基于單片機控制的簡易水情檢測裝置的設計

馮澤虎

摘 要：本文采用TI公司的MSP430F5529做為主控制器，主要分為PH值檢測模塊、液位檢測模塊、液晶顯示模塊、電源模塊以及濾波模塊。液位檢測模塊用超聲波測距原理經單片機信號處理后將水位高度顯示到液晶顯示屏上；PH傳感器電極輸出溫度信號及PH信號，2組信號經分壓采集后進行A/D轉換送入單片機，進行數據處理得到當前溶液的準確PH值，再通過液晶顯示屏將其電壓值，PH值顯示出來；電池電壓及PH信號放大處理采用TI公司的TLV2452微功耗運放芯片，；為了方便觀測數據，使用了具有中文字庫功能的低功耗JLX12864液晶屏來顯示，優化了該裝置的性能。

關鍵詞：TLV2452；MSP430F5529；JLX12864

1總體方案設計

1.1系統結構圖

根據設計要求，系統可以劃分為：PH值檢測模塊、液位檢測模塊、液晶顯示模塊、聲光報警模塊，電源模塊。系統的設計示意圖如下圖所示：

1.2方案比較與選擇

方案一：采用普通的MCS-51作為普通的控制元件。但運算速度低，功能單一，沒有內置A/D轉換模塊，需要較多的外圍電路來實現本系統的功能，使得電路復雜，可靠性降低，且功耗較大。

方案二：采用TI公司的M430F5529作為主控芯片。M430F5529是一個16位超低功耗混合信號微控制器，使用壽命長，內置4個的16位定時器、一個高性能的12位ADC，多達63個的I/O引腳，使得MSP430F5529，使用方便，低功耗特性明顯。

方案選擇：通過對兩個方案的比較，方案二具有運算速度快，低功耗，足以滿足電路的設計，并且自帶ADC12，因此我們選用方案二。

2硬件設計

基于單片機控制的水情檢測裝置電氣原理圖如圖2所示。

3軟件設計

基于單片機控制的水情檢測裝置程序流程圖如圖3所示。

4系統調試與測試結果分析

4.1使用的儀器儀表

4.2測量數據

4.3系統實現的功能

經檢測，各指標實現情況見下表所示

4.4測試結果與分析

經過測試，該裝置可以完成對PH的測量以及讀出準確的液位距離，改變水位時，無論水位多少，超聲波都符合題目要求設計的簡易水情檢測系統的特點。電池電壓低功耗增加的按鍵功能，進入低功耗模式以及LCD實時顯示功能。使該裝置性能更加優化、人性化，成功的完成了任務。

參考文獻：

[1] 傅強，楊艷主編.《從零開啟大學生電子設計之路——基于MSP430 LaunchPad口袋實驗平臺》.北京航空航天大學出版社，2014.8

[2] 刁修睦，杜保強，宋偉毅主編.《模擬電子技術及應用》.北京大學出版社，2008.6

[3] 譚浩強著.《C程序設計（第四版）》.北京：清華大學出版社，2010.6

[4] 張福才主編.《MSP430單片機自學筆記》.北京航空航天大學出版社，2011.2

[5]《電子設計競賽獲獎作品匯編（第一屆～第五屆）》.全國大學生電子設計競賽組委會，2005年3月

[6] 洪利，章揚，李世寶編著.《MSP430單片機原理與應用實例詳解》.北京航空航天大學出版社，2010.7