0)
        {
            // 外设操作
        }
        Serial2_RxFlag = 0; //将标志位清零，不清零就接收不到下一个数据包了
    }
}


// 机智云初始化函数
void MY_Gizwits_Init(void)
{
    TIM3_Int_Init(9, 7199); // 1MS系统定时
    usart3_init(9600); // WIFI初始化
    memset((uint8_t *)&currentDataPoint, 0, sizeof(dataPoint_t)); // 设备状态结构体初始化
    gizwitsInit(); // 环形缓冲区初始化
    gizwitsSetMode(2);   // 设置模式
    userInit();
}

// 按键消抖函数
uint8_t DebounceKey(uint8_t key)
{
    delay_ms(20);
    return KeyNum == key;
}


// 设置时间函数
void TimeSet()
{
    if (KeyNum == 2 && DebounceKey(2))
    {
        S_ShiShi_Time_1 = (S_ShiShi_Time_1 + 1) % 3;
    }
    if (S_ShiShi_Time_1 == 0)   // 时间显示模式
    {
        MyRTC_ReadTime();
        OLED_ShowNum(1, 5, MyRTC_Time[3], 2);    // 时
        OLED_ShowString(1, 7, ":");
        OLED_ShowNum(1, 8, MyRTC_Time[4], 2);    // 分
        OLED_ShowString(1, 10, ":");
        OLED_ShowNum(1, 11, MyRTC_Time[5], 2);   // 秒
        RTC_Time[0] = MyRTC_Time[3];
        RTC_Time[1] = MyRTC_Time[4];
        RTC_Time[2] = MyRTC_Time[5];
    }
    else if (S_ShiShi_Time_1 == 1)     // 修改时间
    {
        if (KeyNum == 5 && DebounceKey(5))
        {
            S_ShiShi_Time_2 = (S_ShiShi_Time_2 + 1) % 3;
        }
        switch (S_ShiShi_Time_2)
        {
        case 0: // 修改时
            if (KeyNum == 4)
            {
                RTC_Time[0] = (RTC_Time[0] + 1) % 24; // 加 1 后取模 24，确保在 0 - 23 范围内
            }
            if (KeyNum == 3)
            {
                if (RTC_Time[0] == 0)
                {
                    RTC_Time[0] = 23; // 当为 0 时，减操作变为 23
                }
                else
                {
                    RTC_Time[0]--;
                }
            }
            OLED_ShowNum(1, 5, RTC_Time[0], 2);  // 时
            break;
        case 1: // 修改分
            if (KeyNum == 4)
            {
                RTC_Time[1] = (RTC_Time[1] + 1) % 60; // 加 1 后取模 60，确保在 0 - 59 范围内
            }
            if (KeyNum == 3)
            {
                if (RTC_Time[1] == 0)
                {
                    RTC_Time[1] = 59; // 当为 0 时，减操作变为 59
                }
                else
                {
                    RTC_Time[1]--;
                }
            }
            OLED_ShowNum(1, 8, RTC_Time[1], 2);  // 分
            break;
        case 2: // 修改秒
            if (KeyNum == 4)
            {
                RTC_Time[2] = (RTC_Time[2] + 1) % 60; // 加 1 后取模 60，确保在 0 - 59 范围内
            }
            if (KeyNum == 3)
            {
                if (RTC_Time[2] == 0)
                {
                    RTC_Time[2] = 59; // 当为 0 时，减操作变为 59
                }
                else
                {
                    RTC_Time[2]--;
                }
            }
            OLED_ShowNum(1, 11, RTC_Time[2], 2);  // 秒
            break;
        }
    }
    else if (S_ShiShi_Time_1 == 2)
    {
        MyRTC_Time[3] = RTC_Time[0];
        MyRTC_Time[4] = RTC_Time[1];
        MyRTC_Time[5] = RTC_Time[2];
        MyRTC_SetTime();
        S_ShiShi_Time_1 = 0;
    }
}

// 读取时间函数
void TimeRead()
{
    MyRTC_ReadTime();
    OLED_ShowNum(1, 5, MyRTC_Time[3], 2);    // 时
    OLED_ShowString(1, 7, ":");
    OLED_ShowNum(1, 8, MyRTC_Time[4], 2);    // 分
    OLED_ShowString(1, 10, ":");
    OLED_ShowNum(1, 11, MyRTC_Time[5], 2);   // 秒
}


// 显示传感器信息
void ChuangGan()
{
    OLED_ShowChinese(2, 1, 26);
    OLED_ShowChinese(2, 2, 28);
    OLED_ShowString(2, 5, ":");
    if (temperature < 0)
    {
        OLED_ShowString(2, 6, "-");     //显示负号
        temperature = -temperature;                 //转为正数
    }
    else OLED_ShowString(2, 6, " ");        //去掉负号
    OLED_ShowNum(2, 7, temperature / 10, 2);
    OLED_ShowString(2, 9, ".");
    OLED_ShowNum(2, 10, temperature % 10, 1);

		
    OLED_ShowString(4, 1, "W:");
    OLED_ShowNum(4, 3,  WenYu / 10, 3);
}

六、总结

本文介绍了一个基于STM32的智能热水器控制系统设计方案。系统采用STM32F103C8T6作为主控芯片，配备OLED显示屏、DS18B20温度传感器、水位传感器、WiFi模块等硬件，实现水温监测、水位检测、远程控制等功能。系统支持三种工作模式：远程模式通过手机APP控制；手动模式通过按键操作；自动模式根据设定阈值自动调节水温与水位。软件设计采用模块化编程，包括传感器数据采集、模式切换、外设控制等模块。该系统实现了热水器的智能化管理，具有操作简便、功能完善等特点。

 七、资料内容

# mongodb # 数据库 # 语音识别 # 人工智能 # 单片机 # 嵌入式硬件 # stm32
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