基于單片機的農(nóng)業(yè)魚池中水的溫度和p H值檢測系統(tǒng)

梁書博 尹麗紅 何佳寶

農(nóng)業(yè)魚池的水是魚類的生活環(huán)境，其溫度和酸堿度是魚池水質(zhì)的主要指標(biāo)，對魚的生長、發(fā)育和繁殖等，有著直接或者間接的影響。因此，研究魚池中水的溫度和pH值對魚的生長有很大的意義。本文采用ADC0832模塊進行溫度和pH模擬信號采集，轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳送STC89C52RC單片機作為核心處理器，單片機把數(shù)字信號傳送給LCD1602進行數(shù)值顯示。同時可以利用獨立按鍵設(shè)置PH值的上下限，當(dāng)檢測的pH值超過設(shè)定的值，蜂鳴器會提示報警。本設(shè)計具有體積小、檢測精度高、性價比優(yōu)越的特點，具有廣泛的市場推廣價值。下面，對這一設(shè)計進行具體論述。

1 系統(tǒng)設(shè)計思想

魚池中水的溫度和pH值檢測系統(tǒng)主要由以下幾部分構(gòu)成，主要由STC89C52單片機、ADC0832模塊、DS18B20溫度傳感器、pH傳感器、LCD1602顯示模塊、LED燈、蜂鳴器、獨立按鍵構(gòu)成。單片機型號為STC89C52單片機，使用C語言編寫程序。采用DS18B20采集溫度，利用pH傳感器采集pH，ADC0832模塊將采集的模擬信號傳輸給單片機，能夠精確提供用戶所需魚池中溫度和pH。使用獨立按鍵設(shè)定pH的上下限，當(dāng)魚池中pH高于或低于所設(shè)置的pH，蜂鳴器和LED進行聲光報警。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計

2.1 單片機模塊

STC89C52芯片是一種新型的芯片，它的功耗和速度都比上一代要好，制作工藝也有很大的提升，芯片內(nèi)附有MAX810電路的高品質(zhì)CMOS8位微控制器。該芯能夠擦寫1000次之多，可以直接使用串口下載，當(dāng)CPU停止工作，允許RAM，定時器/計數(shù)器，串行端口和中斷繼續(xù)工作的特點。因此選擇STC89C52單片機作為主控模塊。

2.2 溫度傳感器模塊

DS18B20溫度傳感器具有體積較小、更加經(jīng)濟、靈活方便等特點，可以把溫度信號直接轉(zhuǎn)換成串行數(shù)字信號供單片機處理運行,是理想的模數(shù)轉(zhuǎn)換器件，而且在讀寫DS18B20信息時僅需要一個單線接口,使用起來非常方便，其測溫范圍為-55℃～+125℃,在-10℃～+85℃時精度為±0.5℃,可編程的分辨率為9～12位,對應(yīng)的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和 0.0625℃,可實現(xiàn)高精度測溫，本設(shè)計選擇DS18B20溫度傳感器作為溫度信號的輸入通道。

2.3 酸堿度檢測模塊

本次設(shè)計采用的是雷磁公司的E-201C復(fù)合電極，該電極是可加液式PH復(fù)合電極，塑料殼體（PC），Q9插頭，低噪音屏蔽線（800mm），纖維鹽橋，銀-氯化銀參比，3.0 mol/L氯化鉀外參比溶液（含氯化銀），用于實驗室常規(guī)PH值測量。

2.4 模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊

ADC0832是一個8位分辨率的A/D轉(zhuǎn)換芯片，具有高達256的水平最大分辨率，可適應(yīng)一般的模擬量轉(zhuǎn)換要求。內(nèi)部電源的輸入和參考電壓的重復(fù)使用，使芯片的模擬電壓在0～5V之間，芯片的轉(zhuǎn)換時間僅為32μs，數(shù)據(jù)輸出可作為數(shù)據(jù)校驗，減少數(shù)據(jù)誤差，轉(zhuǎn)換速度快，穩(wěn)定性強。獨立的芯片可以輸入，使得多個設(shè)備的連接和處理器控制更加方便。通過DI數(shù)據(jù)輸入，可以方便地實現(xiàn)信道功能的選擇。

2.5 顯示模塊

在單片機控制系統(tǒng)中，使用LCD1602來顯示溫度、溫度的上限值、下限值。LCD1602液晶也叫1602字符型液晶，LCD1602是一種工業(yè)字符型液晶，能夠同時顯示32個字符，自身不帶中文字庫，主要用來顯示數(shù)字、專用符號和圖形，在日常生活中主要用在計算器、萬用表、電子表上。LCD1602采用標(biāo)準(zhǔn)的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口。

3 系統(tǒng)主程序設(shè)計

系統(tǒng)的控制程序采用C語言編寫，利用KeilUVision4進行編譯生成Hex文件，再燒錄到STC89C52單片機的EPROM內(nèi)?？刂瞥绦虻墓ぷ鬟^程為：當(dāng)系統(tǒng)接通電源后復(fù)位后，STC89C52單片機進入工作狀態(tài)，首先完成各模塊的初始化；然后讀取DS18B20溫濕度傳感器和E-201C復(fù)合電極的pH值數(shù)據(jù)，通過ADC0832模數(shù)轉(zhuǎn)換器傳輸給單片機，單片機處理后顯示在LCD1602顯示屏上；同時進行pH范圍掃描，超過或低于設(shè)定范圍后蜂鳴器會報警。

總之，農(nóng)業(yè)魚池中水的溫度和pH值檢測系統(tǒng)是采用模數(shù)轉(zhuǎn)換技術(shù)，把模擬的信號轉(zhuǎn)換成不連續(xù)的數(shù)字形式并加以顯示。傳統(tǒng)的魚池環(huán)境檢測系統(tǒng)功能單一，精確度低，pH檢測主要是依靠pH試紙檢測，溫度主要依靠水中溫度計。本設(shè)計廣泛利用現(xiàn)在的科學(xué)技術(shù)，采用DS18B20溫度傳感器來檢測溫度，利用pH傳感器來檢測pH值，精確度0.1。用戶可以自己設(shè)定最適合的pH值的上下限，當(dāng)檢測的pH值高于或者低于這個設(shè)定值時，蜂鳴器會報警，提示用戶，這種設(shè)計使用方便簡潔，價格低，具有良好的市場價值。