单片机毕业设计-基于 STM32 单片机的饮水智能监测与定时提醒系统开发 基于 STM32 的物联网智能水杯加热控制与移动端 APP 设计（011805）

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20 个相关毕业设计备选题目

1. 基于 STM32 的智能水杯监测与提醒系统设计与实现
2. 基于 STM32 的水温水位智能采集与蓝牙监控装置设计
3. 基于 STM32 单片机的饮水智能监测与定时提醒系统开发
4. 基于 STM32 的物联网智能水杯加热控制与移动端 APP 设计
5. 基于 STM32 的红外感应饮水提醒与环境水体参数监测系统
6. 基于 STM32 单片机的多传感器水杯智能管控系统研究
7. 基于 STM32 的蓝牙无线水质水温监测控制系统设计
8. 基于 STM32 的定时饮水提醒与自动加热硬件系统开发
9. 基于 STM32 单片机的智能水杯参数采集与移动终端交互设计
10. 基于 STM32 的水位分级指示与阈值自动调控装置实现
11. 基于 STM32 的多传感器融合智能饮水监控平台设计
12. 基于 STM32 单片机的蓝牙 APP 远程水杯控制系统研发
13. 基于 STM32 的 OLED 实时显示智能水杯硬件控制系统设计
14. 基于 STM32 的红外感应定时饮水提醒设备设计与开发
15. 基于 STM32 单片机的水温自动加热与水位检测系统实现
16. 基于 STM32 的物联网感知型智能水杯监测终端设计
17. 基于 STM32 的多按键人机交互智能水杯控制系统研究
18. 基于 STM32 单片机的无线传感饮水健康监测装置设计
19. 基于 STM32 的 JDY-3X 蓝牙通信智能水杯管控系统开发
20. 基于 STM32 单片机的阈值可调式智能饮水监测终端实现

项目研究背景

随着大众健康管理意识持续提升，定时饮水成为日常健康维护的重要方式，各类智能饮水设备逐步进入民用消费市场。现阶段传统水杯仅具备基础盛装功能，无法实时获取水温、水量信息，缺乏主动饮水提醒、恒温加热等智能化能力；市面上简易饮水监测装置大多功能单一，仅支持简单数据采集，缺少本地按键调控、红外感应联动、移动端远程管控一体化能力。多数同类设备数据展示方式单一，难以实现本地 OLED 实时可视化与蓝牙 APP 远程双向通信，阈值设置、定时任务管理操作便捷性不足。物联网嵌入式技术快速成熟，STM32 单片机具备强大的数据处理能力，搭配各类传感器、蓝牙通信模块，为小型智能饮水终端开发提供成熟技术支撑。在此背景下，本文设计一套融合水温水位采集、自动加热、定时提醒、红外感应、蓝牙移动终端交互的智能水杯控制系统，弥补传统饮水设备智能化短板，满足用户实时监测水体参数、自动化饮水提醒、远程设备管控的实际需求，具备良好实用价值。

摘要

本文设计并实现一套基于 STM32 单片机的智能水杯监测控制系统。系统采用 DS18B20 温度传感器、水位传感器采集水体温度与水量数据，通过 OLED 液晶屏实时展示运行参数。设备支持按键切换自动模式与阈值设置模式，可依据水温阈值实现自动加热，根据水位区间驱动不同指示灯分级提示。系统搭载定时饮水提醒功能，定时结束后触发灯光提醒，依靠红外感应检测用户触碰动作解除提醒，同时支持定时任务暂停操作。系统搭载 JDY-3X 蓝牙模块，实现与移动端 APP 双向通信，支持远程查看监测数据、修改控制阈值、管理定时任务。测试结果表明，系统各项功能运行稳定，人机交互便捷，可实现饮水状态监测、恒温控制、定时提醒、无线远程管控，适用于日常健康饮水监测场景。

总体方案

1. STM32F103C8T6 单片机：系统核心主控单元，承担传感器数据读取、逻辑运算、外设控制、蓝牙数据收发任务。该型号外设资源丰富，具备充足 IO 端口，支持定时器、串口通信功能，功耗适中，开发资料丰富，适合本科生嵌入式项目开发，作为整个硬件系统的数据处理中枢。
2. DS18B20 水温传感器：负责采集水体实时温度，采用单总线通信方式，接线简洁，测量精度满足水杯水温监测需求，将温度模拟信息转换为数字信号传输至主控芯片。
3. Water Sensor 水位传感器：采集水杯内水量信息，输出模拟电平信号，由单片机 ADC 通道完成信号采集，用于水位分级判定。
4. OLED 液晶显示屏：连接单片机 I2C 通信接口，实时刷新水温、水位、系统工作模式、定时信息等内容，提供本地可视化人机交互界面。
5. JDY-3X 蓝牙模块：通过串口与单片机通信，建立硬件终端与手机 APP 的数据通道，实现双向数据传输，完成远程指令下发与监测数据上传。
6. 红外感应传感器：检测用户触碰水杯动作，当感应信号触发后，终止饮水提醒并重置定时倒计时。
7. 继电器模块与加热片：执行加热控制，单片机输出电平信号驱动继电器通断，当水温低于设定阈值时接通加热电路实现加温。
8. LED 指示灯组（LED1、LED2、LED3）：用于水位分级状态指示，根据水位数值范围点亮对应指示灯，直观反馈水量情况。
9. 独立按键 4 个：实现模式切换、数值增减、定时任务选择、启停控制等人机交互操作。
10. 移动端安卓 APP：配套上位机软件，完成蓝牙连接、数据展示、阈值远程配置、定时参数远程设置。
11. 计算机：开发调试硬件环境，搭载 Keil 开发软件完成单片机程序编写、编译与程序烧录。

