无线蓝牙控制的水体检测小船
1Abstract 2引言 3一、检测小船系统设计方案 3（一）系统总体框架 3（二）核心控制系统方案 4（三）小船运行控制方案 4（四）水环境检测系统方案 5（五）蓝牙控制方案 6二、检测小船系统硬件设计 6（一）NANO核心控制系统板 6（二）蓝牙通信 7（二）直流电机驱动电路设计 8（三）酸碱度和温度传感器检测 8（四）电导率传感器检测 9三、检测小船系统软件设计 10（一）软件驱动总体框架 10（二）运行控制程序设计 11（三）酸碱度测量程序设计 12（四）电导率测量程序设计 13（五）上位机软件程序设计 14四、检测小船总体调试 16（一）软硬件调试 16（二）整体调试 18总结 19谢辞 20参考文献 20附录 21无线蓝牙水体检测小船的设计旨在方便检测水环境。设计选择Arduino的NANO开发板作为核心控制系统；同时选用防水DS18B20传感器、PH传感器、TDS传感器组成检测系统，检测水环境的温度、酸碱度和电导率三个水质参量；使用装有两个直流电机的小船作为系统的载体，使用HC-05蓝牙模块为系统添加手机端APP无线控制。结合软件驱动实现小船运行的控制和水环境多点检测数据手机端显示。
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Abstract
The wireless bluetooth water detection boat is designed to facilitate the detection of water environment. The NANO development board of Arduino was selected as the core control system. At the same time, waterproof DS18B20 sensor, PH sensor and TDS sensor are selected to constitute the detection system to detect the temperature, PH and conductivity of the water environment. The small boat with two dc motors is used as the carrier of the system, and the hc0 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
5 bluetooth module is used to add wireless control of mobile APP to the system. Combined with software driving to realize the control of boat operation and water environment multipoint detection data mobile terminal display.
Key word: Arduino; DS18B20; PH sensor; TDS sensor; APP
引言
回首以往经济发展历程，在经济建设中对环境的关注度远小于社会生产，环境污染问题变得尤为突出。未经处理工业和生活废水的排放极容易导致水环境质量的下降，作为环境的反馈，人们的生活健康受到环境问题的影响。
渐渐的人们对生活健康关注度提高，意识到环境质量的检测和治理变得更加重要。做好环境改善需要做好环境变量检测，有些环境检测对于人远距离测试会产生很多麻烦，比如河流水环境的检测。河流流域长变化快，检测难度高，检测频率要高。
本设计提出的基于无线蓝牙控制的水体检测小船是针对于环境检测的阻碍给检测人员带来的麻烦设计的。设计借助于电子专业知识，实现远距离可操控检测，很大程度上节省人力和精力，充分发挥电子知识的应用，迎合创新的思想潮流。
一、检测小船系统设计方案
（一）系统总体框架
NANO核心控制系统板作为NANO控制核心，通过蓝牙与手机端APP进行通信。一方面手机端APP通过蓝牙向NANO控制核心发送控制指令，根据指令可实现水环境检测数据上传和控制小船运行状态。另一方面NANO控制核心驱动水环境检测系统进行数据采集并运算处理，通过蓝牙将水环境检测数据上传到手机端APP显示。水体检测系统由DS18B20温度传感器、PH传感器、TDS电导率传感器组成，负责勘测相应的水质参量。NANO核心控制系统通过发送两路PWM信号控制L298N驱动器驱动的直流电机，改变小船运行状态。
基于检测小船系统功能的要求，设计系统的总体框架图如图1.1所示。
图1.1 检测小船系统总体框架图
（二）核心控制系统方案
NANO最小系统板是基于Atmega 328微控制器的小型开发板，采用16MHz晶振。它只有一个直流电源插孔，并使用miniUSB线，而不是D线，经过AMS1117 5V稳压器进行稳压。工作电压5V, 8个模拟I/O引脚，22个数字I/O引脚，6个PWM输出引脚，并且具有小巧，价格合适，适合体积小的产品使用等优点。引脚功能独立，模拟引脚用于传感器数据采集，PWM引脚用于直流电机控制，数字I/O口用于数据线通信。
基于Arduino开发，选用NANO核心板作为系统最小控制系统，实物图如图1.2所示。
图1.2 NANO系统板实物图
（三）小船运行控制方案
小船方向控制设计主要采用两个直流电机和L298N驱动器，选定NANO核心板的PWM引脚作为控制引脚。
L298N驱动器采用L298N双H桥直流电机驱动芯片，可以实现直流电机双向控制。驱动器供电端子有两个，12V供电端子可接收7V35V供电，内含稳压部分将电压转换为5V用于输出和5V元件使用；5V供电端子采用5V供电；本设计采用7V电压供电，输出5V电压供核心板使用来实现系统独立电源供电和可移动性。ENA和ENB是驱动器的使能端控制端，控制驱动信号输出；IN1IN4是直流电机运行状态的控制端，决定电机正转、反转、停止、制动。
直流电机采用两个性能相同的7V直流电机，直流电机具有转速快、功耗低的特点，满足小船快速转向，运行速度快，灵活的需要。
本设计设定电机为正转，通过控制使能端来实现电机转动速度，对两个直流电机速度的控制从而实现小船方向左右转动和直行。当左右控制信号PWM值相同时为直行，当左右控制信号PWM值不同时，小船会向PWM值小的一边转向。实物图如图1.3所示。
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Abstract
The wireless bluetooth water detection boat is designed to facilitate the detection of water environment. The NANO development board of Arduino was selected as the core control system. At the same time, waterproof DS18B20 sensor, PH sensor and TDS sensor are selected to constitute the detection system to detect the temperature, PH and conductivity of the water environment. The small boat with two dc motors is used as the carrier of the system, and the hc0 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
5 bluetooth module is used to add wireless control of mobile APP to the system. Combined with software driving to realize the control of boat operation and water environment multipoint detection data mobile terminal display.
