【正文】 ) [5]何希才、薛永毅《傳感器及其應(yīng)用實(shí)例》 機(jī)械工業(yè)出版社 20xx (04) [6]施金鴻、陳光明 《電子技術(shù)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)與綜合實(shí)踐教程》北京航空航天大學(xué)出版社 20xx (07) 4. 進(jìn)度安排： （ 1） 20xx/12/23— 20xx/1/10 資料調(diào)研和開題報告撰寫 （ 2） 20xx/01/20xx/02/20 假期進(jìn)行有關(guān)部件調(diào)研考察，方案設(shè)計 （ 3） 20xx/03 初 第一周 匯總調(diào)研有關(guān)技術(shù)資料，準(zhǔn)備方案 （ 4） 20xx/03 中 20xx/03 末 原理設(shè)計接線圖設(shè)計 （ 5） 20xx/03 末 20xx/04 初 工程安裝設(shè)計，包括數(shù)值計算、編寫程 （ 6） 20xx/04 中 20xx/04 末 購買器件，制作組裝 （ 7） 20xx/05 初 一周時間 仿真模擬調(diào)試 （ 8） 20xx/05 中 20xx/05 末 項(xiàng)目總結(jié)，完成 論文 答辯 5. 指導(dǎo)教師意見： 開題簡單明了，這是很實(shí)用的 小裝置研制，鍛煉動手能力，希望能做出實(shí)物，并申報大學(xué)生科技創(chuàng)新計劃中去。反相器向 MPU（ 2051）發(fā)送低電平輸入信號， MPU 收到信號后激活語言存儲模塊通過放大電路驅(qū)動揚(yáng)聲器發(fā)出語音報警，同時 MPU 控制發(fā)光二極管發(fā)出閃光報警。它的體積小、質(zhì)量輕、價格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)用和開發(fā)提供了便利條件。從而電導(dǎo)率的變化可以間接反映了水質(zhì)的變化。 對此，本人作為一個即將畢業(yè)的大學(xué)生，想利用自己大學(xué)期間所學(xué)的知識來研究一個，基于電化學(xué)的飲水機(jī)水質(zhì)監(jiān)測報警器，以達(dá)到飲水機(jī)水質(zhì)變化時報警，提醒人們更換過濾網(wǎng)。在這種背景下 水過濾技術(shù)應(yīng)用而生，在我國直飲水機(jī)主要靠過濾實(shí)現(xiàn)，其工藝過程包括前置超濾膜、食用級陽離子交換樹脂、發(fā)絲活性炭、能量活水素、 顆粒椰殼活性炭 、 后置超濾膜 、 液體激活器 幾個過程。盡管標(biāo)價昂貴但廁所并非純金制造， 只是 有一個很別致的功能 —— 可以把尿液轉(zhuǎn)化為飲用水。準(zhǔn)備申報實(shí)用新型發(fā)明專利和大學(xué)生科技創(chuàng)新參賽資料。 3 設(shè)計單片機(jī)與外圍接口以及語音芯片驅(qū)動的原理線路。編程實(shí)現(xiàn)上電時累計計時，水質(zhì)變壞和濾膜到時之時發(fā)出語音提示和聲光報警信號的功能。 2．在量大面廣的過濾式飲水機(jī)上裝個小裝置計時并實(shí)時監(jiān)測水質(zhì)變化意義很大，可以形成專利推廣應(yīng)用。 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 基于電化學(xué)的飲水機(jī)水質(zhì)監(jiān)測報警器設(shè)計 學(xué) 號： 姓 名： 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 系 別： 指導(dǎo)教師： 教授級高工 二○一三年六 月 畢業(yè)設(shè)計 (論文 ) 基于電化學(xué)的飲水機(jī)水質(zhì)監(jiān)測報警器設(shè)計 學(xué) 號： 09142069 姓 名： 李強(qiáng) 專 業(yè)： 電氣工程及其自動化 系 別： 機(jī)械與電氣工程系 指導(dǎo)教師： 李鑒 教授級高工 二○一三年六月 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）成績評議 題目： 基于電化學(xué)的 飲水機(jī)水質(zhì)監(jiān)測報警器設(shè)計 系別： 專業(yè)： 電氣工程及其自動化 姓名： 學(xué)號： 指導(dǎo)教師建議成績： 85 評閱教師建議成績： 80 答辯小組建議成績： 84 總成績： 84 答辯委員會主席簽字： 年 月 日 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書 姓名 學(xué)號 專業(yè) 電氣工程及其自動化 設(shè)計（論文）題目 基于電化學(xué)的飲水機(jī)水質(zhì)監(jiān)測報警器設(shè)計 題目 性質(zhì) ● 設(shè)計； □ 論文 題目 來源 □ 教學(xué) ； ● 科研 ；□ 生產(chǎn) ； □ 其他 指導(dǎo)教師 職 稱 工作單位 備注 教授高級工程師 畢業(yè)設(shè)計 (論文 )的內(nèi)容和要求： 一．