基于单片机控制的简易水情检测装置的设计

冯泽虎

摘 要：本文采用TI公司的MSP430F5529做为主控制器，主要分为PH值检测模块、液位检测模块、液晶显示模块、电源模块以及滤波模块。液位检测模块用超声波测距原理经单片机信号处理后将水位高度显示到液晶显示屏上；PH传感器电极输出温度信号及PH信号，2组信号经分压采集后进行A/D转换送入单片机，进行数据处理得到当前溶液的准确PH值，再通过液晶显示屏将其电压值，PH值显示出来；电池电压及PH信号放大处理采用TI公司的TLV2452微功耗运放芯片，；为了方便观测数据，使用了具有中文字库功能的低功耗JLX12864液晶屏来显示，优化了该装置的性能。

关键词：TLV2452；MSP430F5529；JLX12864

1总体方案设计

1.1系统结构图

根据设计要求，系统可以划分为：PH值檢测模块、液位检测模块、液晶显示模块、声光报警模块，电源模块。系统的设计示意图如下图所示：

1.2方案比较与选择

方案一：采用普通的MCS-51作为普通的控制元件。但运算速度低，功能单一，没有内置A/D转换模块，需要较多的外围电路来实现本系统的功能，使得电路复杂，可靠性降低，且功耗较大。

方案二：采用TI公司的M430F5529作为主控芯片。M430F5529是一个16位超低功耗混合信号微控制器，使用寿命长，内置4个的16位定时器、一个高性能的12位ADC，多达63个的I/O引脚，使得MSP430F5529，使用方便，低功耗特性明显。

方案选择：通过对两个方案的比较，方案二具有运算速度快，低功耗，足以满足电路的设计，并且自带ADC12，因此我们选用方案二。

2硬件设计

基于单片机控制的水情检测装置电气原理图如图2所示。

3软件设计

基于单片机控制的水情检测装置程序流程图如图3所示。

4系统调试与测试结果分析

4.1使用的仪器仪表

4.2测量数据

4.3系统实现的功能

经检测，各指标实现情况见下表所示

4.4测试结果与分析

经过测试，该装置可以完成对PH的测量以及读出准确的液位距离，改变水位时，无论水位多少，超声波都符合题目要求设計的简易水情检测系统的特点。电池电压低功耗增加的按键功能，进入低功耗模式以及LCD实时显示功能。使该装置性能更加优化、人性化，成功的完成了任务。

参考文献：

[1] 傅强，杨艳主编.《从零开启大学生电子设计之路——基于MSP430 LaunchPad口袋实验平台》.北京航空航天大学出版社，2014.8

[2] 刁修睦，杜保强，宋伟毅主编.《模拟电子技术及应用》.北京大学出版社，2008.6

[3] 谭浩强著.《C程序设计（第四版）》.北京：清华大学出版社，2010.6

[4] 张福才主编.《MSP430单片机自学笔记》.北京航空航天大学出版社，2011.2

[5]《电子设计竞赛获奖作品汇编（第一届～第五届）》.全国大学生电子设计竞赛组委会，2005年3月

[6] 洪利，章扬，李世宝编著.《MSP430单片机原理与应用实例详解》.北京航空航天大学出版社，2010.7