1、项目简介
1.1 系统构成
本设计由STM32单片机+蜂鸣器报警电路+OLED显示电路+水位监测电路+TSW-30浑浊度监测电路+电源电路组成。
1.2 系统功能
- 1、 通过stm32单片机，实时水位、浑浊度数据，并将数据实时显示在OLED液晶显示屏上。
- 2、水位超过设置的阈值，蜂鸣器报警
- 3、浑浊度超过设置的阈值，蜂鸣器报警
2、部分电路设计
2.1 stm32f103c8t6单片机最小系统电路设计
STM32F103C8T6是一款由意法半导体公司（ST）推出的基于Cortex-M3内核的32位微控制器，硬件采用LQFP48封装。
具体参数为：
- 64K x 8bit的Flash
- 20K x 8bit的SRAM
- 37个GPIO，分别为PA0-PA15、PB0-PB15、PC13-PC15、PD0-PD1
- 2个12bit ADC合计12路通道，外部通道：PA0到PA7以及PB0到PB1
- 内部通道：温度传感器通道ADC_Channel_16和内部参考电压通道ADC_Channel_17
- 4个16bit定时器/计数器，分别为TIM1、TIM2、TIM3、TIM4
- 2个看门狗定时器（独立看门狗IWDG、窗口看门狗WWDG）
- 1个24bit向下计数的滴答定时器systick
- 2个IIC，2个SPI，3个USART，1个CAN
- 内部8MHz时钟HSI最高可倍频到64MHz，外部8MHz时钟HSE最高可倍频到72MHz
Cortex-M3是ARM公司推出的基于ARMv7架构的MCU内核，ST公司在此内核的基础上完成了USART、DMA、GPIO等外围电路的设计。
STM32单片机最小系统电路由复位电路、时钟电路和电源电路。拥有这三部分电路后，单片机即可正常工作。
单片机最小系统原理图如下图所示：
实物图：
2.2 OLED液晶显示电路设计
IIC-OLED模块是一种高品质、高性能的显示屏，采用了有机发光二极管（OLED）技术，通过四个针脚控制电源和信号来实现对显示内容的控制。该模块具有以下特点：
- 低功耗：OLED技术具有自发光特性，因此相比其他类型的显示屏，该模块具有更低的功耗，延长了电池寿命。
- 高可靠性：该模块采用了高品质的材料和工艺，严格把控生产流程，保证了产品的稳定性和可靠性，适用于各种环境下的使用。
- 简单易用：该模块通过四个针脚进行控制，接口简单，易于集成到各种设备中。
OLED的定义和优势：
- OLED，即有机发光二极管（Organic Light-Emitting Diode），又称为有机电激光显示（Organic Electroluminesence Display， OELD）。OLED由于同时具备自发光，不需背光源、对比度高、厚度薄、视角广、反应速度快、可用于挠曲性面板、使用温度范围广、构造及制程较简单等优异之特性，被认为是下一代的平面显示器新兴应用技术。
- LCD都需要背光，而OLED不需要，因为它是自发光的。这样同样的显示，OLED效果要来得好一些。以目前的技术，OLED的尺寸还难以大型化，但是分辨率确可以做到很高。
电路设计
OLED模块实物图：
2.2 蜂鸣器报警电路设计
- 蜂鸣器是一种将电信号转换成声音信号的器件。按驱动方式分类，可以分为有源蜂鸣器和无源蜂鸣器。有源蜂鸣器内部自带震荡源，通直流电就能发声。无源蜂鸣器内部不带震荡源，需要控制震荡脉冲的频率，就能发出不同频率声音。
- 电路图如下：
- 蜂鸣器实物图
2.3 浑浊度检测传感器（TSW-30）
- TS 浊度传感器是 GE 公司开发的一种专门用于家电产品的低成本传感器，该模块价格低廉、使用方便、测量精度高可以用于洗衣机、洗碗机等产品的水污浊程度的测量；也可以用于工业现场控制，环境污水采集等需要浊度检测控制的场合。
- 这款浊度传感器利用光学原理，通过溶液中的透光率和散射率来综合判断浊度情况。传感器内部是一个红外线对管，当光线穿过一定量的水时，光线的透过量取决于该水的污浊程度，水越污浊，透过的光就越少。光接收端把透过的光强度转换为对应的电流大小，透过的光多，电流大，反之透过的光少，电流小。浊度传感器模块将传感器输出的电流信号转换为电压信号，通过单片机进行AD 转换数据处理。
- 该款模块具有模拟量和数字量输出接口。模拟量可通过单片机 A/D 转换器进行采样处理，以获知当前水的污浊度。数字量可通过模块上的电位器调节触发阈值，当浊度达到设置好的阈值后，D1 指示灯会被点亮，传感器模块输出由高电平变成低电平，单片机通过监测电平的变化，判断水的浊度是否超标，从而预警或者联动其他设备。
电路图：
- TS-300B浑浊度模块实物图：
3、部分代码展示
3.1 OLED的初始化
//OLED的初始化 void OLED_Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOB, ENABLE); //使能A端口时钟 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_6; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_OD; //推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速度50MHz GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //初始化PA0,1 GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_6); GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_7; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_Out_PP; //推挽输出 