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编号：

T4092405E

设计简介：

本设计是基于ESP32的水质在线监测仪设计，主要实现以下功能：

1.可通过温度传感器检测当前水温
2.可通过TDS传感器检测当前TDS值
3.可通过PH传感器检测当前PH值
4.可通过按键设置阈值
5.可通过显示屏显示当前数值
6.可通过WIFI上传至阿里云
7.电池供电，可在屏幕显示当前电量

电源： 5V
传感器：温度传感器（DS18B20）、PH传感器（ph0-14 pH）、TDS传感器（TDS Board）
显示屏：OLED12864
单片机：ESP32-C3
执行器：蜂鸣器
人机交互：独立按键

标签：ESP32-C3、OLED12864、DS18B20、ph0-14 pH、TDS Board、蜂鸣器、独立按键

题目扩展：水质监控系统、河流水质检测系统

基于 ESP32 的水质在线检测系统设计

一、主控部分

核心：ESP32 单片机

功能：获取输入数据、内部处理、控制输出

二、输入部分

1. TDS 检测模块：检测当前水体的 TDS 值（总溶解固体含量）
2. DS18B20 温度采集模块：检测当前水体的温度
3. PH 检测模块：检测当前水体的 PH 值（酸碱度）
4. 独立按键模块：用于切换系统界面、设置 PH 值与 TDS 值的监测阈值
5. 锂电池供电模块：储存电能，为系统提供备用或移动供电支持
6. 电源电路：为整个水质在线检测系统稳定供电

三、输出部分

1. OLED 显示模块：显示水体水质相关数据（如 TDS 值、水温、PH 值）、浑浊度、预设的 PH 与 TDS 阈值及系统剩余电量，同时显示阈值设置界面
2. 蜂鸣器报警模块：当检测到水体 PH 值超出设定阈值或 TDS 值异常时，触发蜂鸣器报警

第 5 章 实物调试

5.1 整体实物构成

该设计主要硬件包括 ESP32 主控芯片，负责数据处理与控制；18650 锂电池及相应电源电路，为系统供电；OLED 显示屏用于显示水温、TDS 值等监测数据；还有温度传感器、TDS 传感器等，用于采集水质相关参数，此外还有按键、蜂鸣器等元件。

焊接流程上，先对焊接工具如电烙铁等进行预热，准备好焊锡丝。从较小的元件开始焊接，比如电阻、电容等，将元件引脚与电路板焊盘对齐，用烙铁头蘸取少量焊锡，轻轻接触引脚和焊盘，待焊锡熔化并均匀附着后移开烙铁。接着焊接较大的芯片和模块，确保引脚与焊盘良好接触，焊接过程中可适当移动烙铁使焊锡更好地填充。最后焊接电池座、接口等较大元件。

焊接注意事项方面，要注意静电防护，可佩戴防静电手环，避免静电损坏芯片等敏感元件；控制焊接温度和时间，温度过高或时间过长可能损坏元件或使焊盘脱落；焊接前要仔细检查元件引脚是否氧化，若有氧化需先进行处理；焊接完成后，仔细检查焊点，确保无虚焊、短路等情况。整体实物如图 5-1 所示：

图 5-1 整体实物图

5.2 参数获取功能测试

该设计的参数获取功能，依托 ESP32 主控，借助温度、TDS、PH 等传感器，实时采集水温、溶解性固体含量、酸碱度数据。传感器将物理信号转化为电信号，ESP32 处理后，经程序运算转换为对应参数值，通过显示屏直观呈现，同时可依据设置，超阈值触发蜂鸣器预警，还能经 WiFi 上传至云端，实现本地查看与远程监控的结合，满足水质实时监测需求。参数获取测试图如下图 5-2 所示。

图 5-2 参数获取功能测试图

5.3 阈值设置功能测试

该水质在线监测仪通过独立按键来实现阈值设置功能。按下按键后，进入设置模式，用户可对 PH 值和 TDS 值的阈值进行调整。OLED 显示屏实时显示设置的阈值参数，比如 PH 上限、PH 下限、TDS 阈值等，方便用户查看和确认。设置完成后，系统保存这些阈值数据，在实时监测过程中，主控芯片 ESP32 将传感器采集到的 PH 值、TDS 值等数据与设定阈值进行对比，一旦超出阈值范围，便触发相应的报警机制，如蜂鸣器发出警报，提醒用户水质出现异常。阈值设置测试图如下图 5-3 所示：

图 5-3 阈值设置测试图