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一种小型污水水情测控装置设计与实现苏宏锋摘要：工业水箱中的污水在排放前进行液位与PH值检测对生态环境保护具有重要意义。本文设计一种以STC12C5A60S2单片机为控制器的小型污水水情测控装置。采用HS-SR04传感器检测污水水箱液位，E-201-C传感器检测污水PH值，测得的电压信号经由AD7705完成信号转换，将水箱液位、PH值和供电电压送至单片机处理，由LCD12864显示。在VisualBasic6.0平台开发上位机管理系统，通过AS13-TTL无线串口通信将下位机采集的水情信息传输到管理系统进行实时监控。试验结果表明，系统具有响应速度快，测量精确的优点。关键词：STC12C5A60S2；E-201-C传感器；液位；PH值；AS13-TTL无线串口：TP23：A：1007-9416（2019）01-0161-03十九大报告明确指出要着力解决突出环境问题[1]，加快水污染防治，壮大节能环保产业，建立市场导向的绿色技术创新体系，树立和践行绿水青山就是金山银山的理念。工业污水排放前要对水箱中污水的PH值、固体悬浮物、油脂等参数进行处理，经环保部门认定达标才可排放。文章设计一种小型污水水情测控装置，实现污水水箱液位、污水PH值的检测与参数实时监控，具有低功耗、低成本、响应速度快与测量精度高的特点。1系统总体设计小型污水水情测控装置的系统架构如图1所示，下位机选用STC12单片机作为核心处理器，由PH传感器电路、液位检测电路、信号跟随与放大处理电路、LCD12864液晶显示电路和+5V电池组等部分组成，通过无线串口AS13-TTL模块与上位机通信，上位机对污水水情实时监控。采用HS-SR04超声波传感器进行液位精密检测，型号为E-201-C的PH传感器检测溶液PH值，将PH信号由AD7705转换成数字信号，并送至单片机处理，AS13-TTL无线通信模块实现测量数据的无线传输，以独立按键作为系统启停与测量模式选择开关，实现水情系统的各项功能检测。2系統硬件设计2.1液位测量模块系统采用宏晶科技的STC12C5A60S2处理器为主控平台。STC12C5A60S2单片机[2]是一款STC增强型51单片机，有1280字节SRAM，62K字节片内Flash存储器，内部集成8通道10位AD转换器，双串行口，STC12C5A60S2单片机具有丰富的I/O端口、定时器和PWM通道资源，非常适合测控系统。采用HS-SR04超声波测距[3]完成液位的高度测量，该模块测量距离范围是0.02m～4m之间，测量精度高达3mm。HS-SR04模块采用IO触发测距，通过IO输出一高电平，高电平持续时间就是超声波从发射到返回的时间T，测量液位高度S的计算公式：S=340*T/2（1）2.2溶液PH值检测电路采用型号为E-201-C的PH复合电极检测溶液PH值，由PH玻璃电极与参比电极组合而成的PH传感器。在玻璃膜与被测溶液中氢离子进行离子交换过程中，通过测量电极之间的电位差检测溶液中的氢离子浓度，测得液体的PH值。该传感器模块的PH值测量范围是0～14，温度范围是5℃～60℃，工作电压VCC为+5V，具有抗干扰能力强、使用方法简单的优点。PH传感器检测电路如图2所示，PH+、DO与TO分别与AD7705的AN1+、AN2+、AN2-引脚连接。2.3A/D转换与信号处理AD7705是一款16位精度串行AD转换器[4]，具有分辨率高、自校准、抗噪声性能。PH传感器采集的信号通过AD7705转换成数字信号送入单片机，如图3所示的信号处理电路。由TL431B稳压管、电阻和电容器件设计了+2.536V基准参考电压源，为AD7705转换器通道1测量电源电压提供基准电压，基准电压的AD转换值D1，+5V电压通过电容滤波进入精密电位器分压，电压衰减一半得到+2.5V电压，将其送入OP07组成的电压跟随器，输出端送入AD转换器得到电压转换值D2，实际测量电压U为：U=2.536*D2/D1（2）2.4无线串行通信模块无线串行通信模块是将水情测控装置测得的数据无线传送到上位机管理系统，实现水情测试系统数据远程实时监控。AS13-TTL是一款中心频率为433Mhz的无线串口通信[5]模块，支持1200～115200bps多种波特率，实测距离达2.1km，具有TTL电平的串口通信接口，工作电压为+5V，最大功率为100mW。3系统软件设计将容积不小于1L的容器装水后放置于测试台上，启动测试装置，位于容器上方的超声波传感器以及PH传感器产生信号，系统主程序初始化LCD12864，检测功能按键选择不同的测试项目，包括PH值测试与液位高度测试，图4为主程序流程。4系统测试与误差分析4.1系统测试将水情测控装置的各模块电路正确连接后，启动测试，按如下步骤进行测试。（1）将塑料容器清空，多次向