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摘要文中给出了一种鱼塘水质监测系统。系统利用HT46RU232单片机对温度、溶解氧传感器信号进行控制处理，可对温度参数设定参考值范围，当采集的数据超过参考值范围时发出报警信号，用12864液晶显示各参数，并用串口将数据传送上位机进行显示存储，同时通过TC35I模块进行手机报警提示并开启增氧机。
关键词HT46RU232 TC35I DS18B20 含氧量
中图分类号：S611文献标识码： A
1 概述
水质及水的导电率的相互关系：纯水本身可微弱地介离，使水具有微弱的导电能力。
水中含有各种溶解盐类，并以离子的形态存在，使水溶液具有更强的导电性。当水中插入一对电极时，通电之后，在电场的作用下，带电的离子就产生一定方向的移动，水中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，使水溶液起导电作用，水的导电能力的强弱程度，就成为电导。
电导度反映了水中含盐量的多少，是水的纯净度的一个重要指标。水质越纯，温度越低，电离度越低。因此水的导电率越低。超纯水几乎不能导电。溶液导电能力以电阻值来表示，导电能力强电阻值小，纯水导电性微弱。
2 系统方案设计
系统主要有四个主要组成部分，分别是温度传感器、HT46RU232单片机、供氧继电器以及GSM手机通信模块。其系统结构框图如图1所示。
本系统要能实现基本功能：将温度模块、发送模块、接收模块、测电阻模块、显示模块通过多路开关，传送到单片机中进行检测，在接通电源的条件下，通过显示系统显示检验水质的各种参数。
图1 系统结构框图
3 系统电路设计
系统要能正常运行需要各种外围电路的配合，按其功能可以分为电源电路、传感电路、通信控制电路和其他电路四部分。
3.1 电源电路
电源电路主要为单片机、传感器和手机通信模块TC35I提供各自所需的电压。HT单片机和传感器的正常供电电压要求为5V，GSM手机通信模块TC35I的供电电压为3.3V～4.8V，推荐值为4.2V，超出此范围后会导致模块关闭，同时供电电流要求最高可达到2.5A，且在峰值电流时电压压降不能大于400mV，这就要求电源的内阻和线路电阻必须小于160mΩ。
为了达到上述各芯片的供电要求，本设计选用3A电流输出的降压开关型集成稳压芯片LM2576，设计的电源电路如图2所示，输入电压为9V～12V，一路降压为5V提供给单片机和传感器电路，一路则由LM2576调节（图2中R7和R8所组成的分压反馈网络）为4.2V供TC35I使用。由LM2576设计电源电路时只需用4个外围器件。输入电容会影响到电源输出端低频交流波纹和延期时间，同时为防止在输入端出现大的瞬态电压，宜选用低ESR值、高耐压值（16－25V）、大容量（470uF以上）的铝或钽电容。储能电感L1要求有高的通流量和电感值，电感的直流通流量直接影响输出电流,较高的电感也能改善少许效率。因此根据datasheet中的电感选择曲线，100uH的电感值是合适的。输出电容是用来输出滤波以及提高环路的稳定性，同样宜选用高耐压、大容量、低ESR的电容。另外值得注意的是在电源电路PCB板的布局时各个器件应尽量靠近LM2576芯片，同时走线应该尽可能地直、短、粗以降低内阻。
图2 电源电路图
3.2 传感电路
本系统设计采用Hamilton公司的溶解氧电极来检测鱼塘中的水的含氧量，该电极设有一个内置的22KΩ的温度补偿电阻，极化和反映的时间非常短，可以精确地检测到水中的含氧量。本设计的温度传感电路则利用美国DALLAS公司生产的DS18B20芯片构成，该芯片是一种自带编码的单线数字温度传感器，可以把温度信号直接转换为数字信号，每片DS18B20含有唯一的64位序列号，以便不同测温点的识别，测温范围是+55℃到+125℃，符合设计的要求，图3为DS18B20芯片所构成的温度传感电路图。
图3 温度传感器接口电路
3.3通信控制电路
