基于stm32的简易水情检测系统设计

基于stm32的简易水情检测系统设计

目录

第1章绪论 (4)

1．1课题研究的目的及意义 (4)

1．2课题研究的国内外发展现状 (4)

1．3本课题的主要内容 (5)

1．4论文结构安排 (6)

第2章PH传感器检测模块 (7)

2．1 PH检测传感器的组成 (7)

2.1.1 PH复合电极 (7)

2.2.2 PH传感器 (7)

2．2 PH传感器的工作原理图 (8)

2．3 PH工作原理 (8)

第3章系统整体设计 (11)

3．1系统方案论证 (11)

3.1.1微处理器的论证与选择 (11)

3.1.2液晶显示模块的论证与选择 (11)

3.1.3超声波检测模块的论证与选择 (12)

3.1.4温度检测模块的选择 (12)

3.1.5串口通信的论证与选择 (12)

3．2系统电路设计的指标 (13)

3.2.1系统框架 (13)

3.2.2超声波测距子系统框图 (13)

3.2.3 PH检测子系统框图 (13)

3.2.4温度检测子系统框图 (13)

第4章系统硬件电路的构成 (14)

4．1 STM32F407VET6最小系统 (14)

4．2水位传感器 (14)

4．3温度传感器 (16)

4．4 RS-232串口通信模块 (17)

4．5液晶显示模块 (17)

第5章系统软件的设计 (18)

5．1程序编程软件 (18)

5．2程序编程软件 (18)

5．2 .1程序功能描述 (18)

5．2 .2程序的软件设计思路 (19)

5．3 ADC程序编程软件 (19)

5．4温度采集模块编程 (19)

5．5水位采集模块编程 (20)

5．6 PH值采集模块编程 (20)

5．7显示模块编程 (21)

5．8串口通信模块编程 (22)

第6章系统调试与数据测量 (23)

6．1测试条件与仪器 (23)

6.1.1测试条件 (23)

6.1.2测试仪器 (23)

6．2测试数据及结果分析 (23)

6.2.1测试数据 (23)

6.2.2测试分析与结论 (24)

结语 (25)

第1章绪论

1．1课题研究的目的及意义

自我国改革开放以来，水情检测系统设计获得越来越多其他行业的关注和重视。无论是国内还是国外都有研究显著说明，此设计中测量待测液体中的PH 值测量、水位测量、水温测量已经逐渐往“高科技”方向发展。简易水情检测系统设计现如今主要可以应用于规模大的水厂、长江漓江等流域的水文资源局、农村和城市的水库、中华人民共和国水利部，比如水文遥测系统、水雨情自动监测系统、水位报警器等。主要进行雨量水情、防汛和饮用水PH监控等信息的预警等，也普遍应用于污水处理厂对农药废水、酿造行业废水、化学肥料废水等进行水情检测，使其能够安全的排入江河湖海让水系动物像鱼类不受到污染。

21世纪的现在，中华人民共和国到处都在经历严重的洪涝灾害，对于网络爆炸的时代，兴起了“城市看海”的网络热词。无论是山体滑坡还是城市内涝，中国许多城市的居民的出行和日常生活都受到严重的影响。如果想让“看海”这样的情况消失的话，本次设计就得用一些现在国际上先进的高科技技术来预防并使它得到控制，这也是与水情管理部门存在着密不可分的关系。在能购买到水情检测系统的平台，它们的标价大多数价格昂贵，一般不能集水位，水温，水的PH值测量等功能融为一体，这一现状使很多公司想扭转水利建设明显滞后的局面。如果想要对水情情况进行实时的数据采集、存储和传输，那么简易水情检测系统设计就要运用21世纪比较高科技的技术，使其能够解决小溪、河流和水库的洪水预测与防洪调度，然后使得人们能够提前预防洪水以及发生洪水后有一定的应对能力。

预计到2025年，基本可以建成防洪减灾的简易水情检测系统，使其在农民的田地灌溉以及预防洪灾也可以发挥很大的作用。所以就必须加强对水情检测系统的技术钻研力度和创新发明。总而言之, 大力发展水情检测系统技术, 设计一个高级先进的简易水情检测系统, 对提高水利部门在防汛、防洪方面的工作质量和效率具有十分重要的意义。

1．2课题研究的国内外发展现状

据我阅读许多国外资料了解到，美利坚共和国在简易水情检测设计方面比较

重视。世界上最早开始着手研究这个设计的国家是美国和日本。在水情情况检测的历史发展历程中，首次在市面上出现的产品是来自美国的SM公司与其国家的天然气局一起合作生产的一款名为“水情自动测报”的检测设备。随着技术的逐渐往高处走，此系统也是一样，这个系统由低性能到高性能，而且功能更加稳定。1970年之后，红外线遥控设备、远程监控技术在全世界得到广泛的应用。1980年之后，世界上有许多家公司都研发了一些很厉害的产品，使得水情检测系统可以在水文监测、水情测报、河道观测、农田小气象观测、环保监测、大坝安全监测、山洪地质灾害预警、城市饮水安全监测、水产养殖等领域应用，也可以给予给排水工程师在水利工程中提高帮助。

在我国，刚开始是为了水库工作的方便所以让工程师研究一个可以应用于水库的水情检测简易水情检测系统。但是由于当时的旧中国各方面都比较落后，资金方面又跟不上，导致测量的误差较大，不能应用。到了1980年，我国渐渐开始崛起,并用较快的速度改进了国家的技术基础,自主开发设计了属于自己的水情自动监测系统。新中国于1986年将此设计投入运行，使得水情检测技术在20世纪的最后十年发展迅速，这一段时间被称作是最快的时期。此外，铁路、互联网、工业网络也开始陆续建成，中国逐渐进步。简易水情检测系统设计从开始到成型经历了十几年的发展过程，特别是近几年，我国的水情自动监测系统有了不小的发展。系统的功能由最初的能够测量出水位高度、水酸碱度、水温测量，发展到现如今能够满足测量很多种水利工程中的数据。此系统将持续创新，简易水情检测系统设计可以实时监控一些人不能靠近的犄角旮旯或者没有人监控的场景。不断的去改进和创造先进的产品支持水利有关工作，为我国的天气预报、防洪减灾事业做出它应有的贡献。

1．3本课题的主要内容

由系统功能可得，本系统是一个可应用于实际生活的简易水情检测系统，主要包括以下几个设计内容:

（1）水情数据采集：STM32主控芯片可以连接到外围硬件电路中的多个传感器,准确且实时地进行采集所在地方水情（水温、水位、PH）数据；

（2）数据显示：将进行采集所在地方水情（水温、水位、PH）数据显示在屏幕上，在屏幕上分两行显示“水情检测系统”等字并显示实时时间；

（3）数据传输：对采集的数据进行远程传输即对检测到的几个数据以及实