1. 项目背景与应用场景

大家好，今天我想分享一个非常实用的STM32项目——用ADC中断模式采集水位传感器数据，并通过OLED实时显示。这个项目特别适合那些想要做智能花盆、小型水族箱水位监控或者简单液位检测的朋友。我自己在实际项目中用过好几次，效果挺稳的，尤其适合STM32初学者练手。

水位检测在很多小项目中都很常见，比如自动浇水系统、鱼缸水位报警器等等。传统的方式可能用轮询读取ADC，但那样效率低，还耗电。用中断模式的话，STM32可以在数据就绪时才处理，平时处于低功耗状态，非常适合电池供电的场景。我自己之前用轮询方式做过一个智能花盆，后来换到中断模式，电池续航直接翻倍，效果非常明显。

这个项目用的是STM32F103C8T6（也就是常说的BluePill板），成本低、资源够用，而且网上资料多。水位传感器是常见的Water Sensor模块，几块钱一个，简单好用。显示部分用的是0.96寸OLED，I2C接口的，接线简单、显示清晰。整个项目不需要太多外围电路，新手也能快速上手。

2. 硬件准备与连接方式

先说说需要哪些硬件。核心是STM32F103C8T6最小系统板，这款板子性价比高，自带12位ADC，完全够用水位检测。水位传感器我用的是Water Sensor模块，它基于导电性原理，当水位升高时，传感器输出的电压会变化。注意别让水位淹过模块的电子元件部分，一般超过4cm就有短路风险，我自己踩过这个坑，烧过一个传感器。

OLED显示屏选0.96寸I2C接口的，分辨率128x64，显示数字和简单图形都很清晰。接线方面，水位传感器输出接STM32的PA0（ADC1的通道0），OLED的SDA接PB7，SCL接PB6。电源统一用3.3V，避免电压不一致损坏模块。实际接线时，建议用杜邦线先测试，稳定后再焊接到洞洞板上。

这里有个小技巧：Water Sensor的输出电压范围是0-3.3V，但实际水位变化可能只占用其中一部分区间。我实测发现，水位在0-4cm变化时，电压大约在1.0V-2.8V之间波动。所以校准时可以重点关注这个区间，提高检测精度。硬件连接好后，可以用万用表测一下传感器输出电压，确认是否随水位变化，避免接到故障模块。

3. ADC中断模式原理与配置

STM32的ADC支持多种工作模式，中断模式是其中比较高效的一种。它的原理是：当ADC转换完成后，产生一个中断信号，CPU暂停当前任务，读取转换结果，然后继续之前的工作。这样避免了反复查询ADC状态造成的资源浪费。

配置ADC中断的关键步骤有三部分：GPIO初始化、ADC模式设置、中断优先级配置。GPIO设置成模拟输入模式，这点很重要，如果误设成浮空输入，读数会跳变。ADC本身需要设置成独立模式、连续转换、软件触发，这样一次开启后就会持续工作。中断优先级建议设为中等，避免被高优先级任务阻塞。

实际配置时，ADC时钟频率要注意。STM32F103的ADC最大时钟不能超过14MHz，我一般设为9MHz（PCLK2的8分频），这样转换速度够快又稳定。采样时间设为55.5个周期，适合水位这种变化慢的信号。转换结果用右对齐，这样处理起来更直观。中断服务函数里记得清除标志位，否则会连续进入中断。

4. 代码实现：ADC驱动编写

先看ADC的驱动代码，主要分三个函数：GPIO配置、ADC模式配置、中断配置。GPIO配置比较简单，就是使能时钟、设置PA0为模拟输入。ADC模式配置稍复杂些，需要设置连续转换、使能EOC中断、校准ADC等。中断配置主要是设置NVIC，优先级根据系统需求定。

这里贴关键代码：

#include "bsp_adc.h"
__IO uint16_t ADC_ConvertedValue1;

static void ADCx_GPIO_Config(void) {
    GPIO_InitTypeDef GPIO_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_GPIOA, ENABLE);
    GPIO_InitStructure.GPIO_Pin = GPIO_Pin_0;
    GPIO_InitStructure.GPIO_Mode = GPIO_Mode_AIN;
    GPIO_Init(GPIOA, &GPIO_InitStructure);
}

static void ADCx_Mode_Config(void) {
    ADC_InitTypeDef ADC_InitStructure;
    RCC_APB2PeriphClockCmd(RCC_APB2Periph_ADC1, ENABLE);
    ADC_InitStructure.ADC_Mode = ADC_Mode_Independent;
    ADC_InitStructure.ADC_ScanConvMode = DISABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ContinuousConvMode = ENABLE;
    ADC_InitStructure.ADC_ExternalTrigConv = ADC_ExternalTrigConv_None;
    ADC_InitStructure.ADC_DataAlign = ADC_DataAlign_Right;
    ADC_InitStructure.ADC_NbrOfChannel = 1;
    ADC_Init(ADC1, &ADC_InitStructure);
    RCC_ADCCLKConfig(RCC_PCLK2_Div8);
    ADC_RegularChannelConfig(ADC1, ADC_Channel_0, 1, ADC_SampleTime_55Cycles5);
    ADC_ITConfig(ADC1, ADC_IT_EOC, ENABLE);
    ADC_Cmd(ADC1, ENABLE);
    ADC_ResetCalibration(ADC1);
    while(ADC_GetResetCalibrationStatus(ADC1));
    ADC_StartCalibration(ADC1);
    while(ADC_GetCalibrationStatus(ADC1));
    ADC_SoftwareStartConvCmd(ADC1, ENABLE);
}

void ADCx_Init(void) {
    ADCx_GPIO_Config();
    ADCx_Mode_Config();
    ADC_NVIC_Config();
}

