基于ZigBee远程通信的水质监测系统设计

摘要:ZigBee因其低功耗、低成本、短时延、高安全性和自组网等优点，被广泛应用于各种工作领域。本文以CC2530为通信芯片，以STMF103为主控制芯片，作为系统的硬件电路和软件部分。电导率模块、pH模块和DS18B20温度模块的信息传输到上位机。ZigBee ad hoc网络可以用来在上位机读取水域不同位置的水信息。实验结果表明，该水质监测系统具有低功耗、高实时性等优点。

关键词:ZigBee；水质监测；自组网络

摘要:zigbee因其优势被广泛应用于各个领域。高安全性和自组织网络。本文以CC2530为通信芯片，以STMF103为主控制芯片，作为系统的硬件电路和软件部分。电导率模块、酸碱度模块和DS18B20温度模块的信息传输到上位机，通过紫蜂自组网可以在上位机上读取海域不同位置的水体信息。实验结果表明，本文实现的水质监测具有低功耗、高实时性的优点。水质监测；特设网络

1简介

在大型水体的不同区域具有不同的温度、酸碱度和电导率。为了获得水体的综合信息，需要机器收集和上传水体各个区域的水质信息。室外水产养殖环境复杂多变，设备需要在水中长时间工作，这就要求设备具有很高的耐久性同时，为了保证水体的实时信息，往往需要多台机器协同工作。图1

2.1的硬件组件求解pH的线性方程

。液体的ph值取决于液体中氢离子的浓度。通过测量由电极系统的待测液体形成的测量单元的电动势，可以获得待测液体的氢离子活性从传感器电极系统获得的电压信号与氢离子的活性具有对应关系根据能斯特方程，当电极反应中的物质从一个相转移到另一个相时，需要消耗能量。图2的软件设计流程图

3.1pH模块和电导率模块

pH模块和电导率模块输出模拟电压，需要由STM32的模数转换器转换成数字信息，读取的数据范围为0~4096酸碱度模块需要软件将模数转换器的值标准化为0~3.3V，然后将其作为电压纳入等式(2)。由于电导率模块输出的模拟电压与电导率成正比，只需将转换后的值降低到0 ~ 44毫秒/厘米，即可得到上位机在酸性条件下的实时曲线

表1上位机显示数据

5摘要

建立了一个ZigBee水质检测平台，进行了水质检测的软硬件测试，并通过ZigBee模块与上位机通信。 并与电子酸度计和上位机显示器进行了比较，验证了本文设计的硬件和软件能够正常稳定地工作同时，通过对不同温度和酸碱度的液体进行测试，并与电子酸度计进行比较，显示在上位机，显示延时在300毫秒以内，证明了基于ZigBee通信的水质检测系统的可行性、短延时和可靠性。

基金项目:广东海洋大学“创新强校工程”(Q 14580)；大学生创新创业培训计划(CXXL2019262CXXL2019268)

参考文献:

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作者简介:

林聪(1988-)，男，广东湛江人，讲师，现任教于广东海洋大学，研究方向为智能控制和智能自动化

于越(1991-)，女，吉林通化人，讲师，现任教于广东海洋大学。她的主要研究兴趣是电力电子技术和智能控制技术

陆(1997-)，男，广东怀集人，目前就读于广东海洋大学，研究方向为嵌入式技术

肖显哲(1999-)，女，广东广州人，目前就读于广东海洋大学，专业为嵌入式技术