图4 GPRS远程实时传输模块
4 程序设计
系统软件采用C语言编写，包括键盘模块、显示模块、数据采集与处理等各模块化程序。键盘处理程序主要进行水中含氧量上下限和温度上下限设定状态，系统触发报警。整个系统结构分明、程序运行可靠。系统流程图如下图5所示。
HT46RU232单片机所用的晶振频率为8MHz，根据温度传感器DS18B20的初始化时序、写时序以及读时序，分别编写了3个对应的子程序：INIT为初始化子程序，WRITE为写数据子程序，READ为读数据子程序，所有数据的读写都是从最低位开始的。
基于GSM网络的短消息技术与处理器之间的接口则通过一系列的AT命令来实现。根据GSM07.05的定义，SMS短消息的发送和接收主要有PDU模式和Text模式，其中Text模式只能传送英文短消息，PDU模式则可以传送中英文短消息，并且傳送的字符按照UNICODE进行编码。
图5 主程序流程图
图6 LCD显示子程序流程图
图7 通讯模块子程序流程图
5 结论
本方案设计已通过调试，并在实际应用中验证了它的可行性。该监测系统设计以水中的含氧量和温度为主要监控参数对增氧机进行实时控制，系统可以通过实时采集水体中溶氧量和温度信息，以此作为监控的依据，根据水体环境参数的变化来自动控制增氧机的工作，同时将报警信息通过短信方式发给用户，实现了对水中溶解氧的自动监控。整个设计可以使鱼塘水体中的溶氧量和温度保持在设定的范围内，从而保证鱼类生长在最适宜环境条件下，有效地保证了鱼塘中鱼类的存活安全，降低了工厂化养殖的设施成本。
参考文献
[1] 柴卫华.新型数字温度传感器DS18B20组成的温度巡检系统[J].传感器世界，2001
[2] 潘笑，高玉玲，康亚娜.基于模糊PID的AT89S52单片机智能温度控制系统[J].兵工自动化，2006
[3] 赵国强.基于嵌入式操作系统结构的污水处理控制系统[J].国家期刊，2008.02
[4] 白玉，于世明.单片机在温控系统中的应用[J].辽宁教育学院学报，2008.01
[5] 何立民.单片机与嵌入式系统应用[M].北京航空航天大学出版社，2006.10
作者简介
贾俊霞，1983年生，女，工学学士，重庆科创职业学院，电子通信
关键词HT46RU232 TC35I DS18B20 含氧量
中图分类号：S611文献标识码： A
1 概述
水质及水的导电率的相互关系：纯水本身可微弱地介离，使水具有微弱的导电能力。
水中含有各种溶解盐类，并以离子的形态存在，使水溶液具有更强的导电性。当水中插入一对电极时，通电之后，在电场的作用下，带电的离子就产生一定方向的移动，水中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，使水溶液起导电作用，水的导电能力的强弱程度，就成为电导。
电导度反映了水中含盐量的多少，是水的纯净度的一个重要指标。水质越纯，温度越低，电离度越低。因此水的导电率越低。超纯水几乎不能导电。溶液导电能力以电阻值来表示，导电能力强电阻值小，纯水导电性微弱。
2 系统方案设计
系统主要有四个主要组成部分，分别是温度传感器、HT46RU232单片机、供氧继电器以及GSM手机通信模块。其系统结构框图如图1所示。
本系统要能实现基本功能：将温度模块、发送模块、接收模块、测电阻模块、显示模块通过多路开关，传送到单片机中进行检测，在接通电源的条件下，通过显示系统显示检验水质的各种参数。
图1 系统结构框图
3 系统电路设计
系统要能正常运行需要各种外围电路的配合，按其功能可以分为电源电路、传感电路、通信控制电路和其他电路四部分。
3.1 电源电路
电源电路主要为单片机、传感器和手机通信模块TC35I提供各自所需的电压。HT单片机和传感器的正常供电电压要求为5V，GSM手机通信模块TC35I的供电电压为3.3V～4.8V，推荐值为4.2V，超出此范围后会导致模块关闭，同时供电电流要求最高可达到2.5A，且在峰值电流时电压压降不能大于400mV，这就要求电源的内阻和线路电阻必须小于160mΩ。
