水質濁度測試儀的設計

孫佰順　武傳佳　李洪亮

摘 要：近年來，我國的污染情況越來越嚴重，不只是大氣污染，就連人們不可或缺的水也受到了威脅。論文采用散射光測量法，以AT89S52單片機為控制核心將濁度傳感器獲取的濁度信號轉化為模擬信號，再經ADC0832進行A/D轉換將接收到的模擬信號轉化為數字信號即濁度值再送到液晶顯示器1602進行數據顯示，可通過獨立式按鍵設置水溶液濁度的上限值并可對超限的水質進行報警，以提示水質濁度超標。該設計可以讓人們對自己飲用的水質濁度進行實時測試，也可以應用于工業廢水的檢測、醫療用水的檢測等。

關鍵詞：水質 污染 濁度

中圖分類號：TP277 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2017）05（a）-0112-02

濁度是由微小顆粒如淤泥、粘土、微生物和有機物等引起的。當有光線照射水面時，一些微小顆粒會阻礙光沿直線傳播，遇到障礙物時由于障礙物的種類、形狀、大小都不一樣，所以當光照射水時會有一部分光被吸收，一部分光被散射。水的濁度是反映水質好壞的一個十分重要的參數[1]。近年來，我國的污染情況越來越嚴重，不只是大氣污染，就連人們不可或缺的水也受到了威脅。隨著身邊一座座高樓拔地而起，各種各樣的工廠被興建，雖然生活水平有所提高，但是人們的生命安全卻受到了嚴重的威脅。目前我國多數飲用水的濁度值沒有達到標準，這些不符合國家標準的水中有許多人們用肉眼無法看到的微生物、細小顆粒等，濁度的超標會引發多種疾病，嚴重影響人們的健康。該設計的水質濁度測試儀，利用90°散射測量法進行測量，實時顯示水質的濁度，可有效預防水質濁度污染給人們帶來的危害。

1 系統硬件設計

該文設計的水質濁度測試儀由電源電路、單片機電路、按鍵控制電路、顯示電路、報警電路、A/D轉換電路這6個電路模塊組成。系統整體結構由4節電池為整個系統提供電源。濁度傳感器模塊、A/D轉換模塊和按鍵模塊分別將各自采集或處理的信息送到單片機系統進行處理，處理的結果再由單片機送到報警電路和顯示電路，各模塊電路相互協作并執行各自功能。該設計采用的是4節電池為整個電路供6 V電壓，圖1中的CON2端口接電池盒兩端，當開關KG1閉合時，電路通路，流經1K電阻，二極管導通發光，以達到提示電源準備就緒且電路中存在電流的作用。單片機控制整個系統運行流程。濁度信號通過濁度傳感器進行處理得到濁度的模擬信號，經ADC0832進行模數轉換，即將模擬信號轉換為數字信號，最后將獲取的數字信號送給單片機進行數據處理，并將實時的濁度值顯示在LCD1602的顯示屏上。

2 軟件設計

該設計采用C語言程序設計，大大提高了工作效率[9]。同時所產生的文檔資料也容易理解，便于移植。該設計的軟件設計部分采用模塊化程序設計。主要模塊包括濁度測試模塊、A/D轉換模塊、按鍵模塊和液晶顯示模塊等以實現設計結果濁度值的顯示。程序從主程序出發，首先對各模塊進行初始化；按鍵模塊程序控制整個濁度測試過程中量程的大?。粷岫葌鞲衅鲗岫刃盘柼幚砗笏腿階/D轉換模塊程序對信號進行模數轉換；再將得到的數字信號經濁度測試模塊程序進行換算得到相應的濁度值；最后將濁度值送入LCD1602顯示模塊程序進行濁度值的顯示。

3 數據分析

如圖表1為濁度測試的實驗數據，該實驗容器采用自制的半徑為3 cm、高度為8.5 cm的圓柱形量杯進行下面的實驗。首先導入杯中1 cm的純牛奶，隨后向杯中加入適量清水使得清水與牛奶充分混合，將探頭垂直放入水中并記下如下圖所示的實時濁度值。

該設計以牛奶為定量，清水為變量進行了8組實驗，結果表明在牛奶量一定時，加入清水量越多液晶顯示的濁度值越小。

4 結語

該文是設計一個可以測出濁度范圍在0～200 NTU的水質濁度測試儀，該設計采用90°散射測量法測量水質的濁度值，利用4節電池對整個電路進行供電，單片機控制濁度傳感器對濁度信號進行采集并處理為模擬信號，經ADC0832進行A/D轉換將獲取的濁度模擬信號轉化為數值信號即濁度值，經單片機控制液晶顯示器實現濁度值的顯示功能并隨濁度的不同給予相應的報警提示。

參考文獻

[1] 康亞.一種新的經濟型智能濁度儀研究[D].重慶：重慶大學，2008.

[2] 宋啟敏，陸明剛.散射光式濁度測量的范圍和非線性研究[J].上海大學科學報，1997（10）：564-569.