單片機水質監(jiān)測Proteus仿真程序電阻模擬水質濁度和PH值

ID:511094 · 發(fā)表于 2019-11-17 19:19

測量水溫，通過可調電阻模擬水質濁度和PH值，將采集的水質參數(shù)顯示在LCD1602上，同時通過串口上傳數(shù)據(jù)

T 溫度
Z 濁度
P PH值
上傳信息 : T26Z60P7.5
信息表示：表示溫度26° 濁度60% PH值為7.5

proteus仿真軟件沒有濁度采集傳感器和PH測量傳感器，所以通過可調電阻模擬，通過AD采集電壓進行顯示，濁度為0%~100%，表示濁度程度不同，
PH值為0~10，表示PH值不同。
數(shù)據(jù)信息通過串口上傳，通過虛擬串口模擬，另一端使用串口調試助手顯示，波特率為9600

仿真原理圖如下（proteus仿真工程文件可到本帖附件中下載）
通信效果.png

單片機源程序如下:

#include <reg51.h>
#include "lcd.h"
#include "UART.h"
#include "Delay.h"
#include <intrins.h>
#define uchar unsigned char
#define uint unsigned int
#define ulong unsigned long
#define NACK 0
#define ACK 1
#define MEASURE_TEMP 0x03 //000 0001 1
#define MEASURE_HUMI 0x05 //000 0010 1
#define STATUS_REG_W 0x06 //000 0011 0
#define STATUS_REG_R 0x07 //000 0011 1
#define RESET 0x1E //000 1111 0
ulong volt;//測量的電壓值
sbit Data=P2^3; //定義數(shù)據(jù)線
sbit CLK=P3^3;//定義時鐘信號口
sbit DIN=P3^4;//定義2543數(shù)據(jù)寫入口
sbit DOUT=P3^5;//定義2543數(shù)據(jù)讀取口
sbit CS=P3^2;//定義2543片選信號口
sbit Data_P = P2^4; // SHT11傳感器的數(shù)據(jù)管腳
sbit Sck_P = P2^3; // SHT11傳感器的時鐘管腳
sbit BEEP =P2^5;
uchar tmpe,h;
uchar rec_dat[9]; //用于顯示的接收數(shù)據(jù)數(shù)組
uchar temp_max = 50;
ulong C2_max = 7500000;
ulong LUX_max = 8500000;
ulong C2_now = 0;
ulong LUX_now = 0;
unsigned char temp; // 保存溫度
unsigned char humi; // 保存濕度
enum { TEMP,HUMI };
typedef union //定義共用同類型
{
unsigned int i;
float f;
}value;
int display = 0;
void delay(uchar ms)
{ // 延時子程序
uchar i;
while(ms--)
{
for(i = 0;i<250;i++);
}
}
char ShtWriteByte(unsigned char value)
{
unsigned char i,error=0;
for(i=128;i>0;i>>=1) // 高位為1，循環(huán)右移
{
if (i&value)
Data_P=1; // 和要發(fā)送的數(shù)相與，結果為發(fā)送的位
else
Data_P=0;
Sck_P=1;
_nop_(); // 延時3us
_nop_();
_nop_();
Sck_P=0;
}
Data_P=1; // 釋放數(shù)據(jù)線
Sck_P=1;
error=Data_P; // 檢查應答信號，確認通訊正常
_nop_();
_nop_();
_nop_();
Sck_P=0;
Data_P=1;
return error; // error=1 通訊錯誤
}
char ShtReadByte(unsigned char ack)
{
unsigned char i,val=0;
Data_P=1; // 釋放數(shù)據(jù)線
for(i=0x80;i>0;i>>=1) // 高位為1，循環(huán)右移
{
Sck_P=1;
if(Data_P)
val=(val|i); // 讀一位數(shù)據(jù)線的值
Sck_P=0;
}
Data_P=!ack; // 如果是校驗，讀取完后結束通訊
Sck_P=1;
_nop_(); // 延時3us
_nop_();
_nop_();
Sck_P=0;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
Data_P=1; // 釋放數(shù)據(jù)線
return val;
}
void ShtTransStart(void)
{
Data_P=1;
Sck_P=0;
_nop_();
Sck_P=1;
_nop_();
Data_P=0;
_nop_();
Sck_P=0;
_nop_();
_nop_();
_nop_();
Sck_P=1;
_nop_();
Data_P=1;
_nop_();
Sck_P=0;
}
void ShtConnectReset(void)
{
unsigned char i;
Data_P=1; //準備
Sck_P=0;
for(i=0;i<9;i++) //DATA保持高，SCK時鐘觸發(fā)9次，發(fā)送啟動傳輸，通迅即復位
{
Sck_P=1;
Sck_P=0;
}
ShtTransStart(); //啟動傳輸
}
char ShtMeasure(unsigned char *p_value, unsigned char *p_checksum, unsigned char mode)
{
unsigned error=0;
unsigned int i;
ShtTransStart(); // 啟動傳輸
switch(mode) // 選擇發(fā)送命令
{
case 1 : // 測量溫度
error+=ShtWriteByte(0x03);
break;
case 2 : // 測量濕度
error+=ShtWriteByte(0x05);
break;
default:
break;
}
for(i=0;i<65535;i++)
if(Data_P==0)
break; // 等待測量結束
if(Data_P)
error+=1; // 如果長時間數(shù)據(jù)線沒有拉低，說明測量錯誤
*(p_value) =ShtReadByte(1); // 讀第一個字節(jié)，高字節(jié) (MSB)
*(p_value+1)=ShtReadByte(1); // 讀第二個字節(jié)，低字節(jié) (LSB)
*p_checksum =ShtReadByte(0); // read CRC校驗碼