为了达到上述各芯片的供电要求，本设计选用3A电流输出的降压开关型集成稳压芯片LM2576，设计的电源电路如图2所示，输入电压为9V～12V，一路降压为5V提供给单片机和传感器电路，一路则由LM2576调节（图2中R7和R8所组成的分压反馈网络）为4.2V供TC35I使用。由LM2576设计电源电路时只需用4个外围器件。输入电容会影响到电源输出端低频交流波纹和延期时间，同时为防止在输入端出现大的瞬态电压，宜选用低ESR值、高耐压值（16－25V）、大容量（470uF以上）的铝或钽电容。储能电感L1要求有高的通流量和电感值，电感的直流通流量直接影响输出电流,较高的电感也能改善少许效率。因此根据datasheet中的电感选择曲线，100uH的电感值是合适的。输出电容是用来输出滤波以及提高环路的稳定性，同样宜选用高耐压、大容量、低ESR的电容。另外值得注意的是在电源电路PCB板的布局时各个器件应尽量靠近LM2576芯片，同时走线应该尽可能地直、短、粗以降低内阻。
图2 电源电路图
3.2 传感电路
本系统设计采用Hamilton公司的溶解氧电极来检测鱼塘中的水的含氧量，该电极设有一个内置的22KΩ的温度补偿电阻，极化和反映的时间非常短，可以精确地检测到水中的含氧量。本设计的温度传感电路则利用美国DALLAS公司生产的DS18B20芯片构成，该芯片是一种自带编码的单线数字温度传感器，可以把温度信号直接转换为数字信号，每片DS18B20含有唯一的64位序列号，以便不同测温点的识别，测温范围是+55℃到+125℃，符合设计的要求，图3为DS18B20芯片所构成的温度传感电路图。
图3 温度传感器接口电路
3.3通信控制电路
图4 GPRS远程实时传输模块
4 程序设计
系统软件采用C语言编写，包括键盘模块、显示模块、数据采集与处理等各模块化程序。键盘处理程序主要进行水中含氧量上下限和温度上下限设定状态，系统触发报警。整个系统结构分明、程序运行可靠。系统流程图如下图5所示。
HT46RU232单片机所用的晶振频率为8MHz，根据温度传感器DS18B20的初始化时序、写时序以及读时序，分别编写了3个对应的子程序：INIT为初始化子程序，WRITE为写数据子程序，READ为读数据子程序，所有数据的读写都是从最低位开始的。
基于GSM网络的短消息技术与处理器之间的接口则通过一系列的AT命令来实现。根据GSM07.05的定义，SMS短消息的发送和接收主要有PDU模式和Text模式，其中Text模式只能传送英文短消息，PDU模式则可以传送中英文短消息，并且傳送的字符按照UNICODE进行编码。
图5 主程序流程图
图6 LCD显示子程序流程图
图7 通讯模块子程序流程图
5 结论
本方案设计已通过调试，并在实际应用中验证了它的可行性。该监测系统设计以水中的含氧量和温度为主要监控参数对增氧机进行实时控制，系统可以通过实时采集水体中溶氧量和温度信息，以此作为监控的依据，根据水体环境参数的变化来自动控制增氧机的工作，同时将报警信息通过短信方式发给用户，实现了对水中溶解氧的自动监控。整个设计可以使鱼塘水体中的溶氧量和温度保持在设定的范围内，从而保证鱼类生长在最适宜环境条件下，有效地保证了鱼塘中鱼类的存活安全，降低了工厂化养殖的设施成本。
参考文献
[1] 柴卫华.新型数字温度传感器DS18B20组成的温度巡检系统[J].传感器世界，2001
[2] 潘笑，高玉玲，康亚娜.基于模糊PID的AT89S52单片机智能温度控制系统[J].兵工自动化，2006
[3] 赵国强.基于嵌入式操作系统结构的污水处理控制系统[J].国家期刊，2008.02
[4] 白玉，于世明.单片机在温控系统中的应用[J].辽宁教育学院学报，2008.01
[5] 何立民.单片机与嵌入式系统应用[M].北京航空航天大学出版社，2006.10
作者简介
贾俊霞，1983年生，女，工学学士，重庆科创职业学院，电子通信