| 标题 | 无线智能水质监测系统的设计 |
| 范文 | 闫翔 任立煌 钱颖 摘 要：本项目以STM32单片机作为主控芯片实现对PH值、温度、浊度等水质参数的实时监测，搭载蓝牙通信模块，将监测数据通过无线传输后，可通过手机APP端实时查看当前水质情况。 关键词：单片机;无线;水质监测 伴随着经济的高速发展，工业废水、生活废水，正在一步步危害我们的生活。水体污染严重已引起大众的高度关注。环保观念的深入人心和水质污染的日趋扩大，全面、实时和准确的监测水体质量已是趋势所在。现如今，水质参数对时效性有着很高的要求，尤其是水质预警预报要求快速、准确、实时的采集和传递。本项目开发的智能水质监测系统采用无线传输，能够实时的对水质进行监测，本项目符合当前的水质监测的市场发展方向，具有较好的应用前景。 一、硬件设计 本系统硬件部分主要由主控模块、电源模块、温度检测模块、PH检测模块、浊度检测模块、蓝牙通信模块、OLED显示模块组成。硬件电路的结构框图如图1所示。 （1）主控模块：本设计主控模块选择的单片机STM32F103C8是意法半导体生产的STM32F103系列，是STM32系列里的“增强型”，具有高性能、低成本、低功耗的特点。对于系统的稳定和数据的处理分析相对其他单片机来说具有很大优势。 （2）蓝牙通信模块：蓝牙通信模块电路原理图选用了HC06蓝牙模块，它只工作在从机模式下，HC06的主机能记忆最后一次配对过的从机。它的引出接口包括VCC，GND，TXD，RXD，其中TXD、RXD和STM32主控模块的PA2、PA3相连保持通信。预留LED状态输出脚，单片机可通过该脚状态判断蓝牙是否已经连接。 （3）OLED显示模块：本模块中选用的显示屏为0.96寸OLED显示屏，相比同类显示屏该显示屏拥有以下三个优点：高亮度、耗电量低、屏幕显示颜色好（即使在阳光直射的情况下依然有良好的可视效果）。模块的2、3引脚分别和STM32控制模块的PA6、PA5相连，显示屏现场显示当前监测信息。 （4）传感器监测模块：传感器监测模块由温度检测、PH检测、浊度检测三部分组成。 PH传感器选用上海雷磁E-201-C型PH传感器，它的测量范围为0～14pH，温度补偿范围为5～60℃。PH检测模块的2引脚和STM32模块PA1引脚相连，实现通信。系统工作时，STM32单片机通过PA1引脚采集到的电压值经过换算得到当前PH值，并定时发送给HC06蓝牙通信模块，蓝牙通信模块通过蓝牙发送给终端设备，以此来实现PH值监测。 浑浊度传感器选用TSW-20MK型浑浊度传感器，该模块通过电路把传感器本身的电流信号转换成模块电压输出。浑浊度检测模块与STM32的PB3引脚相连，实现通信。系统工作时，STM32单片机将采集到的本模块电压值经过换算得到浑浊度值，并定时发送给HC06藍牙通信模块，蓝牙通信模块通过蓝牙发送给终端设备，以此来实现浊度监测。 温度检测传感器选用DS18B20芯片，芯片的IO口和STM32单片机的PA11引脚连接，实现通信。单片机和DS18B20温度传感器通信时要在信号线上拉一个10K电阻保证信号传输的稳定性。STM32单片机将采集到的串行9～12位数字量经过换算得到温度值，定时发送给HC06蓝牙通信模块，通过蓝牙将温度信息发到到终端设备，以此来实现温度监测。 二、软件设计 系统软件程序采用C语言编写，有主程序、显示模块程序、温度模块程序、PH模块程序、浑浊度模块程序、无线模块程序、存储模块程序。本系统中主程序在运行后首先完成系统初始化，然后调用相关子程序来实现水质参数采集、监测数据显示、无线通信及数据存储等功能。 三、功能测试 本系统同时开发了一款手机APP，在手机端使用了基于易语言的E4A安卓编程软件开发了蓝牙APP，可以通过手机实时的监测数据情况。 手机打开蓝牙，然后打开水质监测APP搜索周围蓝牙设备，连接开头为JDY-30的蓝牙设备，首次连接要输入密码，完成首次配对后手机APP会默认绑定这台设备。当蓝牙模块和手机APP连接成功之后，便可进行数据传输。图2为APP监测界面，界面上显示了当前时间和实时监测数据。 四、结语 本设计采用无线技术来对水质进行实时监控，用户可以通过手机信息了解当前的水质状况，采用传感器实现多参数的水质监测，监测精度高。本设计经过实践验证系统运行稳定，可以运用在很多领域，比如可以安装在家庭中，让用户实时了解家中水质情况;也可以安装在水域边，提供数据资料给相关部门;可以用于工业用水现场监测;可以用于农业灌溉用水监测;可以用于污水废水排放监测等诸多方面。 参考文献： [1]黎洪松，刘俊.水质检测传感器研究的新进展[J].传感器与微系统，2012（03）：11-14. [2]李继安.面向水质监测的无线传感器网络能效优化与综合评估研究[D].华中科技大学，2014. [3]李青.基于STM32的智能水质监测系统的研究和设计[D].合肥工业大学，2015. 基金：江苏省高等学校大学生创新训练计划项目“无线智能水质监测系统的设计”201812681020H 作者简介：闫翔（1997-），男，江苏连云港人，专业方向：电子技术。 |
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