焦仁育 来源：《电子技术应用》

     摘要：介绍了基于单片机的水质监控系统的实施方法。该方法克服了传统仪器的不足，可实现水质监控的智能化，满足了水产科研及环境监测发展的需要。

     关键词：水质监测

     单片机 自动控制

     水产科研的不断深入以及环境保护的不断加强对水质各参数的连续实时监测提出了更高的要求，如：在水产养殖研究中，要求对池塘、水库、工厂化养鱼池等多种水体的水质连续监控；在环境保护方面，建立各种水质无人测站以监测和记录江、河、湖泊、地下水以及海岸沿线各点的水质变化，把数据通过各种通讯方式实时传输到监控中心进行处理等。传统的水质监测方式由于测试周期长、不能实时监测等原因，已不能适应水产科研以及环境保护等方面的需求。

     本系统以单片机为主控制器，结合最新的外围器件，可实现同时监测溶解氧、温度、ph值、电导率、氨氮等11路参数的变化，同时显示在液晶显示器上，并按设定的时间间隔记录在eeprom中；也可通过rs-232串口与远程计算机通信，完成数据传输、远程控制、远程校正等功能；还可以通过控制接口控制报警器、增氧机、循环泵等设备，完成自动控制功能。

     1 系统原理

     系统硬件结构框图如图1所示。主控制芯片选用atmel公司的89c52。系统主要组成部分包括：传感器、信号调理部分、单片机、非易失eeprom、模/数转器、实时时钟、液晶显示器、电源监控、键盘、8位双向i/o口、8位开关控制输出以及同计算机连接的通信接口等。

     传感器信号将各参数的变化转变为相应的微弱的电流或电压信号，经精密放大器调理是标准的0～5v电压后，送到模/数转换器转换成相应的数字电压值，再送入单片机中进行处理。单片机依据不同的传感器进行数值滤波、补偿等运算后送入液晶显示屏实时显示，同时按照设定值，定时存入在非易失eeprom中。这些数据可以通过本机按键在液晶显示屏上直接读取或清除，还可以通过rs-232接口由计算机直接读取数据。

     系统由4个按键完成自动校准、校零、采集数据及存储数据时间间隔设定、数据读取及清除等功能。电源可用交流电或电池供电，由专门的电源监控电路监测供电状况并自动切换。当电池电压低于所定标准电压时，在液晶显示上显示出来，表明需要更换电池。

     2 关键器件及关键技术

     2.1 传感器

     2.1.1 温度传感器

     根据水质监测的需要，我们选用了美国dallas公司一线数字温度计ds1820，大小如一个三极管，为单总线数字传输。读写温度变换的功率来自来数据线而不需要额外电源，每一个ds1820含有一个唯一的硅串行数，同一总线上可有多个ds1820。这些特点可满足多种需要，如不增加信号线，在探头按需要可串接多个ds1820，以便同时对上、中、下各层水的温度以及气温等进行监测。在使用中发现，ds1820的测量值与实际值有一定的误差，每个误差都不一样。为了能够互换而不修改程序或进行校准，把误差值经特殊变换存在ds1820中原来作为存储高低温度触发的th、tl两个字节中，这两个字节为eeprom，即使掉电也不会丢失，在单片机读取测量温度的同时一并读入，去除误差，得到实际值。这样就可以更换探头或ds1820而不需要重新校准。

     2.1.2 溶解氧传感器

     溶解氧传感器为自制的极谱型薄膜电极。仪器对电极加上0.7v的直流电压称为极化电压，水或空气中的氧透过薄膜在电极上产生如下反应：

     阴极：o2+2h2o+4e---- >4oh-

     阳极：4ag+4cl- ---- >4agcl+4e

     氧在阴极上还原，电极输出电流，在一定温度下其大小与被测样品氧浓度呈线性关系。以输出电流为y轴，氧浓度为x轴作图可得一直线，该直线通过零点。不同的温度其直线的斜率不同，这就是溶氧电极的温度系数。产生温度系数的原因有两个：一是电极薄膜氧的透过速率随温