随着水产养殖业的快速发展，对鱼塘水质的实时监测成为保障养殖效益的关键。本文介绍一种基于STM32单片机的鱼塘水质监测系统，详细阐述了系统的硬件设计、软件编程及工作流程，为相关领域的技术开发提供参考。

一、系统总体设计
本系统采用STM32系列单片机作为核心控制器，通过传感器采集鱼塘水质的多种参数，包括温度、pH值、溶解氧浓度等。系统硬件主要由STM32最小系统、传感器模块、显示模块、通信模块和电源模块组成。软件部分采用C语言编程，通过模块化设计实现数据采集、处理和传输功能。

二、硬件电路设计

1. 主控芯片选择STM32F103C8T6，该芯片基于ARM Cortex-M3内核，工作频率72MHz，具有丰富的外设接口，满足多传感器数据采集需求。
2. 传感器模块包括DS18B20温度传感器、pH传感器和溶解氧传感器，通过ADC接口与STM32连接。
3. 显示模块采用0.96寸OLED显示屏，通过I2C接口与主控通信，实时显示水质参数。
4. 通信模块支持ESP8266 WiFi模块和SIM800C GSM模块，实现数据的远程传输。
5. 电源模块采用LM2596降压电路，将12V输入转换为系统所需的3.3V和5V电压。

三、软件程序设计
程序采用Keil MDK开发环境，基于HAL库进行开发。主要功能模块包括：

1. 系统初始化：配置GPIO、ADC、I2C、UART等外设。
2. 数据采集：定时读取各传感器数据，并进行滤波处理。
3. 数据处理：将原始数据转换为实际物理量，并进行阈值判断。
4. 数据显示：在OLED屏上轮巡显示各项参数。
5. 数据通信：通过WiFi或GSM将数据上传至云平台。
6. 报警功能：当任一参数超出设定范围时，触发声光报警。

四、系统工作流程图
系统工作流程如下：

1. 系统上电初始化
2. 传感器自检
3. 进入主循环：

• 采集各传感器数据

• 数据处理与校准

• OLED显示更新

• 判断是否超出阈值

• 如需报警，启动报警装置

• 定时上传数据至云平台

• 进入低功耗模式等待下次采集

五、关键技术参数

• 监测参数：温度(0-50℃)、pH值(0-14)、溶解氧(0-20mg/L)
• 采集精度：温度±0.5℃、pH±0.1、溶解氧±0.5mg/L
• 采集周期：可配置，默认10分钟
• 通信方式：WiFi/4G双模备份
• 工作电压：DC 12V
• 待机功耗：<10mA

六、开发注意事项

1. 传感器校准：定期使用标准溶液对pH和溶解氧传感器进行校准
2. 防干扰设计：模拟信号传输采用屏蔽线，数字信号添加滤波电容
3. 电源管理：采用低功耗设计，延长电池供电时间
4. 防水处理：所有外露接口做好防水密封

本系统经过实际测试，能够稳定可靠地监测鱼塘水质变化，为养殖户提供及时准确的水质信息，有效预防水质恶化导致的损失。系统具有良好的扩展性，可根据需要添加更多监测参数，满足不同养殖环境的需求。