目的意義 1．飲用水安全和質(zhì)量問題在現(xiàn)代社會生活很受重視 ，自從上世紀(jì) 60 年代美國宇航局處理人排泄循環(huán)再用的膜過濾 純凈水專利失效流入社會以來，以膜技術(shù)為特征的過濾處理飲用水技術(shù)風(fēng)靡世界。 3．基于電化學(xué)原理、采用模擬電子、數(shù)字電子技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)的小裝置研制充分體現(xiàn)現(xiàn)代大學(xué)生學(xué)以致用服務(wù)社會用科技施惠人類的典型范例特質(zhì)。 3．系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用場合調(diào)試，編制使用說明，撰寫技術(shù)論文，爭取申報專利或創(chuàng)新參賽。 4 設(shè)計選型、購買器件，動手制作小裝置。 進(jìn)度安排： 20xx 年 12 月底 — 20xx 年 1 月初，完成資料調(diào)研，寫出開題報告； 20xx 年 3 月初 — 4 月 初 完成所有圖紙、選型設(shè)計； 20xx 年 4 月初 — 4 月 底 研制做成小裝置。其昂貴的制水過程不僅能把尿液過濾成水，而且能從濕毛巾中吸滲出可飲用的水分，美國宇航局官員表示，這種轉(zhuǎn)換水比美國的自來水更潔 凈。但是一旦時間太久過濾網(wǎng)就會失去作用，無法完成有效的過濾過程，這樣水質(zhì)就會 變壞，如果人們無法察覺這種變壞就會給人們健康生活帶來問題。這一裝置主要用到了大學(xué)所學(xué)的電化學(xué)知識、微機(jī)單片機(jī)控制技術(shù)、數(shù)字電子技術(shù)、模擬電子技術(shù)。 圖 1 水中雜質(zhì)導(dǎo)電可以測水中的電導(dǎo)率 2）單片機(jī)原理： 單片微型計算機(jī)簡稱單片機(jī)，是典型的嵌入式 微控制器 （ Microcontroller Unit）， 常用英文字母的縮寫 MCU 表示單片機(jī)，單片機(jī)又稱 單片微控制器 ，它不是完成某一個邏輯功能的 芯片 ，而 是把一個 計算機(jī)系統(tǒng)集成 到一個芯片上。同時，學(xué)習(xí)使用 單片機(jī) 是了解計算機(jī)原理與結(jié)構(gòu)的最佳選擇。運(yùn)行 開關(guān)啟動時就開始累計記時，根據(jù)過濾膜的壽命定時，時間一到則向 MPU 發(fā)出信號，發(fā)出聲光報警。 指導(dǎo)教師簽字： 日期： 年 月 日 6. 系意見： 簽字： 系（蓋章） 日期： 年 月 日 北京交通大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計（論文）指導(dǎo)教師評閱 意見 姓名 學(xué)號 專業(yè) 電氣工程及其自動化 指導(dǎo)教師 職稱 教授級高工 單位 指導(dǎo)教師 職稱 單位 畢業(yè) 設(shè)計（論文）題目 基于電化學(xué)的飲水機(jī)水質(zhì)監(jiān)測報警器設(shè)計 指導(dǎo)教師評 語： 是否同意答辯： 同意 論文成績： 85 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 北京交通大學(xué)畢業(yè) 設(shè)計（論文） 評閱教師 評閱 意見 姓名 學(xué)號 專業(yè) 電氣工程及其自動化 指導(dǎo)教師 職稱 教授級高工 單位 指導(dǎo)教師 職稱 單位 畢業(yè)設(shè)計（論文）題目 基于電化學(xué)的飲水機(jī)水質(zhì)監(jiān)測報警器設(shè)計 對論文的評語： xx 同學(xué)畢業(yè)論文的選題基于電化 學(xué)的飲水機(jī)水質(zhì)監(jiān)測報警器設(shè)計，論文探討了系統(tǒng)分析和設(shè)計方法，具有一定實(shí)用價值。 