1.1 选题背景及实际意义

随着工业化和城市化的快速发展，水资源的污染问题日益严重，水质安全成为社会关注的焦点。水质检测是保障水资源安全和人类健康的重要手段。传统的水质检测方法通常依赖于实验室分析，不仅耗时耗力，而且难以实现实时监测。因此，开发一种能够实时、准确、便捷地检测水质参数的系统具有重要的现实意义。近年来，随着微控制器技术的进步，特别是以STM32F103为代表的32位单片机的广泛应用，使得构建低成本、高性能的水质检测系统成为可能。STM32F103单片机具有强大的处理能力、丰富的外设接口和低功耗特性，非常适合用于嵌入式系统的设计。通过集成多种传感器，系统能够实时采集水质参数，如温度、水位、PH值、电导率和浑浊度等，为水质管理提供及时的数据支持。系统能够根据预设的阈值自动进行报警和控制，减少人工干预，提高监测效率。通过4G模块，系统可以将采集的数据实时上传至云平台，实现远程监控和数据管理，便于相关部门进行水质分析和决策。基于STM32F103单片机的设计具有较高的性价比，适合大规模推广应用，有助于提升水质监测的普及率和覆盖面。通过及时发现和处理水质问题，系统有助于保护水资源，减少水污染对环境和人类健康的危害。综上所述，本设计以STM32F103单片机为核心的水质检测系统，不仅具有技术上的先进性，而且在实际应用中具有显著的社会效益和经济效益，对于推动水质监测技术的发展和保障水资源安全具有重要意义。

1.2 国内外研究现状

国内外在水质检测领域的研究已经取得了显著进展。国外方面，欧美等发达国家在水质检测技术上处于领先地位，主要体现在高精度传感器、自动化检测设备和远程监控系统的研发上。例如，美国环保署（EPA）和欧洲环境署（EEA）推动了一系列水质监测项目，利用先进的传感器网络和数据分析技术，实现了对水体的实时监测和预警。此外，国外还广泛应用物联网（IoT）和云计算技术，构建了高效的水质监测平台，能够实时上传和分析大量水质数据。

国内方面，随着国家对环境保护的重视，水质检测技术也得到了快速发展。近年来，国内科研机构和企业积极研发基于单片机和嵌入式系统的水质检测设备，如基于STM32系列单片机的水质检测仪、便携式水质分析仪等。这些设备在精度、稳定性和便携性方面都有显著提升，广泛应用于城市供水、工业废水处理和农业灌溉等领域。此外，国内也在积极探索物联网和大数据技术在水质监测中的应用，如通过4G/5G网络实现数据的实时传输和远程监控，以及利用大数据分析技术进行水质趋势预测和异常检测。

总体来看，国内外在水质检测领域的研究都在朝着高精度、自动化、智能化和网络化的方向发展。国内虽然在某些技术上与国外存在一定差距，但在应用推广和本土化方面具有明显优势，未来有望通过技术创新和应用实践，进一步提升水质检测技术的水平和应用效果。

1.3 课题主要内容

本设计是基于单片机的水质检测系统，主要实现以下功能：

1.实时监测PH值，电导率和浑浊度以及水位

2.可通过按键设置PH值上下限，电导率和浑浊度的阈值

3.通过4G连接阿里云，在APP上实时查看数据

4.当PH值不在设置的上下限之间，或电导率或浑浊度大于阈值，蜂鸣器报警