基于单片机的农业鱼池中水的温度和p H值检测系统

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。