一种智能水质检测仪设计(二)
2 系统软件程序设计 本文设计主程序部分采用顺序结构,种智质检程序启动后进行初始化,测仪然后通过串口迅速进行温度采集,设计温度返回后数字型数据采集模块pH模块、种智质检TDS模块开始检测,测仪随后进行AD采样变换为模拟输入量,设计并进行标度变换对数据做进一步处理。种智质检数据采集处理结束后将数据显示到OLED屏幕,测仪然后将数据暂存到数据发送寄存器中,设计通过ESP8266模块WiFi信号发送至手机App。种智质检主程序流程如图4所示。测仪 2.1 延时子程序设计 由于TDS和pH采样需要温度补偿,设计之后还要进行ADC采样及标度变换,种智质检所以在系统采集到温度之后需要一定的测仪延时来等待TDS和pH的显示,因此设计了延时子程序来缓冲等待这一过程。设计24 MHz主频下在示波器上看一个语句的时间大概是0.8μs,本设计首先设了0.8μs的倍数4μs,再用函数将其增加至1ms,最终延时1s。在系统供电之后直接读取温度,延时1s后读取ADC采样数据。 2.2 OLED显示程序设计 本文设计使用的是OLED显示器,与单片机的接口采用了I2C连接方式,在设计程序时需要根据连接方式进行。在程序开始执行之后首先初始化屏幕,然后开始写入数据或命令,数据标志表示为0,命令的标志表示为1。而后开始读取数据,数据读取之后还要设置以下显示参数:页地址、显示位置列低和列高地址、起点坐标、显示模式等。显示完成后关闭OLED进入清屏函数,清屏完成后屏幕是黑色的,和未通电点亮时一样。 2.3 无线通信设计 为了实现最终的智能化水质检测,使人们在手机上能对日常用水的水质实时了解,采用无线通信的方式完成手机App在线监测。本设计采用专用的ESP8266模块实现联网与云端进行数据传输,由机智云平台可以提供手机端App的设计。 首先要在网页端注册一个机智云的开发者账号,注册完成后选择个人项目创建一个新产品,填写一些基本的信息,产品的名称是“智能水质检测仪”,技术方案为WiFi/移动网络方案,保存之后就会产生项目的基本信息;其次,创建数据节点,考虑到主要检测水质的3个参数,本设计创建了3个数据点,设置3个节点名称分别是温度、pH和TDS;再次,在手机上安装机智云通用App,安装完成后登陆个人账号,在机智云官网下载ESP8266模块专用固件,专用固件在数据节点创建创建完成后即可下载使用,固件下载完成后,使用串口调试器将WiFi模块连接到电脑上,使用固件自带的下载程序刷新固件,并对机智云固件进行装载,装载完成后,WiFi成为基于机智云手册的无线透传模块;最后,设备与App通信时,需要先连接到机智云服务器,等待服务器传输回来的数据,当产品配置完成后,发送生成的PK代码和密钥,服务器对产品进行检测后,系统可以传输温度、pH、TDS等信息来实现数据上传,上传完成后接入网络的手机App即可读取数据。 3 硬件调试结果 为了验证上述设计的正确性和可行性,搭建硬件调试平台。为了防止硬件损害和测试的方便性,系统上电调试时将DS18B20、pH电极和TDS探针都插入了自来水溶液中,如图5(a)所示,水质温度、TDS及pH参数值分别为22.3、99和6.85,从中可知,生活中的自来水温度、TDS及pH值参数在人们健康范围内,是达标的;当改变水质pH值,再次测量,结果如图5(b)所示,水质参数分别为22.2、102及8.95,由于无预热及制冷,水温基本没有发生变化,但是水质的pH值明显发生了改变,从而引起了水质TDS的变化。由显示结果可知,该系统测试结果准确;最后,为了实现可手持监测,通过WiFi模块联网与手机端App同步显示,即在手机接入系统WiFi之后打开手机App,通信结果如图6所示。经过实际的操作验证,本设计实现了硬件系统与手机App同步显示测量结果,与市场现有水质测试仪相比,该测试仪体积小、操作简单、成本低,且迎合当前用户潮流需求,将测试结果由手机APP进行实时查看,实现了线下线上同时监测,满足用户对智能型水质检测仪的需求。 4 结论 本文阐述了一种便携式智能水质检测仪的设计。介绍了pH检测电路、TDS检测电路等主要硬件的结构、工作原理,及软件程序设计中的核心子程序,最后通过硬件平台的测试,验证了该检测仪具有体积小、成本低、可携带、实时显示等多种功能,从实时应用角度出发,方便了人们对水质状况的实时在线检测需求,具有广泛的市场应用前景。 声明:本文所用图片、文字来源《国外电子测量技术》,版权归原作者所有。如涉及作品内容、版权等问题,请与本网联系删除 相关链接:pH,水质,采样
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