return error; // error=1 通訊錯誤
}
void CalcSHT11(float *p_humidity ,float *p_temperature)
{
const float C1=-4.0; // 12位濕度精度修正公式
const float C2=+0.0405; // 12位濕度精度修正公式
const float C3=-0.0000028; // 12位濕度精度修正公式
const float T1=+0.01; // 14位溫度精度 5V條件修正公式
const float T2=+0.00008; // 14位溫度精度 5V條件修正公式
float rh=*p_humidity; // rh: 12位濕度
float t=*p_temperature; // t: 14位溫度
float rh_lin; // rh_lin: 濕度 linear值
float rh_true; // rh_true: 濕度 ture值
float t_C; // t_C : 溫度 ℃
t_C=t*0.01 - 40; //補償溫度
rh_lin=C3*rh*rh + C2*rh + C1; //相對濕度非線性補償
rh_true=(t_C-25)*(T1+T2*rh)+rh_lin; //相對濕度對于溫度依賴性補償
*p_temperature=t_C; //返回溫度結果
*p_humidity=rh_true; //返回濕度結果
}
unsigned char TempCorrect(int temp)
{
if(temp<0) temp=0;
if(temp>970) temp=970;
if(temp>235) temp=temp+10;
if(temp>555) temp=temp+10;
if(temp>875) temp=temp+10;
temp=(temp%1000)/10;
return temp;
}
unsigned char HumiCorrect(unsigned int humi)
{
if(humi>999) humi=999;
if((humi>490)&&(humi<951)) humi=humi-10;
humi=(humi%1000)/10;
return humi+4;
}
void ReadShtData()
{
value humi_val,temp_val; // 定義兩個共同體，一個用于濕度，一個用于溫度
unsigned char error; // 用于檢驗是否出現(xiàn)錯誤
unsigned char checksum; // CRC
unsigned int temp1,humi1; // 臨時讀取到的溫濕度數(shù)據(jù)
error=0; //初始化error=0，即沒有錯誤
error+=ShtMeasure((unsigned char*)&temp_val.i,&checksum,1); //溫度測量
error+=ShtMeasure((unsigned char*)&humi_val.i,&checksum,2); //濕度測量
if(error!=0) //如果發(fā)生錯誤，系統(tǒng)復位
ShtConnectReset();
else
{
humi_val.f=(float)humi_val.i; //轉換為浮點數(shù)
temp_val.f=(float)temp_val.i; //轉換為浮點數(shù)
CalcSHT11(&humi_val.f,&temp_val.f); //修正相對濕度及溫度
temp1=temp_val.f*10;
temp=TempCorrect(temp1);
humi1=humi_val.f*10-50;
humi=HumiCorrect(humi1);
humi1=humi1-1;
}
}
void read2543(uchar addr)
{
uint ad=0;
uchar i;
CLK=0;
CS=0;//片選段，啟動2543
addr<<=4;//對地址位預處理
for(i=0;i<12;i++) //12個時鐘走完，完成一次讀取測量
{
if(DOUT==1)
ad=ad|0x01;//單片機讀取ad數(shù)據(jù)
DIN=addr&0x80;//2543讀取測量地址位
CLK=1;
;;;//很短的延時
CLK=0;//產生下降沿，產生時鐘信號
;;;
addr<<=1;
ad<<=1;//將數(shù)據(jù)移位準備下一位的讀寫
}
CS=1;//關2543
ad>>=1;
volt=ad;//取走轉換結果
volt=volt*1221;//例子的滿量程為5V，轉換分辯率為12位（2的12次方=4096）。即最大值是255，5/4096=1221mV,即例子中的1V代表實際1221mV
}
void main(void)
{
LcdInit();
ShtConnectReset();
UART_Init();
while(1)
{
ReadShtData();
DisplayListChar(4,0,"temp:");
DisplayOneChar(10,0,(char)(temp/10+'0'));
DisplayOneChar(11,0,(char)(temp%10+'0'));
DisplayOneChar(12,0,(char)(' '));
DisplayOneChar(13,0,(char)('C'));
Uart1Send( 'T' );
Uart1Send( (char)(temp/10+'0') );
Uart1Send( (char)(temp%10+'0') );
read2543(0);//調用2543驅動程序測量地址為
LUX_now=volt*2;
DisplayListChar(0,1,"ZD:");
DisplayOneChar(3,1,(char)(volt*2/1000000+'0'));
DisplayOneChar(4,1,(char)((volt*2/100000)%10+'0'));
DisplayOneChar(6,1,(char)('%'));
Uart1Send( 'Z' );
Uart1Send( (char)(volt*2/1000000+'0') );
Uart1Send( (char)((volt*2/100000)%10+'0') );
read2543(1);//調用2543驅動程序測量地址為
C2_now=volt*2;
DisplayListChar(10,1,"PH:");
DisplayOneChar(13,1,(char)(volt*2/1000000+'0'));
DisplayOneChar(14,1,(char)('.'));
DisplayOneChar(15,1,(char)((volt*2/100000)%10+'0'));
Uart1Send( 'P' );
Uart1Send( (char)(volt*2/1000000+'0') );
Uart1Send( '.' );
Uart1Send( (char)((volt*2/100000)%10+'0') );
if(LUX_now>LUX_max || C2_now>C2_max || temp>temp_max)
{
BEEP=0;
}else
{
BEEP=1;
}
}
}

