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基于STM32芯片的小型河湖水质监测系统设计与实现

黄艳雯 陈天宇 赵乐 尤磊 何峥

合肥工业大学 安徽 宣城 242000

摘 要 小型河湖是水网水系的“毛细血管”，在社会生活中起着汛期蓄水、农业灌溉、发展水产养殖、增加空气

湿度和改善地区环境等重要作用，因此对小型河湖进行水质监测有着重要意义。本文将介绍一种便捷高效的小型河

湖水质监测手段——基于STM32芯片的小型河湖水质监测系统，给出设计方案并展示实际测试结果。

关键词 STM32；小型河湖；水质监测

前言  号，进行简单数学运算便可以得到温度数据。

水文工作是国民经济建设中必不可少的部分，而水质监测工作时，DS18B20芯片会将温度信号转化为16位二进制数

又是水文工作的基础。然而，大型江海湖泊测量系统监测成本据，存储在DS18B20内部两个字节的RAM中，再通过单总线将

高昂，无法向小型河湖推广；乘坐母船进行测量的传统作业方这两个字节的数据反馈给STM32单片机。硬件控制程序中定义

式既费时费力，又要面临后期繁杂的数据处理过程。因此，小一个16位的变量tmp1来保存该温度数据。变量tmp1中的前5位

型河湖水质监测缺乏一种便捷高效的工具手段。基于STM32芯是符号位，后11位是数据位。如果测得的温度大于0，则前5位

片的小型河湖水质监测系统的设计旨在解决上述问题。从功能为0，只要将tmp1乘以0.0625即可得到实际温度值；如果温度小

上看，该水质监测系统由“水质监测船”和“终端数据处理”于0，则前5位为1，tmp1需要取反加1再乘以0.0625才可得到实

两部分组成；从设计上看，它包含硬件电路设计、硬件控制程际温度值。例如当tmp1值为0000011111010000时，转化为十

序设计和软件应用程序设计三部分。进制是2000，2000乘以0.0625可得实际温度为125℃[1]

。

1.3pH和浊度采集原理

1  基于STM32芯片的小型河湖水质监测系统的设计

pH传感器和浊度传感器不能直接向STM32单片机反馈数字

1.1系统组成和功能概述

信号，而是在5V供电下输出0~4.5V模拟电压信号。STM32芯片

“水质监测船”由遥控船及搭载其上的硬件电路组成。硬

内置ADC模块，可以将0~3V的模拟电压信号转化为12位的数字

件电路上有一块STM32芯片，用于控制各个硬件外设的工作；

信号。因此需要设计一个电阻分压电路，将传感器输出的电压

一个GPS+北斗双定位模块，用于获取监测船的经纬度信息；

限定在0~3V。

三个水质传感器分别是温度传感器、pH传感器和浊度传感器，