基于單片機的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的設計

摘要：提出了一種基于單片機的水質(zhì)監(jiān)測儀系統(tǒng)，系統(tǒng)與上位機采用Modbus協(xié)議進行通信。介紹了基本的功能模塊的電路設計，并給出了軟件程序流程圖。實際應用表明：系統(tǒng)運行穩(wěn)定，功耗低，有一定的應用價值。
關鍵詞：Modbus；單片機；水質(zhì)監(jiān)測；RS485

水質(zhì)監(jiān)測是水資源管理與保護的重要基礎，液體的含氧量、溫度、酸堿度、電導率等特性參數(shù)可以反映液體的許多物理、化學特性，因此測量液體的特性參數(shù)可以有效地監(jiān)測水質(zhì)，具有重要的現(xiàn)實意義。本文設計了一種結合單片機與RS485總線的多點水質(zhì)檢測系統(tǒng)，理論上在上位機(PC機或者觸摸屏)可以監(jiān)測255點的水質(zhì)情況，系統(tǒng)的總體結構如圖1所示。

1 系統(tǒng)硬件設計
監(jiān)測系統(tǒng)的硬件框圖如圖2所示，系統(tǒng)主要包括單片機模塊、電源模塊、時鐘模塊、傳感器模塊、RS485接口模塊以及鍵盤／顯示模塊等。水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)工作過程如下：傳感器模塊定時采集水質(zhì)參數(shù)，然后存入存儲器并且在顯示模塊顯示，在特定的控制信號作用下，通過RS485接口上傳到上位機，完成水質(zhì)監(jiān)測。作為控制核心的單片機選擇C8051F040，該芯片是完全集成的混合信號系統(tǒng)級MCU芯片，具有與MCS-51指令集完全兼容的內(nèi)核，在一個芯片內(nèi)集成了構成一個單片機數(shù)據(jù)采集或控制系統(tǒng)所需要的幾乎所有模擬和數(shù)字外設及其他功能部件，有利于簡化電路設計。

1．1 電源模塊
系統(tǒng)的輸入電壓是直流5 V，由外部提供，由于C8051F040需要3．3 V的電源供電，考慮到系統(tǒng)的功耗較低。電流不大，所以可以通過電源轉(zhuǎn)換芯片SPX1117將+5 V轉(zhuǎn)換為3．3 V，電路如圖3所示。電源的濾波電路由電容、電感和電阻構成，在制版的時候需要將它們盡可能地靠近芯片。