基于物联网技术的水质监测系统分析与设计

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1、基于物联网技术的水质监测系统分析与设计基于物联网技术的水质监测系统分析与设计作者姓名：指导老师：摘要：本文首先介绍了鱼塘养殖会出现的一些水质环境问题，这些问题不容易被发现，给养殖者带来了不少的损失。因此提出基于51单片机设计鱼塘环境监测的想法来解决鱼塘环境问题，通过传感器的检测将PH值、温度、溶氧量的信号传向单片机，单片机分析后将数据显示在显示屏上，并控制报警显示模块和电机模块。该系统具有自动化程度高和方便实用的特点。关键词：单片机，串行通信，温度传感器，PH传感器1引言1.1设计背景渔业养殖大多数是封闭式鱼塘养殖，将鱼苗投

2、入后就基本就不管理有时进行一定的营养和氧气的补给，其中氧气的补给大多是手动补氧极不方便。由于鱼塘是封闭的水体不能流通，水中的有害物质不能够及时的排除导致环境的恶化使得鱼的大量死亡，给养殖者带来一定的损失。而且他们忽略的一项重要的指标就是水体质量。水环境是鱼类和替他物种得以生存的环境,水环境的好坏决定着水中各种物种环境的好坏,良好的水环境一定有利于鱼类个体生长和鱼类种群发展,当水环境发生变化或被污染往往是影响渔业产量和引起水中的鱼类生物发生疾病的主要原因，水环境作为良好的生物环境载体,现在的社会环境状况在发生改变，社会污染严重

3、常常通过地表径流或废水排放将有害物质输入水体，导致水环境的恶化进而造成对水生生物的直接毒害,有害物质在水中的各种生物尤其是鱼类体内的富积，由于生物[1]富营养化的结果最终会导对人体自身的危害。因此我们需要一个基于51单片机控制可以检测水体状况的系统，来更好地实现渔业的发展。1.2器件选择本次鱼塘环境检测系统设计采用的是两块51单片机进行串行通信的系统，本系统的设计具有功能多单片机的任务重等特点，综合考虑我们选择两款单片机。优势在于减轻单片机的工作量和解决引脚不足的问题，其次还考虑到以后的发展，我们的检测系统和功能系统可以分别

4、在两个单片机上完成，后续的功能的添加都是可行的。系统的检测模块采用不同的传感器进行检测，分别是温度传感器、PH传感器和溶氧量传感器。其中温度传感器传输的数字信号不需要进行处理可以直接发送的单片机，PH传感器和溶氧量传感器输出的是模拟信号，需要进行模数转换才能传给单片机处理。A/D转换器选择为ADC0808转换器，其可以有8个模拟量输入端可以满足系统需要。对以后的拓展功能也可以实现。报警指示选择LED灯和蜂鸣器组成，LED灯有红、黄、绿三种颜色运用在温度报警和氧浓度报警模块。显示模块是运用的是12864液晶显示芯片，可以显示汉

5、字和数字的高性能液晶显示屏。时钟显示模块是由时钟芯片DS1302芯片和时间调控开关构成，可以显示万年历以供我们对时间的掌握。电机驱动模块选择直流电机，运用直流电机进行增氧功能。第1页共17页基于物联网技术的水质监测系统分析与设计2系统介绍2.1系统组成本系统设计是由两块相同的单片机芯片（AT89C51）组成来进行通信，其中一块是主芯片，一块是从芯片分别从事不同的工作。两块单片机进行串行通信，其中主芯片的功能包括温度检测模块、时钟模[2]块、温度报警指示模块和显示模块。从芯片包括PH值检测模块、氧气浓度检测模块、A/D转换模块

6、、电机驱动模块、氧气浓度报警指示模块。主芯片模块和从芯片模块结构如下图所示时钟模块温度检测模块AT时钟调整模块89C串行通信5显示模块1芯片图1主芯片模块A电机驱动模块DApH值检测模块CT08氧气浓度报警指示模块89含氧量检测模块0C温度报警指示模块85芯1片芯串行通信片图2从芯片模块以上为本系统的整体模块主要功能是从模块的检测模块检测PH值、氧气浓度的信号传向A/D转换模块再传给从单片机，从单片机将数据处理分析后，一方面根据得到的数据控制电机是否转动和报警装指示置，另一方面将数据送给主单片机，主单片机传向显示器显示。其次

7、主单片机的温度检测模块检测到温度值送给单片机，主单片机传输数据给从单片机控制温度报警指示装置。下面我将对子模块进行介绍，能够了解各个模块的功能。第2页共17页基于物联网技术的水质监测系统分析与设计3子模块介绍3.151单片机模块介绍本次系统使用两块相同的AT89C51芯片进行系统的总体的设计,AT89C51是一款性能高的CMOS8[3]位的微处理器，俗称单片机。其中著名的ATMEL公司研制开发的的AT89C51是一款高效微控制器芯片，应用最广。AT89C51单片机的出现给许多的设计提供一个极大的帮助，他们既可以节约成本还可以

8、高效的实现功能方便实用。处理器的外形及引脚排列如图所示。图3AT89C51单片机3.1.1AT89C51主要特性本次系统采用的单片机与MCS-51系列单片机兼容；4K字节可编程FLASH存储器；单片机的寿命：1000写/擦循环；单片机全静态工作：0Hz-24MHz；单片机具有三级程序存储器