【正文】 存檔編號(hào) 贛南師范學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 簡(jiǎn)易水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 教學(xué)學(xué)院 物理與電子信息學(xué)院 屆 別 2021 屆 專 業(yè) 電氣技術(shù)教育 學(xué) 號(hào) 090805030 姓 名 楊艷萍 指導(dǎo)教師 許糧 完成日期 目錄 內(nèi)容摘要 ...................................................... 2 關(guān)鍵詞 ....................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 Abstract: ..................................................... 1 Key words: .................................................... 1 1 引言 ........................................................ 1 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)和性能要求 ...................................... 3 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 ................................................ 3 系統(tǒng) 框圖 .................................................. 3 硬件設(shè)計(jì)與選擇 ........................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) ............................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 ................................. 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 ......................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 溫度主程序流程圖 ......................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 PH 值測(cè)量流程圖 .......................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 渾濁度程序流程圖 ......................................... 18 5 系統(tǒng)調(diào)試 ................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 參考文獻(xiàn) ..................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 附錄一 ....................................... 錯(cuò)誤 !未定義書(shū)簽。 附錄二 ....................................................... 21 致謝 ......................................................... 32 1 內(nèi)容摘要 ： 簡(jiǎn)易水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 是以 AT80S51單片機(jī)為核心， 用 DS18B20做溫度傳感器，光敏二極管做感光傳感器，以及 PH玻璃電極傳感器來(lái)檢測(cè)水質(zhì)的溫度，清澈度，酸堿度。 整個(gè)系統(tǒng)分為復(fù)位電路、單片機(jī)控制單元電路、 A∕ D轉(zhuǎn)換電路、輸入∕輸出電路、 LED顯示電路、電源電路。 主要的設(shè)計(jì)是幾種傳感器所采集的數(shù)據(jù)通過(guò)多路開(kāi)關(guān)，傳送到 A/D轉(zhuǎn)換器再傳送到單片機(jī)中進(jìn)行檢測(cè) ， 在接通電源的條件下，本系 統(tǒng)能夠顯示檢驗(yàn)水質(zhì)的各種參數(shù)，并通過(guò)報(bào)警電路進(jìn)行異常情況報(bào)警。 關(guān)鍵詞 ： AT80S51； DS18B20 ； 光敏二極管； PH玻璃電極； LED 顯示； Abstract:Simple water quality monitoring system is based on AT80S51 microcontroller as the core, using DS18B20 as a temperature sensor, a photosensitive diode as light sensitive sensor, and PH glass electrode sensor to detect the water temperature, turbidity, pH. The whole system is divided into a reset circuit, singlechip microputer control circuit, A / D conversion circuit, input / output circuit, LED display circuit, power supply circuit. The main design is to capture several sensor data through a multiplexer, sent to the A/D converter to teleport to chip in detection, when turning on the power, the system can display various parameters of water quality testing, and through the alarm circuit abnormalities in alarm. Key words:AT80S51。 DS18B20。 photodiode。 PH glass electrode。 LED display。 2 1 引言 水 是生命之源，它不僅蘊(yùn)育了生命，而且是任何生命體得以維持的最基本的物質(zhì)基礎(chǔ)。水與人體健康息息相關(guān)，它是消化食物、傳送養(yǎng)分、體液循環(huán)、體溫調(diào)節(jié)、潤(rùn)滑組織器官等所必需的，同時(shí)，水也是為人體獲得各種營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)的重要途徑之一。 由于人們對(duì)水質(zhì)的檢測(cè)越來(lái)越關(guān)注，所 以我選擇設(shè)計(jì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)儀。 