中断服务函数写在stm32f10x_it.c里：

#include "bsp_adc.h"
extern __IO uint16_t ADC_ConvertedValue1;

void ADC1_2_IRQHandler(void) {
    if (ADC_GetITStatus(ADC1, ADC_IT_EOC) == SET) {
        ADC_ConvertedValue1 = ADC_GetConversionValue(ADC1);
        ADC_ClearITPendingBit(ADC1, ADC_IT_EOC);
    }
}

这段代码实现了ADC的基本功能。注意ADC校准不能省略，否则读数可能有偏差。我最初没做校准，结果电压值总是差0.1V左右，后来加上校准就准确了。

5. 水位数据转换与校准

ADC读取的是原始数字值，需要转换成实际电压和水位深度。STM32F103的ADC是12位的，所以原始值范围是0-4095，对应0-3.3V电压。转换公式很简单：电压值 = (原始值 / 4096) * 3.3。但实际水位深度和电压关系不是线性的，需要根据实验数据校准。

我的做法是：先用尺子测量水位高度，记录对应的ADC原始值，然后做曲线拟合。简单点可以用分段线性校准。比如我发现水位0-2cm时，每升高0.5cm电压增加约0.4V；2-4cm时，每升高0.5cm电压增加约0.3V。根据这个关系，可以写出校准代码：

ADC_ConvertedValueLocal = (float)ADC_ConvertedValue1 / 4096 * 3.3;
if (ADC_ConvertedValue1 > 1550) {
    Depth = (ADC_ConvertedValue1 - 1550) / 100;
} else {
    Depth = 0;
}

这里的1550和100是校准参数，需要根据实际传感器调整。建议每换个传感器就重新校准一次，因为不同模块可能有差异。我最初没注意这点，结果两个看似相同的模块，读数差10%左右。

6. OLED显示设计与实现

OLED显示部分我用的是SSD1306驱动，通过I2C接口通信。显示内容主要包括三行：原始ADC值、电压值、水位深度。为了美观，可以加个单位（比如V、cm），还可以用进度条形式显示水位高低。

初始化OLED后，主要用两个函数：OLED_ShowString显示文字，OLED_ShowNum显示数字。注意刷新频率不要太高，否则屏幕会闪烁。我一般100ms刷新一次，这样既流畅又不会占用太多资源。显示数字时，建议保留一位小数，精度足够又不会显得乱。

实际显示时，遇到个问题：当水位快速变化时，数字跳动很厉害。后来我加了软件滤波，取10次测量值平均，显示就稳定多了。这也是中断模式的一个优势——可以轻松实现多次采样取平均，而不影响主程序运行。

7. 主程序逻辑与调试技巧

主程序逻辑很简单：初始化ADC和OLED后，进入循环，不断更新显示。注意中断模式不需要在主循环中读取ADC，只需要使用中断服务函数更新全局变量即可。这样主循环可以处理其他任务，比如按键检测、通信等。

调试时，建议先用串口打印ADC原始值，确认传感器工作正常再接OLED。遇到读数不准时，检查电源是否稳定、接地是否良好。我遇到过因为接地不良导致读数漂移的情况，后来加了滤波电容就好了。

如果OLED不显示，检查I2C地址是否正确（通常是0x78或0x7A），还有上拉电阻是否接好。STM32的I2C引脚需要外部上拉电阻，一般4.7kΩ就行。软件上，确保初始化顺序正确：先GPIO、再I2C、最后OLED。

8. 常见问题与解决方案

做这个项目可能会遇到几个典型问题。一是ADC读数跳动大，可能是电源噪声或传感器接触不良。解决方案是加滤波电容（100nF并联10μF），并在软件中做移动平均滤波。我通常取8-16次平均，效果不错。

二是水位深度计算不准，除了校准问题，还可能是传感器放置位置不当。传感器应该垂直安装，避免气泡影响读数。如果是透明容器，注意避开强光直射，以免光敏效应干扰。

三是中断频繁触发导致系统卡顿。ADC转换速度不要设得太快，一般1kHz采样率就够用水位检测了。如果还需要处理其他中断，合理设置优先级，避免冲突。

最后提醒一下，Water Sensor模块长期浸水可能氧化，影响寿命。如果是长期项目，可以考虑不锈钢电极的传感器，或者定期更换模块。我的智能花盆项目运行半年后读数开始漂移，换新传感器后就恢复正常了。