摘要：随着国家经济的发展和人们环境意识的不断提高，水污染也越来越受到人们的关注，而衡量水质好坏的一个重要指标就是水的酸碱度（PH值）。本文介绍一种以单片机AT89C51为控制核心的PH值水质检测系统。该系统由2个模块构成，模块1由PH传感器，信号调理电路，A/D转换电路及单片机等电路构成，模块2由数码管显示电路，报警电路及单片机等电路构成。该系统实现了准确、实时的无线水质测量。
　　关键词：水污染 PH值 AT89C51 水质检测
　　中图分类号： 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）32-416-01
　　0 引言
　　城镇化步伐的加快和区域经济的发展，加剧了城市地下水的污染，很多城市的地下水均出现了水质富营养化、铁锰超标等问题。水污染已成为我国经济社會发展的主要制约因素之一，已引起国家和地方政府的高度重视。因此水质检测系统的建立是非常必要的。
　　水污染治理的关键因素之一在于能否对水质进行正确、客观的评估，以便为相关部门提供科学管理和控制水污染的依据。目前对水质指标的检测主要依赖于实验室的大型分析设备，这些设备体积较大、检测耗时较长、分析检测中会消耗大量化学试剂，且价格昂贵，极不适于目前水质检测广泛应用的迫切需要[1]。
　　本文设计的基于PH值的无线水质检测系统，成本低、体积小、检测迅速、选择性及灵敏度高、性能稳定，能适应复杂、恶劣的现场检测环境，从而减少了水质检测中人力物力的消耗，给水质检测提供极大的便利。
　　1 PH测定系统总体方案设计
　　本系统整体方案如图1所示，主要由PH传感器，信号调理放大电路，温度采集，A/D转换，NRF905无线通讯，数码管显示和报警电路几大模块构成[2]。
　　图1 系统整体方案流程图
　　PH传感器获得的电压信号，经信号调理电路调整后送入A/D0809，进行A/D转换，转换后的数据送入单片机1，经单片机1处理后通过无线发射模块NRF905把数据送到单片机2，单片机2处理数据后，把采集到的PH值实时显示，并设置报警装置，以便超出设定值时，进行报警。由于PH值受温度影响很大，必须对温度进行采集，对PH值进行补偿。
　　2硬件电路
　　2.1 PH值信号采集放大电路
　　PH值信号放大电路如图2所示。信号调整电路由多级集成运放构成。由于PH值传感器是高输入阻抗传感器，因此必须采用具有高输入阻抗的放大器进行阻抗匹配。本设计采用具有高输入阻抗，低偏置电流、低噪声、高增益的CA3140放大器来完成阻抗匹配、降低测量噪声、提高系统稳定性等[3]。
　　图2 PH值信号放大调理电路
　　2.2 PH信号滤波电路
　　由于信号调理电路很容易受到50HZ左右工频干扰。50HZ左右陷波滤波器如图3所示[3]。
　　图3 50HZ陷波滤波器
　　2.3 A/D转换
　　本设计采用A/D0809模数转换器，A/D0809是带有8位A/D转换器、8路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS组件。它是逐次逼近式A/D转换器。A/D0809外围电路连接如图4所示。
　　图4 A/D0809转换电路原理图
　　3 软件设计
　　系统主程序的作用是完成系统自检，初始化，并完成显示等功能，系统中自检程序的作用是确保系统能够自动运行的前提，它包括检测指令系统中断功能，检测RAM、检测A/D、无线发射模块、检测放大电路等。其流程图如图5所示。
　　图5 主程序流程图
　　4结语
　　该无线水质检测系统无线通讯的范围在100米内，测量误差小，功耗低，能够实时检测并实时显示PH值，且能够进行自动温度补偿。测量结果具有准确性，能够为相关部门提供科学管理和控制水污染的依据。
　　参考文献
　　[1] 卞贺明，夏善红.用于水质检测的微传感器及微系统[J].微纳电子技术，2009年第6期
　　[2] 汤新.基于AT89S55单片机的水质监测系统设计[J].仪表技术，2009（1）
　　[3] 刘修文.实用电子电路设计制作300例[M].北京：中国电力出版社，2005