基于單片機的水質監測系統的設計

摘要：提出了一種基于單片機的水質監測儀系統，系統與上位機采用Modbus協議進行通信。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：系統運行穩定，功耗低，有一定的應用價值。
關鍵詞：Modbus；單片機；水質監測；RS485

水質監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可以有效地監測水質，具有重要的現實意義。本文設計了一種結合單片機與RS485總線的多點水質檢測系統，理論上在上位機(PC機或者觸摸屏)可以監測255點的水質情況，系統的總體結構如圖1所示。

1 系統硬件設計
監測系統的硬件框圖如圖2所示，系統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。水質監測系統工作過程如下：傳感器模塊定時采集水質參數，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，完成水質監測。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級MCU芯片，具有與MCS-51指令集完全兼容的內核，在一個芯片內集成了構成一個單片機數據采集或控制系統所需要的幾乎所有模擬和數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，考慮到系統的功耗較低。電流不大，所以可以通過電源轉換芯片SPX1117將+5 V轉換為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。