基于单片机的便携式多功能战术水壶系统设计

郑泽杰 路仕扬 甘贤备

武警警官学院 四川省成都市 610200

摘要：目前武警部队的战术水壶存在功能单一、结构简单及储水量不足等弊端，已无法满足战士训练饮水的需求。特别是在近几年以来，习主席大抓军事训练，尤其是实战化训练，部队大力开展各类野外训练，在开展野外训练时，传统战术水壶的弊端就暴露出来了，战士对野外水源有需求，而传统战术水壶又不能帮助战士解决水源的安全性问题。针对目前部队配发的战术水壶在功能上的局限性，着眼于解决战士的现实需求，本文研究了一种适用于野外训练的以水质检测为核心功能的便携式多功能单兵战术水壶。

本设计围绕水质检测这一核心功能，以STC89C52RC单片机为核心控制芯片，由温度传感器模块、浊度传感器模块、PH传感器模块、电源模块、继电器模块以及显示模块组成。其中防水式DS18B20温度传感器、PH传感器和浑浊度传感器分别检测水壶内的水温、浑浊度以及PH值，测得的数据通过LCD1602液晶显示屏呈现给使用者。系统还安装有太阳能蓄电池，作为备用电源以适应各种训练条件。对于继电器模块，使用者可通过系统上的按键设置浊度的上限和温度范围，在水壶内的水过于浑浊或水温不在设定范围内的情况下自动启动继电器，继电器根据使用者需求连接过滤设备或温度调节装置等。

本设计将单片机技术和传感器技术应用到单兵战术水壶中，稳定性强、操作方便、省时省力，解决了传统战术水壶的弊端，满足了战士的现实需要，具有很强的实用价值，适用于在部队中推广使用。

关键词：STC89C52RC单片机；战术水壶；水质检测

1.国内外发展趋势及研究意义

水壶作为一种携带水的工具，结构非常简单，用途也比较单一。在历史上，使用最多的水壶是用类似葫芦的植物和动物的皮革以及内脏为原料制成的。但是随着时间推移，这种容器在安全、卫生等许多方面逐渐不能满足现代户外运动的需要，伴随着科学的发展，塑料、不锈钢，铝制水壶，硅胶水壶也陆续出现，在很长一段时间内被广泛使用。而近几年来智能水壶的横空出世极大的影响力了水壶市场，加入了单片机技术的智能水壶迅速成为了主流，深受用户喜爱。

在国外，对于水壶的研究一直以来都是非常重视的，尤其在军事领域，军用水壶的研究地位显著。近几年来，国外学者围绕战士用水安全开展新型军用水壶的研究，成果显著。欧盟（EU）颁布的《饮用水指令》及美国环保局（USEPA）所颁布的《国家饮用水水质标准》要求战士水壶内的水必须达到饮用水的标准。美国哈希水质检测仪，可准确的检测出水壶内的浊度并显示，对于水壶内水质的检测提供了很强的事实依据。

在国内，水壶智能化水平相对较低，但是发展前景广阔，尤其在加入了单片机技术后，水壶发展愈发迅速。2016年刘林所发表的水质在线检测及自动标定系统的设计与实现中就针对目前战士随身携带的水壶内的饮用水质问题，在分析了国外与国内水质检测技术的基础上，提出利用传感器检测水壶内水的PH值、混浊度、电导率等参数。2019年郭水娣在水质分析检测技术运用探讨中就目前战士携带的水壶进行了探讨并利用实验证明了水质问题对人体的影响，提出将单片机技术应用到对于水质的检测中，实现了单片机技术与传感器技术的有效结合。

在武警部队军事训练中，尤其是在野外训练中，虽然以传统设备为主，但是研发推广现代化设备还是比较重要的，目前武警部队配发的战术水壶功能单一、结构简单，不能满足战士训练要求，给不了使用者太大帮助，因此单兵战术水壶的研究在近几年来受到重视，研发新型水壶势在必行。

本次设计的基于单片机的便携式多功能单兵战术水壶，能够有效弥补传统水壶的缺陷，给予使用者更大帮助。本水壶实用方便，价格低廉，具有很大的应用前景和实用价值，可以有效解决部（分）队大量人员的现实需求，是科技兴军的重要体现。

2.主要功能描述：

（1）水温检测功能：利用温度传感器对水壶内的水温进行检测；

（2）浑浊度检测功能：利用浊度传感器实时检测水壶内的浊度；

（3）PH检测功能：利用PH传感器对水壶内水的PH值进行检测；

（4）数据显示功能：检测到水温、浑浊度以及PH值会通过显示屏显示出来；

系统总体设计结构：

3.程序设计

4.结束语

基于单片机的便携式多功能战术水壶系统的设计，稳定性强、操作方便、省时省力，解决了传统战术水壶的弊端，满足了战士的现实需要，具有很强的实用价值，适用于在部队中推广使用。

参考文献

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