1 簡介

Hi，大家好，這里是丹成學長，今天向大家介紹一個學長做的單片機專案

基于單片機的智能水箱

大家可用于課程設計或畢業設計

2 概述

2.1 系統描述

樓頂水箱是家庭及工業用水必不可少的利器，傳統的水箱管理系統較為單一，其控制管理平臺是固定的不可移動的，互動界面較差，

擁有一個穩定可靠的水位檢測，多控制臺監測管理，手機隨時開即可監測和控制水箱的系統是技術發展的必須，

2.2 系統目標

智能水箱系統定位于樓頂水箱的管理，

系統使用有WiFi組網技術、水位檢測技術、霍爾接近開關技術、安卓編程技術等技術相互結合，實作多級控制臺管理和控制水箱功能，使家庭水箱的管理更加便捷及人性化，

系統實時監測水箱水位，在水位較低時可開啟繼電器進而啟動水泵抽水，當水箱水位達到一定水位高度是會停止水泵抽水，另外還建立有良好的人機互動界面，多個控制臺可實時顯示水箱的水位，多個控制臺都帶有一個抽水按鍵，當水位較低時也可手動按下按鍵控制水箱進行抽水，安全方面是考慮到水箱蓋子在惡劣天氣時會脫離水箱，其可能會造成其它問題，系統可檢測檢測水箱蓋是否有脫離水箱，當水箱蓋脫離水箱多個控制臺會啟動蜂鳴器報警，以達到用戶警告，

3 具體實作

3.1 系統組成架構

3.2 系統功能

1. 實時水位監測：系統水位傳感器模塊擁有4個水位觸點，可達到5級水位監測，且實時可靠；
1. 水箱蓋實時監控：通過制作的霍爾傳感器和磁鋼的作用，可實時監測到水箱蓋是否有脫離水箱；
1. 水泵自動供水：水泵開關是繼電器，當水位較低時繼電器會吸合，水泵開始抽水，當水位達到高度時，繼電器停止吸合，水泵停止抽水；
1. 無線多控制臺管理：用戶可以自定義無線控制臺的數量及位置，系統可擴展多個控制臺，多控制帶有蜂鳴器模塊、顯示模塊和按鍵模塊，其中蜂鳴器是用于報警提示，顯示模塊為顯示水位及警報資訊，按鍵模塊可在水箱水位較低時手動按下抽水；
1. 安卓客戶端：用戶可以使用系統安卓客戶端連接到系統局域網內監測水箱的水位及水箱蓋子的情況，也可以通過安卓端控制水泵的作業，

3.3 系統特點

1. 無線技術：通過WiFi組網，進行資料的無線傳輸；
1. 實時性：所有的資料都是實時傳輸和顯示的，盡可能的去減少時間延時，使系統所得的資料更加準確；
1. 系統安全：在惡劣的天氣里，水箱蓋可能會脫離水箱，進而可能會造成水箱無蓋保護或者飛物砸人的危險情況，及時發現可減少危險的發生，系統可在水箱蓋脫離水箱時進行多級報警，其無線控制臺和一級控制臺蜂鳴器模塊會鳴響，安卓客戶端也會有相應警告提示；
1. 方便性：用戶可通過無線多級控制臺和安卓客戶端實時監測水箱水位及水箱蓋子的情況，和控制水箱水泵的抽水等，

3.4 水位檢測及自動供水實作

如下圖系統水位監測及自動供水部分原理圖，水位傳感器為自己設計和焊接，水位傳感器模塊擁有4個水位觸點（可擴展），可達到5級水位監測，其4個水位觸點通過放大電路連接到STM32單片機模塊IO口，STM32單片機模塊IO設定為輸入檢測模式，即可檢測到對應IO口的電平變化，從而判斷出水箱水位，再通過輸出模式IO口控制繼電器的吸合與斷開，進而控制水泵的作業狀態，

3.5 水箱蓋監控實作

如下圖為系統水箱蓋監控實作原理圖，其使用的傳霍爾傳感器為自己設計和焊接，霍爾傳感器可用作接近開關，其中使用霍爾片A3144通過或者不通過放大電路將霍爾片輸出引腳接到STM32單片機模塊輸入IO口，在磁鋼S極接近時可輸出低電平，STM32檢測相應電平判斷水箱蓋是否有脫離水箱，若判斷到水箱蓋脫離水箱即會立即讓蜂鳴器鳴響，并會將預警資訊通過串口發送到WiFi AP網關，進而讓WiFi AP 網關將預警資訊傳遞到相應接收模塊，

3.6 資訊實時傳輸實作

如下圖為系統資訊實時傳輸實作原理圖，系統的無線傳輸實作時通過局域網，其中STM32單片機模塊和WiFi AP網關組成了系統的一級控制臺，其主要為系統資料資訊的來源，連接有多傳感器和多人機互動模塊，水位傳感器和霍爾傳感器資料通過串口傳遞給WiFi AP網關，AP網關再將資料轉發給同一局域網內的控制臺和安卓客戶端，無線控制臺和安卓端的控制指令（如控制水泵的開啟指令）也是通過WiFi AP網關將資料發至STM32進行資料處理的，