视频展示

一、功能设计

1、主控单元功能

主控单元以 STM32F103C8T6 单片机核心板为核心，承担系统核心控制与数据处理职责，具体功能如下：

• 数据接收与解析：实时接收 PH 酸碱度、浑浊度、温度（DS18B20）传感器的模拟 / 数字信号，通过内置 AD 转换器转换并解析为可识别的 PH 值、浑浊度值、温度值。

• 阈值管理与判断：存储水质参数阈值，对比实时检测数据与阈值，超出阈值时触发相应提示（如 LED 灯状态变化）。

• 外设驱动控制：驱动 0.9 寸 OLED 显示屏显示数据，控制 WiFi 模块（ESP8266）传输数据，响应按键指令切换 OLED 界面、修改阈值。

2、感知系统功能

感知系统由 PH 酸碱度传感器、浑浊度传感器、DS18B20 温度传感器组成，功能如下：

• PH 值采集：实时采集水体 PH 值，范围覆盖常见水质检测场景（如 0-14），为水质酸碱度判断提供数据。

• 浑浊度采集：检测水体浑浊程度，输出对应模拟信号，反映水体洁净状态。

• 温度采集：DS18B20 传感器精准采集水温（-55℃-125℃），为水质参数的温度补偿及环境监测提供依据。

3、显示与远程传输功能

该功能实现本地数据可视化与远程监控，具体如下：

• 本地 OLED 显示：通过 I2C/SPI 协议与 STM32 连接，实时显示 PH 值、浑浊度、水温，支持按键切换至阈值修改界面，数据 1 秒 / 次刷新。

• 远程数据传输与控制：ESP8266 模块连接 STM32 与云端，将实时水质数据上传至云端；同时接收 APP / 云端下发的阈值修改指令，反馈至主控单元更新阈值。

4、APP 与云端功能

APP 与云端为远程交互核心，功能如下：

• 数据查看：APP 从云端获取实时水质数据（PH、浑浊度、温度），以数字、简单图表形式直观展示。

• 阈值控制：APP 支持手动修改水质参数阈值，指令经云端、WiFi 模块传输至 STM32，完成阈值更新。

5、系统整合功能

• 模块联动：感知系统采集数据→主控解析处理→OLED 显示 + WiFi 传至云端→APP 查看；APP 修改阈值→云端→WiFi→主控更新。

• 数据统一管理：主控对检测数据、阈值进行存储，确保 OLED 显示、云端传输的数据一致。

二、硬件选择

硬件模块	型号 / 规格	选择理由
主控单元	STM32F103C8T6 单片机核心板	性价比高，I/O 口、AD 转换功能充足，支持 SPI/I2C，满足多模块控制，开发资料丰富。
OLED 显示屏	0.9 寸 OLED 屏（I2C 接口，128×64 分辨率）	体积小、功耗低，I2C 接线简单，分辨率满足数据显示需求。
PH 酸碱度传感器	模拟量 PH 传感器（0-14PH）	检测范围覆盖常见水质，输出模拟信号适配 STM32 AD 采集，成本低。
浑浊度传感器	模拟量浑浊度传感器（0-2000NTU）	检测范围符合日常需求，模拟信号易采集，适配系统设计。
温度传感器	DS18B20 数字温度传感器	检测精度高（±0.5℃），单总线通信，接线简单，适配 STM32 控制。
WiFi 模块	ESP8266 WiFi 模块（ESP-01S）	支持 WiFi 通信，串口连接 STM32，配置简单，满足云端数据传输需求。
LED 灯	单色 LED 灯（红色）+ 限流电阻（1kΩ）	结构简单，可指示系统状态（如阈值超标时点亮），成本低。
按键	轻触按键（2 个）	用于切换 OLED 界面、确认阈值修改，操作便捷，适配系统交互需求。
电源模块	5V/2A 直流电源模块	输出稳定，满足 STM32、传感器、WiFi 模块等所有硬件的供电需求。

三、使用功能说明

1、系统启动与初始化

• 连接 5V 电源，STM32 自动启动，完成传感器、WiFi、OLED 初始化；OLED 显示 “系统初始化中...”，初始化完成后显示实时水质数据（PH、浑浊度、温度）。

• WiFi 模块自动连接预设热点，成功后 OLED 显示 “WiFi 已连接”，开始向云端传输数据。

2、水质检测功能

• 系统启动后，PH、浑浊度、DS18B20 传感器实时采集数据，经 STM32 解析后，OLED 每 1 秒刷新显示当前 PH 值（如 “PH：7.2”）、浑浊度（如 “浑浊度：50NTU”）、温度（如 “温度：25℃”）。

3、阈值修改功能

• 本地修改：按第一个按键切换 OLED 至 “阈值修改界面”，显示当前 PH、浑浊度阈值；按第二个按键调整阈值数值（如每次 ±0.1PH），调整完成后再次按第一个按键确认保存。

• 远程修改：打开 APP，进入 “阈值设置” 界面，输入目标 PH、浑浊度阈值，点击 “确认”；指令经云端、WiFi 模块传输至 STM32，完成阈值更新，OLED 同步显示新阈值。

4、数据查看功能

• 本地查看：直接观察 OLED 屏幕，实时获取 PH、浑浊度、温度数据及当前阈值。

• 远程查看：打开 APP，进入 “数据监控” 界面，实时查看云端同步的水质数据，数据 5 秒 / 次自动刷新。

5、状态指示功能

当检测到 PH 值或浑浊度超出设定阈值时，红色 LED 灯自动点亮；数据恢复正常后，LED 灯熄灭，提示用户水质异常。

四、产品展示

1、核心模块展示

• 主控模块：STM32F103C8T6 核心板固定在 PCB 板中央，板载电源灯、工作灯，电源灯常亮表示供电正常，工作灯闪烁表示系统运行正常。

• 传感器模块：PH、浑浊度传感器通过杜邦线连接 STM32 模拟量引脚，DS18B20 连接数字引脚，传感器探头可直接放入待检测水体。

• 通信与显示模块：ESP8266 模块通过串口与 STM32 连接，固定在 PCB 板边缘；0.9 寸 OLED 屏粘贴在 PCB 板正面，便于观察；4 个轻触按键位于 OLED 屏下方，操作便捷。

2、功能演示效果

• 水质检测演示：将传感器探头放入水体，OLED 快速显示当前 PH、浑浊度、温度数据，APP 同步更新；若向水体加入酸性溶液，PH 值下降，超出阈值时红色 LED 灯点亮。

• 阈值修改演示：按按键切换至阈值界面，调整 PH 阈值从 7.0 改为 6.5 并确认，OLED 显示新阈值；APP 端修改浑浊度阈值，STM32 接收后同步更新，演示远程控制功能。