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基于单片机的农业鱼池中水的温度和p H值检测系统

2018-07-25梁书博尹丽红何佳宝

农民致富之友 2018年15期
关键词:鱼池蜂鸣器温度传感器

梁书博 尹丽红 何佳宝

农业鱼池的水是鱼类的生活环境,其温度和酸碱度是鱼池水质的主要指标,对鱼的生长、发育和繁殖等,有着直接或者间接的影响。因此,研究鱼池中水的温度和pH值对鱼的生长有很大的意义。本文采用ADC0832模块进行温度和pH模拟信号采集,转换为数字信号传送STC89C52RC单片机作为核心处理器,单片机把数字信号传送给LCD1602进行数值显示。同时可以利用独立按键设置PH值的上下限,当检测的pH值超过设定的值,蜂鸣器会提示报警。本设计具有体积小、检测精度高、性价比优越的特点,具有广泛的市场推广价值。下面,对这一设计进行具体论述。

1 系统设计思想

鱼池中水的温度和pH值检测系统主要由以下几部分构成,主要由STC89C52单片机、ADC0832模块、DS18B20温度传感器、pH传感器、LCD1602显示模块、LED灯、蜂鸣器、独立按键构成。单片机型号为STC89C52单片机,使用C语言编写程序。采用DS18B20采集温度,利用pH传感器采集pH,ADC0832模块将采集的模拟信号传输给单片机,能够精确提供用户所需鱼池中温度和pH。使用独立按键设定pH的上下限,当鱼池中pH高于或低于所设置的pH,蜂鸣器和LED进行声光报警。

2 系统硬件设计

2.1 单片机模块

STC89C52芯片是一种新型的芯片,它的功耗和速度都比上一代要好,制作工艺也有很大的提升,芯片内附有MAX810电路的高品质CMOS8位微控制器。该芯能够擦写1000次之多,可以直接使用串口下载,当CPU停止工作,允许RAM,定时器/计数器,串行端口和中断继续工作的特点。因此选择STC89C52单片机作为主控模块。

2.2 温度传感器模块

DS18B20温度传感器具有体积较小、更加经济、灵活方便等特点,可以把温度信号直接转换成串行数字信号供单片机处理运行,是理想的模数转换器件,而且在读写DS18B20信息时仅需要一个单线接口,使用起来非常方便,其测温范围为-55℃~+125℃,在-10℃~+85℃时精度为±0.5℃,可编程的分辨率为9~12位,对应的可分辨温度分别为0.5℃、0.25℃、0.125℃和 0.0625℃,可实现高精度测温,本设计选择DS18B20温度传感器作为温度信号的输入通道。

2.3 酸碱度检测模块

本次设计采用的是雷磁公司的E-201C复合电极,该电极是可加液式PH复合电极,塑料壳体(PC),Q9插头,低噪音屏蔽线(800mm),纤维盐桥,银-氯化银参比,3.0 mol/L氯化钾外参比溶液(含氯化银),用于实验室常规PH值测量。

2.4 模数转换模块

ADC0832是一个8位分辨率的A/D转换芯片,具有高达256的水平最大分辨率,可适应一般的模拟量转换要求。内部电源的输入和参考电压的重复使用,使芯片的模拟电压在0~5V之间,芯片的转换时间仅为32μs,数据输出可作为数据校验,减少数据误差,转换速度快,稳定性强。独立的芯片可以输入,使得多个设备的连接和处理器控制更加方便。通过DI数据输入,可以方便地实现信道功能的选择。

2.5 显示模块

在单片机控制系统中,使用LCD1602来显示温度、温度的上限值、下限值。LCD1602液晶也叫1602字符型液晶,LCD1602是一种工业字符型液晶,能够同时显示32个字符,自身不带中文字库,主要用来显示数字、专用符号和图形,在日常生活中主要用在计算器、万用表、电子表上。LCD1602采用标准的14脚(无背光)或16脚(带背光)接口。

3 系统主程序设计

系统的控制程序采用C语言编写,利用KeilUVision4进行编译生成Hex文件,再烧录到STC89C52单片机的EPROM内。控制程序的工作过程为:当系统接通电源后复位后,STC89C52单片机进入工作状态,首先完成各模块的初始化;然后读取DS18B20温湿度传感器和E-201C复合电极的pH值数据,通过ADC0832模数转换器传输给单片机,单片机处理后显示在LCD1602显示屏上;同时进行pH范围扫描,超过或低于设定范围后蜂鸣器会报警。

总之,农业鱼池中水的温度和pH值检测系统是采用模数转换技术,把模拟的信号转换成不连续的数字形式并加以显示。传统的鱼池环境检测系统功能单一,精确度低,pH检测主要是依靠pH试纸检测,温度主要依靠水中温度计。本设计广泛利用现在的科学技术,采用DS18B20温度传感器来检测温度,利用pH传感器来检测pH值,精确度0.1。用户可以自己设定最适合的pH值的上下限,当检测的pH值高于或者低于这个设定值时,蜂鸣器会报警,提示用户,这种设计使用方便简洁,价格低,具有良好的市场价值。

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