水質(zhì)濁度測(cè)試儀的設(shè)計(jì)

孫佰順　武傳佳　李洪亮

摘 要：近年來(lái)，我國(guó)的污染情況越來(lái)越嚴(yán)重，不只是大氣污染，就連人們不可或缺的水也受到了威脅。論文采用散射光測(cè)量法，以AT89S52單片機(jī)為控制核心將濁度傳感器獲取的濁度信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)，再經(jīng)ADC0832進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換將接收到的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)即濁度值再送到液晶顯示器1602進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，可通過(guò)獨(dú)立式按鍵設(shè)置水溶液濁度的上限值并可對(duì)超限的水質(zhì)進(jìn)行報(bào)警，以提示水質(zhì)濁度超標(biāo)。該設(shè)計(jì)可以讓人們對(duì)自己飲用的水質(zhì)濁度進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)試，也可以應(yīng)用于工業(yè)廢水的檢測(cè)、醫(yī)療用水的檢測(cè)等。

關(guān)鍵詞：水質(zhì) 污染 濁度

中圖分類(lèi)號(hào)：TP277 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2017）05（a）-0112-02

濁度是由微小顆粒如淤泥、粘土、微生物和有機(jī)物等引起的。當(dāng)有光線(xiàn)照射水面時(shí)，一些微小顆粒會(huì)阻礙光沿直線(xiàn)傳播，遇到障礙物時(shí)由于障礙物的種類(lèi)、形狀、大小都不一樣，所以當(dāng)光照射水時(shí)會(huì)有一部分光被吸收，一部分光被散射。水的濁度是反映水質(zhì)好壞的一個(gè)十分重要的參數(shù)[1]。近年來(lái)，我國(guó)的污染情況越來(lái)越嚴(yán)重，不只是大氣污染，就連人們不可或缺的水也受到了威脅。隨著身邊一座座高樓拔地而起，各種各樣的工廠被興建，雖然生活水平有所提高，但是人們的生命安全卻受到了嚴(yán)重的威脅。目前我國(guó)多數(shù)飲用水的濁度值沒(méi)有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)，這些不符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的水中有許多人們用肉眼無(wú)法看到的微生物、細(xì)小顆粒等，濁度的超標(biāo)會(huì)引發(fā)多種疾病，嚴(yán)重影響人們的健康。該設(shè)計(jì)的水質(zhì)濁度測(cè)試儀，利用90°散射測(cè)量法進(jìn)行測(cè)量，實(shí)時(shí)顯示水質(zhì)的濁度，可有效預(yù)防水質(zhì)濁度污染給人們帶來(lái)的危害。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

該文設(shè)計(jì)的水質(zhì)濁度測(cè)試儀由電源電路、單片機(jī)電路、按鍵控制電路、顯示電路、報(bào)警電路、A/D轉(zhuǎn)換電路這6個(gè)電路模塊組成。系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)由4節(jié)電池為整個(gè)系統(tǒng)提供電源。濁度傳感器模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊和按鍵模塊分別將各自采集或處理的信息送到單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行處理，處理的結(jié)果再由單片機(jī)送到報(bào)警電路和顯示電路，各模塊電路相互協(xié)作并執(zhí)行各自功能。該設(shè)計(jì)采用的是4節(jié)電池為整個(gè)電路供6 V電壓，圖1中的CON2端口接電池盒兩端，當(dāng)開(kāi)關(guān)KG1閉合時(shí)，電路通路，流經(jīng)1K電阻，二極管導(dǎo)通發(fā)光，以達(dá)到提示電源準(zhǔn)備就緒且電路中存在電流的作用。單片機(jī)控制整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行流程。濁度信號(hào)通過(guò)濁度傳感器進(jìn)行處理得到濁度的模擬信號(hào)，經(jīng)ADC0832進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，即將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，最后將獲取的數(shù)字信號(hào)送給單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，并將實(shí)時(shí)的濁度值顯示在LCD1602的顯示屏上。

2 軟件設(shè)計(jì)

該設(shè)計(jì)采用C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)，大大提高了工作效率[9]。同時(shí)所產(chǎn)生的文檔資料也容易理解，便于移植。該設(shè)計(jì)的軟件設(shè)計(jì)部分采用模塊化程序設(shè)計(jì)。主要模塊包括濁度測(cè)試模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、按鍵模塊和液晶顯示模塊等以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)結(jié)果濁度值的顯示。程序從主程序出發(fā)，首先對(duì)各模塊進(jìn)行初始化；按鍵模塊程序控制整個(gè)濁度測(cè)試過(guò)程中量程的大??；濁度傳感器對(duì)濁度信號(hào)處理后送入A/D轉(zhuǎn)換模塊程序?qū)π盘?hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換；再將得到的數(shù)字信號(hào)經(jīng)濁度測(cè)試模塊程序進(jìn)行換算得到相應(yīng)的濁度值；最后將濁度值送入LCD1602顯示模塊程序進(jìn)行濁度值的顯示。

3 數(shù)據(jù)分析

如圖表1為濁度測(cè)試的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，該實(shí)驗(yàn)容器采用自制的半徑為3 cm、高度為8.5 cm的圓柱形量杯進(jìn)行下面的實(shí)驗(yàn)。首先導(dǎo)入杯中1 cm的純牛奶，隨后向杯中加入適量清水使得清水與牛奶充分混合，將探頭垂直放入水中并記下如下圖所示的實(shí)時(shí)濁度值。

該設(shè)計(jì)以牛奶為定量，清水為變量進(jìn)行了8組實(shí)驗(yàn)，結(jié)果表明在牛奶量一定時(shí)，加入清水量越多液晶顯示的濁度值越小。

4 結(jié)語(yǔ)

該文是設(shè)計(jì)一個(gè)可以測(cè)出濁度范圍在0～200 NTU的水質(zhì)濁度測(cè)試儀，該設(shè)計(jì)采用90°散射測(cè)量法測(cè)量水質(zhì)的濁度值，利用4節(jié)電池對(duì)整個(gè)電路進(jìn)行供電，單片機(jī)控制濁度傳感器對(duì)濁度信號(hào)進(jìn)行采集并處理為模擬信號(hào)，經(jīng)ADC0832進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換將獲取的濁度模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)值信號(hào)即濁度值，經(jīng)單片機(jī)控制液晶顯示器實(shí)現(xiàn)濁度值的顯示功能并隨濁度的不同給予相應(yīng)的報(bào)警提示。

參考文獻(xiàn)

[1] 康亞.一種新的經(jīng)濟(jì)型智能濁度儀研究[D].重慶：重慶大學(xué)，2008.

[2] 宋啟敏，陸明剛.散射光式濁度測(cè)量的范圍和非線(xiàn)性研究[J].上海大學(xué)科學(xué)報(bào)，1997（10）：564-569.