核心功能

1. 数据采集处理功能：以 STM32F103C8T6 单片机作为核心控制器，周期性读取 DS18B20 水温传感器、水位传感器数据，完成信号转换、数值运算与数据缓存，为各项控制逻辑提供基础数据。
2. 本地数据可视化功能：OLED 显示屏持续刷新系统实时运行数据，展示水温、水位数值以及当前工作模式、定时状态，让用户直观获取水杯监测信息。
3. 水温自动加热控制功能：系统处于自动模式时，持续对比实时水温与用户设定阈值；检测到水温低于阈值，主控芯片驱动继电器导通，启动加热片开展加温工作。
4. 水位分级灯光提示功能：系统实时判断水位数值，水位低于 10 时点亮 LED3；水位处于 10~30 区间点亮 LED2；水位高于 30 时点亮 LED1，通过灯光直观反馈剩余水量。
5. 多按键模式切换功能：按键 1 用于系统模式切换，可在自动模式、阈值设置模式之间切换；阈值设置模式下，按键 3 实现数值增加，按键 4 实现数值减少，完成阈值参数本地配置。
6. 定时饮水提醒功能：系统进入定时模式后，按键 2 切换定时选项，按键 3 控制定时任务开关；进入时间设置界面后，按键 3 切换时、分、秒编辑位，按键 4 调整时间数值。定时倒计时结束，全部 LED 灯点亮，OLED 屏幕展示 “请喝水” 进行饮水提醒。
7. 红外感应联动控制功能：饮水提醒触发后，红外传感器检测到用户触碰水杯信号，则自动终止提醒状态，OLED 界面重置定时并重新开始倒计时。定时运行过程中，可通过按键 3 暂停计时。
8. 蓝牙无线通信交互功能：依托 JDY-3X 蓝牙模块建立单片机与手机 APP 通信链路，移动端能够远程查看水温、水位实时数据，远程修改温度阈值，远程控制定时开关、调整定时时间参数。

技术路线

1. C 语言：用于编写 STM32 单片机底层驱动、传感器采集程序、业务控制逻辑，是嵌入式终端核心开发语言。
2. Keil MDK5：单片机程序开发环境，完成代码编写、编译调试、固件烧录，为本课题嵌入式开发核心工具。
3. STM32 标准库：单片机底层开发库，简化 GPIO、定时器、串口、ADC、I2C 外设驱动开发，缩短项目开发周期。
4. Android Studio：移动端 APP 开发工具，开发配套蓝牙上位机应用，实现蓝牙搜索、连接、数据收发、界面交互。
5. JDY-3X 蓝牙串口通信协议：定义单片机与手机 APP 之间数据通信格式，规范指令与监测数据传输规则。
6. Altium Designer（可选）：硬件原理图绘制、PCB 电路板设计工具，用于系统硬件电路设计。
7. 串口调试助手：嵌入式开发调试工具，用于蓝牙模块、单片机串口通信数据监测，辅助程序调试排错。
8. Proteus 仿真软件（可选）：前期开展系统逻辑仿真测试，验证传感器、外设控制逻辑可行性。
9. 万用表、逻辑分析仪：硬件调试工具，检测电路电平信号，排查硬件接线与信号传输故障。
10. Git：代码版本管理工具，对单片机程序与 APP 代码进行版本维护。
11. XMind：辅助完成总体方案、功能架构梳理，撰写毕业设计文档框架。

项目演示

关于我们

博主本身从事开发软件开发、有丰富的编程能力和水平、累积给上千名同学进行辅导、有自己的独立工作室，目前只专注做自己专业领域的事。团队人员有多年架构师设计经验、多人有参加校企合作经验，被多个学校常年聘为校外企业导师，指导学生毕业设计并参与学生毕业答辩指导，有较为丰富的相关经验。期待与各位高校教师、企业讲师以及同行交流合作。

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