基于STC12C5A60S2单片机的简易水情检测系统设计与实现

应用设计
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· 2018年4月 ·
今日电子
基于 STC12C5A60S2 单片机的简易水情检测系统设计与实现
重庆城市职业学院 万云
简介
该简易水情检测系统采用了S T C12C5A60S2单片机为处理单元，制作了简易水情检测系统。

系统由电源模块、超声波测距模块、P H值检测传感器模块和LCD12864液晶显示模块等组合而成。

其中电源由不大于6V干电池供电，经稳压模块后给各模块供电。

水的高度由超声波传感器负责检测、水中酸碱状况由P H值传感器实现检测，最终将所检测到的数据送S T C 单片机进行数据处理后并在L C D液晶显示模块实时显示。

经测试，该简易水情检测系统可实现实时检测并显示水位、酸碱度、供电输出值等功能，所得结果完全满足水位测量部分要求。

具有精度高、稳定性好、操作便捷等优点。

系统整体设计方案
本系统整体设计如图1所示，供电模块采用6V以内的干电池给各模块供电，水位高度采用超声波来实现采集，水内酸碱度采用P H值检测仪实现采集，最终将所采集的数据经
S T C12C5单片机自带的A/D转换送内部处理，经处理后输送至LCD12864液晶显示模块实现实时显示。

系统硬件设计
从系统总框图可知，此系统的硬件主要由电源模块、S T C12C5单片机、超声波检测模块、P H值检测模块、LCD液晶显示模块组成。

（1） 电源模块
电源模块由4节1.5V的可充电电池组成，可重复使用。

后经稳压模块给各模块供电。

（2）STC12C5单片机主控芯片在该系统中，我们采用S T C12C5A60S2作为主控芯片，该单片机性能稳定，I/O口资源较多，网上
资料充足，运算速度较快，而且自带AD转换功能，运用快捷。

（3）超声波水位采集模块本系统中采用了H C-S R04 超声波模块作为水位测距模块，如图2所示，该模块内部自动发送8个40k H z 的方波，自动检测是否有信号返回；若有信号返回，通过输出一高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间，因此其测试距离=(高电平时间×声速(340M/S))/2。

在程序中即可将其作为超声波测距公式使用。

其实现电路如图3所示。

价格实惠、测量可靠性高、无压力损失、不受流体参数影响。

（4）PH值检测模块
该模块采用S E N016模拟P H计实现，其主要测量部件是玻璃电极和参比电极，玻璃电极对P H敏感，而参比电极的电位稳定。

将P H计的这两个电
极一起放入同一溶液中，就构成了一
图1 系统整体框图
图2 HC-SR04超声波测距模块图
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个原电池，而这个原电池的电位，就是这玻璃电极和参比电极电位的代数和。

P H计的参比电极电位稳定，那么在温度保持稳定的情况下，溶液和电极所组成的原电池的电位变化，只和玻璃电极的电位有关，而玻璃电极的电位取决于待测溶液的P H值，因此通
过对电位的变化测量，就可以得出P H 溶液的PH值。

实现电路如图4所示。

（5）LCD12864液晶显示模块采用该显示模块功耗低、体积小、重量轻、可显示字符、图形、曲线及汉字、并且可实现上下左右滚动、动画、分区开窗口反转、闪烁等功能，用途十分广泛。

系统软件设计
该系统通过液晶屏实时显示水情测量值，并可预设水情警报值，当实际值大于或等于预设值时电路发出水情警报提示，以达到水情控制和预防灾害效果。

软件流程如图5所示。

结束语
通过实际运行与测试表明，本系统各功能和各项指标达到设计要求，系统运行良好。

可实现实时检测并显示水域的水位、酸碱度、供电输出值等功能，其水位精度可控制在2m m 内，酸碱度偏差不大于0.5，电压输出偏差不大于0.01V。

可广泛应用于室
外无电源情况下水域水情的检测。

图3 HC-SR04超声波测距原理图
图4 SEN016模拟PH计模块电路图
图5 软件流程。