1、基于基于ZIGBEEZIGBEE的水质检测系统的水质检测系统马亚文 焊接总工程师电路设计王子栋仿真总工程师电路设计张爱升程序设计师程序编写李东辕队长统筹规划全局 555555定时器定时器 全波整流电路全波整流电路PHPH调理电路调理电路 PHPH电极电极电导率电极电导率电极CC2530CC2530无线传输模块无线传输模块作品组成作品组成P PH H部部分分 我们我们采用的采用的PHPH传感器型号传感器型号E-201-CE-201-C。因为。因为PHPH的值是的值是0 0到到1414，我们，我们的目的是用电路实现电压与的目的是用电路实现电压与PHPH产生对应关系，所以我们设计了产生对应关系，所以
2、我们设计了PHPH调调理电路来使理电路来使PHPH和电压值成线性关系和电压值成线性关系，由于，由于CC2530CC2530自带的模数转换输自带的模数转换输入电压为入电压为03V03V，通过调节可变电阻，通过调节可变电阻VR1VR1使使VO1VO1限制在限制在-1.51.5V-1.51.5V，调节，调节VR2VR2使使VI2=0.75VVI2=0.75V，这样就可以使输出，这样就可以使输出VOUTVOUT满足要求。满足要求。VOUTVOUT与传感器与传感器原始输入信号原始输入信号VINVIN之间的关系可通过公式（之间的关系可通过公式（1 1）和公式（）和公式（2 2）算出：）算出：VO1=VIN
3、1VO1=VIN1+(R2+VR1)/R1)(1)+(R2+VR1)/R1)(1)VOUT=VI2-VOUT=VI2-(VO1-VI2)/R4(VO1-VI2)/R4*R5 (2)R5 (2)由此公式及选择合适参数，得到由此公式及选择合适参数，得到PHPH值与输出电压关系为：值与输出电压关系为：PH=4.653VOUT 0.0068 PH=4.653VOUT 0.0068 (3)3)P PH H部部分分电导率部分电导率部分作品组成555555定时器定时器全波整流全波整流电电导导率率部部分分 我们我们采用的电导器是采用的电导器是DJS-1DJS-1型铂黑电导电极，其电导池常数为型铂黑电导电极，其
4、电导池常数为1.0231.023，最佳工作条件是，最佳工作条件是20KHZ20KHZ的交流供电，所以我们必须先将直的交流供电，所以我们必须先将直流电源改为流电源改为20KHZ20KHZ交流电源给电导率传感器供电，这里我们需要交流电源给电导率传感器供电，这里我们需要NE555NE555来产生来产生20KHZ20KHZ方波来来驱动电导率传感器，我们可以由公式方波来来驱动电导率传感器，我们可以由公式（4 4）来算出我们所需要的频率：）来算出我们所需要的频率：（4 4）这样这样电导率传感器输出的电压依然为交流，不易被单片电导率传感器输出的电压依然为交流，不易被单片机采集，我们还需要把电导率传感器的输出
5、电压转变为直流，机采集，我们还需要把电导率传感器的输出电压转变为直流，这里我们采用全波整流电路来实现交这里我们采用全波整流电路来实现交-直流转换，直流转换，电路图上电路图上图图程序流程图测试方案及测试结果我们采集的学校周围河流的污水来进行水质监测我们采集的学校周围河流的污水来进行水质监测数据结果为：数据结果为：PH 9.434 DDLV 70.109us/cmPH 9.434 DDLV 70.109us/cmPH 9.556 DDLV 63.109 us/cmPH 9.556 DDLV 63.109 us/cmPH 9.556 DDLV 63.109 us/cmPH 9.556 DDLV 63
6、.109 us/cmPH 9.556 DDLV 70.109 us/cmPH 9.556 DDLV 70.109 us/cmPH 9.556 DDLV 66.109 us/cmPH 9.556 DDLV 66.109 us/cmPH 9.556 DDLV 59.109 us/cmPH 9.556 DDLV 59.109 us/cmPH 9.556 DDLV 68.109 us/cmPH 9.556 DDLV 68.109 us/cmPH 9.556 DDLV 62.109 us/cmPH 9.556 DDLV 62.109 us/cmPH 9.556 DDLV 59.109 us/cmPH 9
7、.556 DDLV 59.109 us/cmPH 9.556 DDLV 60.109 us/cmPH 9.556 DDLV 60.109 us/cmPH 9.556 DDLV 57.109 us/cmPH 9.556 DDLV 57.109 us/cmPH 9.556 DDLV 67.109 us/cmPH 9.556 DDLV 67.109 us/cm ZIGBEE ZIGBEE无线模块点对点通无线模块点对点通信可视距离为信可视距离为300300米，所以可米，所以可以实现以实现300300米距离内的米距离内的传输。传输。CC2530 CC2530自带的模数转换功能也自带的模数转换功能也大大提
8、供了方便，为我们输出模大大提供了方便，为我们输出模拟量的传感器将数据传输到终端拟量的传感器将数据传输到终端提供了可能。提供了可能。ZIGBEE ZIGBEE模块能耗方面非常出模块能耗方面非常出色，耗电量极小，可以保证在水色，耗电量极小，可以保证在水中长时间不更换电池，且工作稳中长时间不更换电池，且工作稳定。定。无需人工控制，解决了传统水质无需人工控制，解决了传统水质监测系统的问题与不足。监测系统的问题与不足。功能单一，只能对功能单一，只能对PHPH和电和电导率进行监测。导率进行监测。PC PC机只做了简单的上位机界机只做了简单的上位机界面，但没有接入因特网。数据面，但没有接入因特网。数据的共享性不强。的共享性不强。PH PH测量精度不高，测量电导测量精度不高，测量电导率时无法测量水中的金属离子。率时无法测量水中的金属离子。供电采用传统的锂电池，可靠供电采用传统的锂电池，可靠性和持久性不高。将来可以采用性和持久性不高。将来可以采用太阳能电池板，提高供电的可靠太阳能电池板，提高供电的可靠性。性。问题与不足几点建议1、明确自己的动机，在做的过程中逐渐培养兴趣。2、逐渐形成自己的团队，发挥团队协作的作用；3、明确方向，牢牢与专业知识相结合；4、脚踏实地，从小做起，注重理论的分析。可能用到的几种软件可能用到的几种软件 用到的知识用到的知识用到的仪器用到的仪器
