余搏立

摘 要：文章以STM32F103VET6单片机为核心控制器设计一种简易水情检测系统，该系统能够实现液位和溶液pH值检测，并实时显示状态数据，测量精度高，功耗低，性能稳定。

关键词：STM32F103VET6单片机；玻璃电极；递推平均滤波算法

中图分类号：TP274 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）20-0035-03

Abstract： In this paper， a simple water regime detection system is designed with STM32F103VET6 single chip microcomputer as the core controller. The system can detect the liquid level and pH value of solution， and display the state data in real time. The measurement accuracy is high， the power consumption is low， and the performance is stable.

Keywords： STM32F103VET6 microcontroller； glass electrode； recursive average filter algorithm

1 概述

随着科技水平的进步与创新，简易水情检测系统中溶液pH值测量和液位测量迈向智能化。检测系统对测量精度的要求愈加细致与严格。本文提出的设计方法对溶液pH值和液位高度能够实现精确测量与显示。整个系统仅由3.7V电池组供电，采用TFT液晶屏显示实时数据。

2 方案设计

2.1 总体设计

本文选用玻璃电极pH值传感器对溶液pH值检测，设计信号调理电路将输出信号转化成模拟量电压信号，经过控制器AD转换成数字量信号进行处理；选用超声波液位传感器进行液位测量，经串口通信传输控制器参与运算；测量数据经递推平均滤波算法处理后采用TFT液晶屏实时显示水位测量高度、pH测量值、电池输出电压等状态监控数据，构成简易水情检测系统[1]。

本文设计的检测系统分STM32单片机最小系统、传感器检测电路、A/D采样电路、液晶显示电路、电源模块电路构成。系统方框图如图1所示。

2.2 pH测量的基本原理

水溶液中氢离子的占比通过PH予以表示。根据能斯特方程，测量电极和被测量液体之间的电位差对应于液体中氢离子的浓度[2]。能斯特方程简化后的数学表达式如下：

公式（1）中K为理论斜率；E为指定H+浓度下电极电势；……