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编号：
T3972402M
设计简介：
本设计是基于单片机的液位检测与控制系统 ，主要实现以下功能：
通过超声波模块检测液位
可以通过按键设置液位阈值，切换模式，手动控制水泵
自动模式下，低于水位下限自动加水，高于水位上限自动排水
通过OLED可以显示液位高低、模式以及阈值
通过WiFi模块连接手机，可以通过手机设置阈值以及控制水泵开关
电源： 5V
传感器：超声波测距模块
显示屏：OLED12864
单片机：STM32F103C8T6
执行器：水泵（N-MOS），蜂鸣器
人机交互：独立按键，WiFi模块（ESP8266）
标签：STM32、OLED12864、HC-SR04、ESP8266、N-MOS
题目扩展：基于物联网的水塔水位系统，基于物联网的油位检测系统，基于单片机的河流水位系统
基于 STM32 的液位检测与控制系统设计与实现
一、主控部分
核心：STM32 单片机
功能：获取输入数据、内部处理、控制输出
二、输入部分
- 超声波测距模块：检测水体的水位值，获取实时液位数据
- 独立按键：用于设置目标水位、切换系统运行模式、调节设备功率
- 供电电路：为整个液位检测与控制系统供电
三、输出部分
- OLED 显示模块：显示目标液位、当前液位、进水 / 排水状态及系统运行模式
- MOS 管控制模块（两个）：分别控制进水水泵和排水水泵的运行，调节液位
- 蜂鸣器报警模块：当水位高于设定阈值或低于设定阈值时，触发蜂鸣器报警提醒
- WIFI 模块：通过该模块将检测到的液位数据上传至云平台，实现远程数据监控
第 5 章 实物调试
5.1 整体实物构成
该设计的主要硬件包括单片机，作为核心处理单元，负责处理各类数据与控制指令；超声波测距模块，用于检测液位等距离信息；WiFi 模块，实现无线通信功能，方便远程操控；电源模块，为整个系统提供稳定电力；还有按键、蜂鸣器、显示屏等部件，分别用于操作输入、报警提示以及信息显示。
焊接流程方面，先准备好焊接工具和材料，如电烙铁、焊锡丝等，清洁电路板焊接点。接着对照电路图，从低引脚数、小尺寸的元件开始焊接，比如先焊接电阻、电容等，再焊接芯片等复杂元件，焊接时确保引脚与焊盘对齐，适量添加焊锡，保证焊点圆润、光滑且无虚焊。
焊接注意事项有，控制电烙铁温度，避免温度过高损坏元件；焊接过程中注意静电防护，可使用防静电手环等设备；焊接完成后，仔细检查焊点，防止出现虚焊、短路等情况，还需清理电路板上多余的助焊剂等残留物。整体实物如图 5-1 所示：
图 5-1 整体实物图
5.2 显示功能测试
该电路板上的显示屏能直观呈现液位控制系统的关键信息。当前屏幕显示 “水位：30”，表明其可实时反馈水位数据，方便用户清晰了解当前液位高度；“模式：手动” 显示当前系统处于手动操作模式，用户能知晓当前操作方式，进而选择是否切换模式；“状态：关闭” 则告知用户当前水泵等执行设备的工作状态，便于用户及时进行开启或关闭等操作，从而实现对液位系统的有效监控和管理。显示功能图如下图 5-2 所示。
图 5-2 显示功能图
5.3 按键功能测试
该液位控制系统的按键具备多样化功能。按键 1 负责切换显示界面，满足不同信息查看需求；按键 2 在界面 1 可使水位最小值 + 1，界面 2 则让水位最大值 + 1，用于灵活设定水位阈值；按键 3 按下后，水位最小值 - 2、最大值 - 1，进一步调节阈值；按键 4 每按一次，水泵功率 + 1，能按需调整水泵工作强度，通过这些按键操作，可精准控制液位系统的参数与运行状态。按键功能测试如下图 5-3 所示：
图 5-3 按键功能测试图
第 6 章 软件调试
6.1 软件介绍
Proteus 8.15 是一款由 Labcenter Electronics 开发的电子设计自动化（EDA）软件。它集电路仿真、PCB 设计和微控制器调试于一体，广泛应用于嵌入式系统开发等领域。该软件拥有丰富元件库，包含超 50000 种元器件，支持模拟 / 数字电路协同仿真，集成逻辑分析仪等虚拟仪器。它还内置 8051、ARM 等微控制器模型，支持与 Keil 等编译器联调。此外，Proteus 8.15 可实现从原理图到 PCB 的自动布局布线，并生成 3D 模型。其界面直观，支持工具栏和快捷键个性化定制，还提供电压探针等调试工具，方便用户分析电路行为。软件如图 6-1 所示：
图 6-1 整体实物图
6.2 显示功能测试
按键功能丰富，按键 1 用于切换界面；按键 2 在界面 1 时可使水位最小值加 1，在界面 2 时让水位最大值加 1；按键 3 能让水位最小值减 2、水位最大值减 1；按键 4 可实现水泵功率加 1，通过这些按键操作，可灵活设置水位相关参数以及调节水泵功率。按键功能图如下图 6-2 所示。
图 6-2 按键功能图
6.3 阈值设置功能测试
按键功能丰富，按键 1 用于切换界面；按键 2 在界面 1 时可使水位最小值加 1，在界面 2 时让水位最大值加 1；按键 3 能让水位最小值减 2、水位最大值减 1；按键 4 可实现水泵功率加 1，通过这些按键操作，可灵活设置水位相关参数以及调节水泵功率。阈值设置功能测试如下图 6-3 所示：
图 6-3 阈值设置功能测试图
设计说明书部分资料如下
设计摘要：
在当今众多工业生产及日常生活场景中，液位的准确检测与有效控制起着至关重要的作用，例如水塔水位管理、化工液体存储监控等。然而，目前部分液位控制系统存在功能单一、自动化程度不足以及缺乏便捷远程操控手段等问题。
基于此，本课题聚焦于基于单片机的液位检测与控制系统展开研究。采用超声波传感器模块实现高精度液位数据采集，以STM32单片机作为核心控制单元，搭配继电器模块控制水泵工作，同时融入ESP8266WiFi模块，使其能通过手机APP实现手动控制，方便用户远程操作。并且设有自动模式，可依据水位高低自动进行抽水或加水操作，还通过OLED显示直观呈现水位信息。本研究旨在提升液位控制的自动化与智能化水平，增强系统的实用性与便捷性，对提高相关领域的液位管理效率有着重要意义。
关键词：液位管理；单片机；远程操作
字数：10000+
目录：
第1章 绪论
1.1 研究背景与意义
1.2 国内外研究现状
1.3 研究内容与方法
1.4 论文章节安排
第2章 系统总体分析
2.1 系统总体框图
2.2系统主控方案选型
2.3通信模块选择
2.4显示模块选择
2.5测距模块选择
第3章 系统电路设计
3.1 系统总体电路组成
3.2 主控电路设计
3.3 电源电路设计
3.4超声波测距模块电路设计
3.5 通信模块电路设计
第4章 系统软件设计
4.1 系统软件介绍
4.2 主程序流程图
4.3按键函数流程设计
4.4显示函数流程设计
4.5处理函数流程设计
第5章 实物调试
5.1 整体实物构成
5.2 显示功能测试
5.3 按键功能测试
第6章 软件调试
6.1 软件介绍
6.2 显示功能测试
6.3 阈值设置功能测试
第7章 总结
参考文献
致谢
