基于51单片机的水质检测系统开发

水质监测参数选择

目前人们对环境问题日益重视，用水健康更是作为重中之重，水质的检测参数有很多，比如：TDS,PH,浑浊度，另外还有一些水文参数如水深，水温等等。
想做一套水质检测系统，大体思路就是选择几个要检测的参数，然后分别用相应的传感器 去测量，将转化后的电信号传递给主控，主控通过AD采集模数转换得到精确测量值。下边总结下这次做设计用到的几个传感器。

TDS

TDS(Total Dissolved Solids)，中文名总溶解固体，又称溶解性固体总量，表明1 升水中溶有多少毫克溶解性固体。一般来说，TDS 值越高，表示水中含有的溶解物越多，水就越不洁净。虽然在特定情况下TDS 并不能有效反映水质的情况，但作为一种可快速检测的参数，TDS 目前还是可以作为有效的水质情况反映参数来作为参考。
　　生活中有常见的TDS检测设备例如TDS笔,但是它作为成熟产品，我们只能操作它，却无法得到他的检测数据传给单片机，并且作为手持设备，我们无法保持长时间在线监测。因此需要选一个TDS传感器模块来实现这个功能。当然这个模块可以自己去做，但是需要了解测量电极特性，以及比较深入的模电运放知识，这里就不深究了，我在淘宝上购买了一个可以即插即用的模块，其实淘宝上现在也有很多，当时之所以选这个，是挑来挑去。发现这个的资料最全，有STM32 ,51 ,Zigbee, Arduino 各个平台的例程，甚至都可以直接拿来就用。虽然对51很熟悉，但是说不定以后想在其他平台尝试，这点就很好了。
　　选的这个传感器模块参数：3.3-5V 的宽电压供电，0~2.3V 的模拟信号输出，使得这款产品兼容5V、3.3V 控制系统，能非常方便的接到现成的控制系统中使用。这点就很重要，因为STM32的供电电压是3.3V，51是5V，如果传感器的测量电压超过3.3V，就不能直接在STM32上使用了。
　　同时因为TDS本质测的是水中离子数量，电极其实就是测得水的电导率，温度的改变对这个测量结果影响较大，所以必须得做温度补偿，对这个进行标定简直让人头大，本来想着说考验一下自己，最后还是放弃了，想做到控制变量自己标定基本无法实现，最后仔细研究了给的配套例程，里边的公式已经加上了温度补偿，大赞！

PH

PH相信大家都比较熟悉了，学过化学的都知道，代表了液体的酸碱度，0~14.
　　同样的，工业级PH变送器价格太贵，完全不是我等穷学生用得起的，因此还是万能淘宝，找PH传感器模块。还是买TDS的那个店，他家主要做的就是传感器模块，主打的就是水质检测类的，所以就还是他的了。
　　买的PH传感器模块同样适配5V平台和3.3V平台，可以通过模块上的电位器进行调节。不过需要配套的标准PH值溶液去做个标定。标定比较简单：因为PH与输出电压曲线是比例关系。两点即可确定一条直线。他家的标定溶液是三瓶一套分别是4.0，6.86，9.18.
　　0-5V平台 ： PH4.0对应3V，PH9.18对应2.12V，PH6.86对应2.52V
　　0-3.3V平台 ： PH4.0对应2.2V，PH9.18对应1.3V，PH6.86对应1.7V
　　

浑浊度

浊度很好理解，选用的浊度传感器模块利用的是光学原理，通过溶液中的透光率和散射率来综合判断浊度情况。传感器内部是一个红外线对管，当光线穿过一定量的水时，光线的透过量取决于该水的污浊程度，水越污浊，透过的光就越少。光接收端把透过的光强度转换为对应的电流大小，透过的光多，电流大，反之透过的光少，电流小。浊度传感器模块将传感器输出的电流信号转换为电压信号，电压输出范围是0到5V。
　　因此需要注意，如果要是使用在STM32平台，就需要采用外接AD来做，因为它本身无法检测3.3V以上的电压，或者采用另外一种方案，也是买模块的卖家提供的，他们针对这种5V输出转3.3V做了一个集成电路模块，可以将0到5V 的电压信号线性的转换为0到3.3V，这样就可以使用STM32自带AD采集。这次做设计因为用的是51，所以没有用到，但是感觉这种方式比外接AD模块要省事儿一点吧。

水温

因为TDS，PH都可以做温度修正，因此这两个模块上都有DS18B20的温度接口，插上DS18B20就可以用了。

硬件电路

知道原理后硬件就好说了，因为选用的这三个传感器模块输出都是电压信号，用的单片机是STC12C5A60S2，自带AD，所以将模块的信号线接入AD引脚P1就OK。　

程序

程序主要就是AD采集然后根据函数关系，通过检测模拟量求得参数值。因为在这写博客不知道程序该怎么放，可以私信提供例程以及购买链接。
　最后成品图，拍的有点暗了