該水質(zhì)檢測(cè)是基于 MSC51 的一個(gè)檢測(cè)系統(tǒng)， MSC51[1]系列單片機(jī)具有性能穩(wěn)定、工作可靠、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，因此其應(yīng)用相當(dāng)廣泛。 MSC51 系列的單片機(jī)（如ATMEL89cxx）內(nèi)部包含有 RAM、 FLASH ROM、兩個(gè)或者三個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器等多種資源。但即便如此，在一些相對(duì)復(fù)雜的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，僅僅一個(gè)單片機(jī)資源還是不夠的，因此常常需要擴(kuò)充 I/O 接口、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串行通信接口、 RAM、 ROM 等。本設(shè)計(jì)將溫度傳感器、 PH 值傳感器、渾濁度傳感器通過(guò)多路開(kāi)關(guān)，傳送到 A/D 轉(zhuǎn)換器再傳送到單片機(jī)中進(jìn)行檢測(cè)，在接通電源的條件下，通過(guò)報(bào)警系統(tǒng)以及顯示檢驗(yàn)水質(zhì)的各種參數(shù)。單片機(jī)自問(wèn)世以來(lái)，性能不斷提高和完善，其資源又能滿足很多應(yīng)用場(chǎng)合的需要，加之單片機(jī)具有集成度高、功能強(qiáng)、速度快、體積小、功耗低、使用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)。因此在工業(yè)控制、智能儀器儀表、數(shù)據(jù)采集和處理、通信系統(tǒng)、高級(jí)計(jì)算器、家用電器等領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，并且正在逐步取代現(xiàn)有的多片微機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)。單片機(jī)的潛力越來(lái)越被人們所重視。特別是當(dāng)前用 CMOS 工藝制成的各種單片機(jī)，由于功耗低，使用的溫度范圍大，抗干擾能力強(qiáng)、能滿足一 些特殊要求的應(yīng)用場(chǎng)合，更加擴(kuò)大了單片機(jī)的應(yīng)用范圍，也進(jìn)一步促使單片機(jī)性能的發(fā)展。 ATMEL80S51[2]單片機(jī)以其可靠性高、體積小、價(jià)格低、功能全等優(yōu)點(diǎn)，廣泛地應(yīng)用于各種智能儀器中，這些智能儀器的操作在進(jìn)行儀器校核以及測(cè)量過(guò)程的控制中，達(dá)到了自動(dòng)化。有的還能自動(dòng)調(diào)整測(cè)試點(diǎn)，這樣不僅方便了操作，也提高了測(cè)試精度。下面分別介紹一下關(guān)于在水中的 PH 值、渾濁度的影響。水的酸堿性均用 PH 值表示，水是由 H2O組成。在一般情況下，水可以發(fā)生微弱的電離。在純水中，由于氫離子過(guò)剩水呈現(xiàn)酸性，水越純?cè)狡帷?渾濁度為水樣光學(xué)性 質(zhì)的一種表達(dá)語(yǔ)，是由于水中存在不溶性物質(zhì)引起的，它使光散射和吸收，而不是直線透過(guò)水樣。它是反映天然水和飲用水的物理性狀的一項(xiàng)指標(biāo)，用以表示水的清澈或渾濁程度，是衡量水質(zhì)良 3 好程度的重要指標(biāo)之一，與懸浮物的質(zhì)量濃度、顆粒的大小、形狀、折射指數(shù)等有關(guān)。 2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)任務(wù)和性能要求 設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)易水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，要求能夠?qū)λ|(zhì)的溫度，酸堿度，渾濁度各種信號(hào)進(jìn)行采集經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換送入單片機(jī)控制系統(tǒng) 并顯示，要求有較高的檢測(cè)靈敏度。具體任務(wù)和要求如下： （ 1） 檢測(cè) 水質(zhì)的溫度，溫度范圍 0— 70176。 C， 精度為177。 176。 C； （ 2） 檢測(cè) 水質(zhì)的酸堿度， PH范圍 014， 精度為177。 ； （ 3）檢測(cè)水質(zhì)的渾濁度，分為六個(gè)等級(jí)顯示渾濁度狀態(tài)。 3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 本設(shè)計(jì)將 溫度模塊、 測(cè) PH 模塊 、測(cè) 渾濁度 模塊、顯示模塊 通過(guò)多路開(kāi)關(guān)，經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換， 傳送到單片機(jī)中進(jìn)行檢測(cè)，在接通電源的條件下，通過(guò)顯示系統(tǒng)顯示檢驗(yàn)水質(zhì)的各種參數(shù)。 圖 31 系統(tǒng)總體框圖 硬件設(shè)計(jì)與選擇 單片機(jī)的選擇 單片機(jī)也稱為微控制器或嵌入式微控制器。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)類似，也是由中央 處理器（ CPU）、存儲(chǔ)器和輸入 /輸出（ I/O） 3大基本部分構(gòu)成。實(shí)際就是把一臺(tái)普通計(jì)算機(jī)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化，濃縮在一小片芯片內(nèi)，形成了芯片級(jí)計(jì)算機(jī)，即單芯片微型計(jì)算機(jī)，簡(jiǎn)稱單片機(jī)。具有性能高，價(jià)格低；體積小，可靠性高；低電壓，低功耗的特點(diǎn)。 溫度傳感器DS18b20 PH 電 極傳感器 光敏二極管傳感器 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 單片機(jī) 顯示部分 電源部分 4 AT89C51 單片機(jī)是 Atmel 公司 1989 年的產(chǎn)品， Atmel 率先把 80C51 內(nèi)核與Flash 技術(shù)相結(jié)合，推出了 AT89 系列單片機(jī)。 AT89C51 與 80C51 單片機(jī)的基本機(jī)構(gòu)是一樣的，編程所使用的指令及單片機(jī)的管腳都與 80C51 相同，即完全兼容。由于采用了 Flash 工藝制作 內(nèi)部存儲(chǔ)器（也稱閃速存儲(chǔ)器），用戶可以用電方式進(jìn)行反復(fù)快速擦出、改寫(xiě)。 圖 32 AT80C51單片機(jī)引腳圖 本次課題設(shè)計(jì)即是選用 AT80C51單片機(jī) ,其引腳如上圖 32。單片機(jī)振蕩電路石英晶體振蕩器頻率選 12MHz，則振蕩周期 = 1/（ 12MHz） ,機(jī)械周期 =12 振蕩周期 =1μ s。 （ 振蕩