基于51单片机的PH检测

基于 51单片机的 PH检测

王俊伟 田志峰 佘胜安 指导老师：赵水英

宿州学院 机械与电子工程学院 安徽宿州 202010379161

【摘要】

本设计是一种新型的数字PH测量仪，采用STC89C51单片机来进行智能控制。可以应用于化工、造纸、食品等各个行业，相比于老式的PH检测仪，PH剂，PH试纸等在测量范围，测量精度上都有明显的提高，且由单片机控制，价格较低廉。在某些方面具有创新和独特性，它功能强大、体积更小、功耗更低、适用范围更广等优点。未来，高精度数字PH测量仪将越来越广泛的应用到我们的生活中去，因而有着不可小觑的发展前景。

【关键词】PH传感器模块；LCD1602液晶显示模块；STC89C52单片机

1、设计背景及意义

PH又称氢离子浓度指数（hydrogen ion concentration）是指溶液中氢离子的总数和总物质的量的比，是1909年由丹麦生物化学家Soren Peter Lauritz Sorensen提出。PH值又称水的酸碱度，是根据水中氢离子含量多少来确定的，PH值的范围在0-14之间。测定PH值的方法是用石蕊试纸和比色板，将试纸放入水中半秒种后取出，与比色板比较即可得出PH值的多少,当PH值小于7时，是酸性水;等于7时，是中性水;大于7时，是碱性水。世界上所有的生物是离不开水的，但是适宜于生物生存的PH值的范围往往是非常狭小的，因此国家环保局将处理出水的PH值严格的规定在6-9之间。

2、PH传感器简介

2.1 PH传感器工作原理

溶液的酸碱度(PH值)是溶液的一个重要特性。工业级PH变送器价格昂贵;市面上的PH测试笔是成熟产品，无法进行二次设计开发; PH 复合电极输出mV级的电压信号,单片机无法直接进行识别处理，基于这些现状我们采用了这款PH传感器模块。该模块价格低廉、使用方便、测量精度高、可直接输出0～5V或0～3V模拟电压信号。

该模块通过BNC接头与PH复合电极进行连接，扩展有DS18B20温度传感器接口，方便进行软件温度补偿设计。调节10K电位器的旋钮可以进行放大倍数调节（顺时针调节增大，逆时针调节减小）。与该传感器配套使用的PH复合电极是上海雷磁E-201-C型PH复合电极

3、系统硬件设计

3.1 AT89C52单片机

主控电路采用STC89C52单片机作为主控模块，采用USB接口线5V电源供电:电脑、充电宝、电池接口等均能满足设计电源的需求。该单片机具备27个I\O端口，每个I/0口驱动能力口等均能满足设计电源的需求。在单芯片上，拥有灵巧的8 位CPU 和在系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。

3.2 电源模块

整个PH值检测系统采用7.2V锂电池供电，锂电池的7.2V电压经芯片TPS7350，把7.2V直流电压转换成5V，给STC89C52芯片供电，整个转压电路加入10uf钽电容和104电容进行滤波处理，过滤那些杂波，使得供电的电压更加的稳定。得到的5V电压经过TPS7333芯片，将5V转化为3.3V电压，给LCD1602显示屏供电，同样也加了电容，过滤杂波，使得外设模块的正常工作。

3.3 显示模块

PH值检测系统采用LCD1602液晶显示模块进行显示PH测试值 ，我们用的LCD1602有8个数据口，采用5V或者3V供电，通过IIC通信的方式进行数据的打印和显示。整个LCD1602模块由8个数据口 、数据/命令、读/写指令、使能指令构成，显示模块增加了HD44780主控驱动电路、HD4410扩展驱动电路、电容、电阻组成。能够更好的将信息显示出来。

图一：LCD1602原理图

4 系统框图和程序框图

4．1 系统框图

PH值检测系统，由AT89C51单片机接受并且处理由PH传感器模块发送的数据的分析后，通过LCD1602显示屏将收集到的PH值进行显示，并通过IO口驱动发光二极管亮红色危险指示灯或者绿色安全指示灯。

下图是整个系统的流程图：

图二：系统结构图

4.2 程序

本设计将程序分为两个部分，PH检测数据处理部分、LCD1602显示部分，PH检测后通过信号处理传送到单片机里。

整个程序是在KEIL4的环境下编写，调用的头文件，将程序的整体模块化，可以更好的对程序进行改动与优化。

图三：部分程序图

5、器件安装与调试

5.1 元器件的安装

1.检测元件

根据我们项目的要求，提前购买我们所需要的电子元器件，所需的各类模块、电阻、电容，均需要一一检测其好坏，用万用表检测所购买的电阻是否合乎我们的要求。

2.电路焊接检测

将自己画好的PCB电路文件送到PCB制作厂家进行制作，最后还需将电路板的线路反复检查，防止VCC和GND的导通或者某些引脚存在虚焊、漏焊的情况。

【参考文献】

1. 谭浩强. C程序设计[M].北京：清华大学出版社，1999.

2. 曲喜新.电子元件材料手册[M].北京:电子工业出版社，1989. 4

3. 丁可．常规水质检测方法研究［Ｊ］．化工管理，2019(32).

基金项目：宿州学院省级大学生创新创业训练计划项目资助   编号：S202010379161