Key word: Arduino; DS18B20; PH sensor; TDS sensor; APP
引言
回首以往经济发展历程，在经济建设中对环境的关注度远小于社会生产，环境污染问题变得尤为突出。未经处理工业和生活废水的排放极容易导致水环境质量的下降，作为环境的反馈，人们的生活健康受到环境问题的影响。
渐渐的人们对生活健康关注度提高，意识到环境质量的检测和治理变得更加重要。做好环境改善需要做好环境变量检测，有些环境检测对于人远距离测试会产生很多麻烦，比如河流水环境的检测。河流流域长变化快，检测难度高，检测频率要高。
本设计提出的基于无线蓝牙控制的水体检测小船是针对于环境检测的阻碍给检测人员带来的麻烦设计的。设计借助于电子专业知识，实现远距离可操控检测，很大程度上节省人力和精力，充分发挥电子知识的应用，迎合创新的思想潮流。
一、检测小船系统设计方案
（一）系统总体框架
NANO核心控制系统板作为NANO控制核心，通过蓝牙与手机端APP进行通信。一方面手机端APP通过蓝牙向NANO控制核心发送控制指令，根据指令可实现水环境检测数据上传和控制小船运行状态。另一方面NANO控制核心驱动水环境检测系统进行数据采集并运算处理，通过蓝牙将水环境检测数据上传到手机端APP显示。水体检测系统由DS18B20温度传感器、PH传感器、TDS电导率传感器组成，负责勘测相应的水质参量。NANO核心控制系统通过发送两路PWM信号控制L298N驱动器驱动的直流电机，改变小船运行状态。
基于检测小船系统功能的要求，设计系统的总体框架图如图1.1所示。
图1.1 检测小船系统总体框架图
（二）核心控制系统方案
NANO最小系统板是基于Atmega 328微控制器的小型开发板，采用16MHz晶振。它只有一个直流电源插孔，并使用miniUSB线，而不是D线，经过AMS1117 5V稳压器进行稳压。工作电压5V, 8个模拟I/O引脚，22个数字I/O引脚，6个PWM输出引脚，并且具有小巧，价格合适，适合体积小的产品使用等优点。引脚功能独立，模拟引脚用于传感器数据采集，PWM引脚用于直流电机控制，数字I/O口用于数据线通信。
基于Arduino开发，选用NANO核心板作为系统最小控制系统，实物图如图1.2所示。
图1.2 NANO系统板实物图
（三）小船运行控制方案
小船方向控制设计主要采用两个直流电机和L298N驱动器，选定NANO核心板的PWM引脚作为控制引脚。
L298N驱动器采用L298N双H桥直流电机驱动芯片，可以实现直流电机双向控制。驱动器供电端子有两个，12V供电端子可接收7V35V供电，内含稳压部分将电压转换为5V用于输出和5V元件使用；5V供电端子采用5V供电；本设计采用7V电压供电，输出5V电压供核心板使用来实现系统独立电源供电和可移动性。ENA和ENB是驱动器的使能端控制端，控制驱动信号输出；IN1IN4是直流电机运行状态的控制端，决定电机正转、反转、停止、制动。
直流电机采用两个性能相同的7V直流电机，直流电机具有转速快、功耗低的特点，满足小船快速转向，运行速度快，灵活的需要。
本设计设定电机为正转，通过控制使能端来实现电机转动速度，对两个直流电机速度的控制从而实现小船方向左右转动和直行。当左右控制信号PWM值相同时为直行，当左右控制信号PWM值不同时，小船会向PWM值小的一边转向。实物图如图1.3所示。
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