復制代碼

所有資料51hei提供下載:

水質監(jiān)測.rar (14.47 MB, 下載次數(shù): 412)

ID:614056 · 發(fā)表于 2020-4-14 09:45

這種方案有幾個小問題，1.AD速率比較慢，往往測試時間比較久還得不到穩(wěn)定的PH值
2.測試精度不高，重復性不好
之前我也是想了很多辦法都沒有解決好這個問題，后續(xù)加了個輔助電路方解決，目前量產中

ID:666145 · 發(fā)表于 2019-12-17 12:38

在嗎？非常感謝。我下載了。想請教一下。

ID:605716 · 發(fā)表于 2020-4-9 15:41

哇，壓縮包貌似只能用winrar才可以解壓成功

ID:728691 · 發(fā)表于 2020-4-14 08:12

好資料，51黑有你更精彩!!!

ID:733754 · 發(fā)表于 2020-4-21 19:12

你好，我的課題也是跟你幾乎一樣，也是監(jiān)測水質然后遠程通訊，我想想你請教點問題，大神，哈哈哈

ID:742174 · 發(fā)表于 2020-5-1 15:40

goalpeak 發(fā)表于 2020-4-14 09:45
這種方案有幾個小問題，1.AD速率比較慢，往往測試時間比較久還得不到穩(wěn)定的PH值
2.測試精度不高，重復性不 ...

你好，請問能分享一下嗎？

ID:747608 · 發(fā)表于 2020-5-9 15:16

dantemaycry 發(fā)表于 2020-5-8 12:33
單片機水情監(jiān)測系統(tǒng)設計交流交流？

我課題和你一樣交流交流？

ID:903852 · 發(fā)表于 2021-4-11 18:18

為什么我打不開這個仿真，本人用proteus8

ID:328014 · 發(fā)表于 2021-4-11 18:21

哈哈哈可以發(fā)表于 2021-4-11 18:18
為什么我打不開這個仿真，本人用proteus8

你去百度Proteus8.8白菜直裝版,這個版本才能打開,如圖

ID:907892 · 發(fā)表于 2021-4-18 17:35

為什么我沒有仿真，里面打不開

ID:328014 · 發(fā)表于 2021-4-18 18:36

槿榆yyds 發(fā)表于 2021-4-18 17:35
為什么我沒有仿真，里面打不開

8.8版本的仿真,看10樓的回復

ID:575287 · 發(fā)表于 2021-5-7 16:40

想問下如何添加溶解氧電路和程序？

ID:922247 · 發(fā)表于 2021-5-17 11:24

goalpeak 發(fā)表于 2020-4-14 09:45
這種方案有幾個小問題，1.AD速率比較慢，往往測試時間比較久還得不到穩(wěn)定的PH值
2.測試精度不高，重復性不 ...

能分享一下嗎

ID:968818 · 發(fā)表于 2021-9-28 12:56

測PH的要用那個原件呢哥

ID:1007991 · 發(fā)表于 2022-4-30 17:41

大佬能加按鍵上下限電路嗎

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單片機水質監(jiān)測Proteus仿真程序 電阻模擬水質濁度和PH值

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