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基于51单片机的水质监测系统

作者：卢孟常

来源：《商情》2014年第44期

【摘要】本文研究一种基于51单片机的小区供水系统远程水质监控、自动控制的系统电

路，实现小区生活用水或水产养殖水塘的水质监控、水位自动控制。

【关键词】51单片机，水质检测，433M无线模块，传感器

本设计中对水质的检测方法主要采用通过前端电路对水质PH值、水质浑浊度和水质温度

等数据进行采集，然后通过无线方式将水质采集数据远程传输到监控室中的主机进行分析。

设计思路：以单片机为主要控制器件设计的一种无线远程水质监测系统，主要包括硬件电

路的设计和系统程序的设计。硬件电路主要包括传感器的选择，单片机的选择，无线传输方式

选择，显示部分设计等;软件设计主要包括主程序设计和子程序设计，监测结果通过显示模块

进行显示。

系统设计方案1.

本设计采用两组单片机系统，甲机负责各路水质传感器、水位检测等数据采集，乙机负责

信号处理、输出、显示及水泵电机的驱动。甲乙两单片机之间的信号采用大功率433MGFSK

制式远程无线数传模块进行通信，该数传模块与单片机之间接口可直接采用串口通信，系统框

图如图1所示。

硬件设计2.

微处理2.1器

本设计采用的是STC系列中的12c5A60S2单片机。该单片机是宏晶科技生产的单时钟/机

器周期（1T）的单片机，是高速/低功耗/超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容

传统8051。与普通的51单片机相比，其具有以下特点：1.使用同样频率晶振情况下，其速度

是普通51单片机的8～12倍。

内部自2.带有8路10位的D/A转换电路，即P1口的8路I/O口。可以通过程序定义打开

此功能，设计者无需在电路中单独接入D/A转换电路。

具有双串口功能3.，即多开了一个串口。硬件上为P1口的P1.2（RXD）和P1.3

（TXD）。

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具有4.4个16定时器和PWM功能。其中两个定时器与传统8051兼容，16位定时器T0

和T1，没有定时器2，但有独立波特率发生器，做串行通讯的波特率发生器，再加上2路

PCA模块可再实现2个16位定时器。

具有5.EEPROM和SPI接口。

中断优先级有四种状态可以定义。6.

2.2LCD1602液晶屏

作为本系统的显示部分，将采用设计者比较常用的LCD1602液晶屏。1602LCD是指显示

的内容为16X2，即可以显示两行，每行16个字符液晶模块（显示字符和数字）。LCD1602采

用标准的16引脚接口，其接口分为液晶命令口和液晶数据操作口，其中DB0～DB7作为液晶

数据操作口接单片机的P0口，由于STC系列单片机的P0口可以配置为准双向口或强上拉，

因此，P0口无需接上拉电阻，可以直接驱动液晶屏。此外，RS、R/W和E口分别接单片机的

P2.0、P2.1和P2.2作为液晶命令口。VEE是调整液晶屏偏置电压的输入端，在该端口接入一

个10K的电位器，通过调整该电位器可以改变液晶的对比度。

2.3TS浊度传感器。TS浊度传感器是一种主要用于洗衣机、洗碗机等产品的水污浊程度

测量的传感器。通过测量水的污浊程度来判断所洗物品洁净程度，从而确定最佳的洗涤时

间。该传感器的工作原理是：当光线穿过一定量的水时，光线的透过量取决于该水的污浊程

度，水越污浊，透过的光就越少。光接收端把透过的光强度转换为对应的电流大小，透过的

光多，电流大，反之透过的光少，电流小。通过测量接收端电流的大小，就可以计算出水的

污浊程度。TS浊度传感器内部原理如图2所示（虚线框内为浊度传感器内部）。浊度电流信

号经过电阻R1转换为0V～5V电压信号，利用A/D转换器进行采样处理，单片机就可以获

知当前水的污浊度。

2.4PH值传感器。本设计中采用PH值玻璃电极传感器，主要由PH值测量电极和运算放

大电路所组成，其测量核心部件为PH值测量电极。PH值测量电极主要由指示类电极和参考