基于單片機的農業魚池中水的溫度和p H值檢測系統

梁書博 尹麗紅 何佳寶

農業魚池的水是魚類的生活環境，其溫度和酸堿度是魚池水質的主要指標，對魚的生長、發育和繁殖等，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，轉換為數字信號傳送STC89C52RC單片機作為核心處理器，單片機把數字信號傳送給LCD1602進行數值顯示。同時可以利用獨立按鍵設置PH值的上下限，當檢測的pH值超過設定的值，蜂鳴器會提示報警。本設計具有體積小、檢測精度高、性價比優越的特點，具有廣泛的市場推廣價值。下面，對這一設計進行具體論述。

1 系統設計思想

魚池中水的溫度和pH值檢測系統主要由以下幾部分構成，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。使用獨立按鍵設定pH的上下限，當魚池中pH高于或低于所設置的pH，蜂鳴器和LED進行聲光報警。

2 系統硬件設計

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，芯片內附有MAX810電路的高品質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CPU停止工作，允許RAM，定時器/計數器，串行端口和中斷繼續工作的特點。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、更加經濟、靈活方便等特點，可以把溫度信號直接轉換成串行數字信號供單片機處理運行,是理想的模數轉換器件，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,對應的可分辨溫度分別為0.5℃、0.25℃、0.125℃和 0.0625℃,可實現高精度測溫，本設計選擇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

本次設計采用的是雷磁公司的E-201C復合電極，該電極是可加液式PH復合電極，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PH值測量。

2.4 模數轉換模塊

ADC0832是一個8位分辨率的A/D轉換芯片，具有高達256的水平最大分辨率，可適應一般的模擬量轉換要求。內部電源的輸入和參考電壓的重復使用，使芯片的模擬電壓在0～5V之間，芯片的轉換時間僅為32μs，數據輸出可作為數據校驗，減少數據誤差，轉換速度快，穩定性強。獨立的芯片可以輸入，使得多個設備的連接和處理器控制更加方便。通過DI數據輸入，可以方便地實現信道功能的選擇。

2.5 顯示模塊

在單片機控制系統中，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采用標準的14腳（無背光）或16腳（帶背光）接口。

3 系統主程序設計

系統的控制程序采用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。控制程序的工作過程為：當系統接通電源后復位后，STC89C52單片機進入工作狀態，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復合電極的pH值數據，通過ADC0832模數轉換器傳輸給單片機，單片機處理后顯示在LCD1602顯示屏上；同時進行pH范圍掃描，超過或低于設定范圍后蜂鳴器會報警。

總之，農業魚池中水的溫度和pH值檢測系統是采用模數轉換技術，把模擬的信號轉換成不連續的數字形式并加以顯示。傳統的魚池環境檢測系統功能單一，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。本設計廣泛利用現在的科學技術，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。用戶可以自己設定最適合的pH值的上下限，當檢測的pH值高于或者低于這個設定值時，蜂鳴器會報警，提示用戶，這種設計使用方便簡潔，價格低，具有良好的市場價值。