水质检测系统设计-资料提取码2001

 

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水资源是人类宝贵的财富,水是生命之源,随着经济的飞速发展,环境问题逐渐出现,水资源受到污染和过度的开发,水的需求量更是大大的增加,为了保护珍贵水源,有必要对地下水进行检测。

 

水质检测系统设计-资料提取码2001

 

本系统设计的是基于STM32单片机的地下水检测系统,该系统能够完成对地下水温度和电导率这两个参数的测量,单片机通过DA以DMA的方式产生正弦波,通过带通滤波放大电路平缓放大正弦波,经由测量电极传到AD637有效值转换芯片,在经过AD7705 测量模块。然后在单片机中进行数据处理,通过LCD12864显示模块进行显示。

本系统采用单片机等电子元件对地下水进行检测,单片机为控制核心,该系统对两个参数温度和电导实时测量,能够对某一区域地下水的这两个参数实时监测,系统总体框图如图所示。

 

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单片机系统电路

 

STM32F103RCT6单片机是低功耗、32位的高性能微处理器,具有256K的程序存储器容量,在单芯片上,ARM32位的Cortex-M3 CPU和在系统可编程Flash,可以给嵌入式控制应用系统提供灵活度高、效率可观的解决方案。

 

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温度检测电路

 

DS18B20温度传感器,将采集到的温度信号通过D18管脚,进入单片机等芯片中进行后续的处理,然后通过显示模块显示出来。

 

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滤波电路

 

本系统采用有源滤波电路,该电路可抵制干扰以及噪声,以达到提高信号噪声比例和选则频率的目的,起到很好的滤波效果,得到很纯的低频信号。

 

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电导率检测电路

 

本系统采用的是电导率电极DJS-1C铂黑电极,电导率电极使用的材料一般都是铂,为了减少极化效应,在镀铂黑时在铂表面上镀了一层蓬松的黑色金属铂。多孔的铂黑可以加大电极的表面积,这样电流的密度就会变小,极化的效应也会变低,同时降低的还有电容干扰。

 

水质检测系统设计-资料提取码2001

 

电导率传感器从Vin端接收一个正弦波的交流电压信号,通过铂黑电极以及待检测的地下水后,从Vin1口输出,进入有效值转换电路,进行后续的处理。

 

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有效值转化电路

 

在本系统中,从电导率传感器中传过来的是电压信号,并且该信号是交流的,那么是不能直接将这种信号交给单片机处理的,因为单片机在处理这种信号的时候会产生严重的误差,这个误差是非常致命的,会导致测量出的电导率数值相差非常巨大,为了让这种误差在所能接受的范围之内,我们把这个信号通过有效值转换的方式,变为直流的信号,然后在进入AD中进行处理。

 

有效值转换芯片的代表就是AD637,这个芯片最小的输入信号可以达到0.5mv,测量误差小于百分之零点零二,纹波系数可以小于正负1%,满足一般的高精度交直流转换,AD637性能十分优越,在精确度和灵敏性上都是一流的,任何复杂的波形它都可以计算,AD637不管待测波形,都能提供准确无误的读数。

 

AD637还具有强大的内部构造,有能够滤波的滤波放大器,还有能够起到缓冲作用的缓冲放大器,还有能够做做算的计算器,当信号加在芯片输入端,信号会被转换成为单极性的电流,接着逐个激励有效值的核心部分,核心中的部件会完成信号处理的工作。

 

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AD转换电路

 

AD7705是ADI公司生产的适用于低频的16位AD转换器,AD7705可以将输入的信号直接转换成串行数字信号输出出来,AD7705芯片内有可编程的放大器,因此可以设置输入信号增益,AD7705比普通的积分型ADC抗噪声能力好,这个芯片在工业和过程控制中应用较多。

 

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显示电路

 

本系统用于测量,显示电路是不可或缺的,显示屏采用的是12864B液晶显示屏。12864液晶模块中有带字库,可以显示字母、中文字型、数字符号和图形,具有文字画面以及绘图混合显示功能。

 

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程序设计

 

本系统采用C语言编程语言,在Keil开发环境中运行,软件是本地下水检测系统的中枢大脑,软件可以使硬件完全的运作起来,又可以使其他的干预效果降低。

 

程序设计应该采用下面的原则:

1)正当的利用系统的内容。

2)采用结构程序设计,便于调试以及移植修改。

3)提升软件的抗干扰能力。

 

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水质检测系统设计-资料提取码2001

 

水质检测系统设计-资料提取码2001

 

本系统实现了对地下水水质温度以及电导率的测量,温度体现了地下水所处的地质环境,并能通过温度,大致预测水位走势。电导率则展示了水中电解质的含量,在一定范围内的离子浓度确定了是否适宜饮用,也是判别水质优良的标准。