GPIO_InitStructure.GPIO_Speed = GPIO_Speed_50MHz;//速度50MHz GPIO_Init(GPIOB, &GPIO_InitStructure); //初始化PA2 GPIO_SetBits(GPIOB,GPIO_Pin_7); // OLED_RES_Clr(); // delay_ms(200); // OLED_RES_Set(); OLED_WR_Byte(0xAE,OLED_CMD);//--turn off oled panel OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//---set low column address OLED_WR_Byte(0x10,OLED_CMD);//---set high column address OLED_WR_Byte(0x40,OLED_CMD);//--set start line address Set Mapping RAM Display Start Line (0x00~0x3F) OLED_WR_Byte(0x81,OLED_CMD);//--set contrast control register OLED_WR_Byte(0xCF,OLED_CMD);// Set SEG Output Current Brightness OLED_WR_Byte(0xA1,OLED_CMD);//--Set SEG/Column Mapping 0xa0左右反置 0xa1正常 OLED_WR_Byte(0xC8,OLED_CMD);//Set COM/Row Scan Direction 0xc0上下反置 0xc8正常 OLED_WR_Byte(0xA6,OLED_CMD);//--set normal display OLED_WR_Byte(0xA8,OLED_CMD);//--set multiplex ratio(1 to 64) OLED_WR_Byte(0x3f,OLED_CMD);//--1/64 duty OLED_WR_Byte(0xD3,OLED_CMD);//-set display offset Shift Mapping RAM Counter (0x00~0x3F) OLED_WR_Byte(0x00,OLED_CMD);//-not offset OLED_WR_Byte(0xd5,OLED_CMD);//--set display clock divide ratio/oscillator frequency OLED_WR_Byte(0x80,OLED_CMD);//--set divide ratio, Set Clock as 100 Frames/Sec OLED_WR_Byte(0xD9,OLED_CMD);//--set pre-charge period OLED_WR_Byte(0xF1,OLED_CMD);//Set Pre-Charge as 15 Clocks & Discharge as 1 Clock OLED_WR_Byte(0xDA,OLED_CMD);//--set com pins hardware configuration OLED_WR_Byte(0x12,OLED_CMD); OLED_WR_Byte(0xDB,OLED_CMD);//--set vcomh OLED_WR_Byte(0x30,OLED_CMD);//Set VCOM Deselect Level OLED_WR_Byte(0x20,OLED_CMD);//-Set Page Addressing Mode (0x00/0x01/0x02) OLED_WR_Byte(0x02,OLED_CMD);// OLED_WR_Byte(0x8D,OLED_CMD);//--set Charge Pump enable/disable OLED_WR_Byte(0x14,OLED_CMD);//--set(0x10) disable OLED_Clear(); OLED_WR_Byte(0xAF,OLED_CMD); }
3.2 TSW-30浑浊度传感器初始化
void TSW30Init(void) { GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure; RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE ); //使能ADC1通道时钟 //PA0 作为模拟通道输入引脚 GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0; GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN; //模拟输入引脚 GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure); }
3.3 获取水位传感器电压值
//读取水位传感器的电压值 float WaterGetValueV(void) { uint16_t value = 0; float water_v = 0; value = Get_Adc_Average(WATER_ADC_CH1,WATER_READ_TIMES); //读取ADC值 water_v = (float)value * (3.3 / 4096); return water_v; }