綜上所述， xx 同學(xué)已經(jīng)掌握了本專業(yè)的基礎(chǔ)理論和相關(guān)專業(yè)知識，該同學(xué)寫作的畢業(yè)論文已經(jīng)達(dá)到本科畢業(yè)論文水平，可以提交答辯。 申請學(xué)位論文與資料若有不實(shí)之處，本人承擔(dān)一切相關(guān)責(zé)任。但是一旦時間太久過濾網(wǎng)就會失去作用，無法完成有效的過濾過程，這樣水質(zhì)就會變壞，如果人們無法察覺這種變壞就會給人們健康生活帶來問題。 本設(shè)計主要闡述了信號采集裝置，數(shù)據(jù)分析芯片，語音輸出芯片的設(shè)計內(nèi)容，從而達(dá)到水質(zhì)報警的效果。 conductivity。研究表明，常規(guī)凈水工藝不能去除原水致突變物，而且加氯 處理后，其出廠水的致突變陽性率經(jīng)常高于未經(jīng)處理的原水?？偟膩碚f，水質(zhì)問題的發(fā)展經(jīng)歷了 3 個階段：第一階段，致病菌如傷寒桿菌、霍亂弧菌、痢疾桿菌等病菌的介水傳染問題，從 1908 年采用加氯消毒后基本得以解決；第二階段，重金屬如汞、鎘等的污染問題，通過多種方法治理工業(yè)污水而得以解決；第三階段，即當(dāng)前階段，有機(jī)物對水的污染問題，在有機(jī)物污染中可能存在致害物、致突變物、致畸物 目前，去除飲用水中“三致”廢水最有效的技術(shù)即為膜法，膜技術(shù)按照過濾精度分主要包括微濾、超濾、納濾和反滲透技術(shù)。其昂貴的制水過程不僅能把尿液過濾成水，而且能從濕毛巾中吸滲出可飲用的水分，美國宇航局官員表示，這種轉(zhuǎn)換水比美國的自來水更潔凈。但是一旦時間太久過濾網(wǎng)就會失去作用，無法完成有效的過濾過程，這樣水質(zhì)就會變壞，如果人們無法察覺這種變壞就會給人們健康生活帶來問題。其他國家或地區(qū)的飲用水標(biāo)準(zhǔn)大都以這三種標(biāo)準(zhǔn)為基礎(chǔ)或重要參考，來制定本國國家標(biāo)準(zhǔn)。應(yīng)從實(shí)際出發(fā)，選擇一定數(shù)量的指標(biāo)確定標(biāo)準(zhǔn)限值。只有當(dāng)污染物含量達(dá)到一定水平，有造成危害的可能性，而且檢出頻率高時，才有制定限值、進(jìn)行檢測的必要性?？茖W(xué)的人群流行病學(xué)調(diào)查可提供最有價值的資料，為制定化學(xué)物質(zhì)限值提供最直接的依據(jù)。所以只有對已經(jīng)具有可行檢驗(yàn)方法的物質(zhì)才能納入標(biāo)準(zhǔn)。這 種要求促進(jìn)監(jiān)測技術(shù)在兩個方面提高監(jiān)測速度，一方面是提高原有儀器方法的分析檢測速度，大大縮短監(jiān)測時間；另一方面是促進(jìn)了儀器小型化和在線化，大量的在線監(jiān)測分析技術(shù)和儀器產(chǎn)品得到了開發(fā)應(yīng)用。 水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢 研 究比較各國水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展過程，對微生物、消毒劑及其副產(chǎn)物對人體的影響越來越重視，對指標(biāo)的規(guī)定在越來越全面嚴(yán)格的同時也充分結(jié)合實(shí)際情況考慮其合 理 性和科學(xué)性這兩點(diǎn)應(yīng)該是未來水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展趨勢。最后要增強(qiáng)指標(biāo)體系的可操 作性，避免以實(shí)驗(yàn)室所能達(dá)到的最低限 度 作為標(biāo)準(zhǔn)而使常規(guī)供水機(jī)構(gòu)無法實(shí)現(xiàn)。可由 USB 接口供電，也可外接 5V 直流電源或三個干電池作為裝置的能源輸入。 由于電化學(xué)以上兩方面特性，常常被用于液體中微量元素的精確檢測，電導(dǎo)率檢測水質(zhì)就是目前在水處理領(lǐng)域得到普遍應(yīng)用的成熟技術(shù)，以下為電導(dǎo)率監(jiān)測的方法和原理。其定義是截面積 1cm2，極間距離為 1cm 時，該溶液的電導(dǎo)。每一電極有各自的電導(dǎo)池常數(shù)，分別下列三類：即 以下， ～ 及 ～ 10。其倒數(shù) 1/ρ 稱為電導(dǎo)率，以 K 表示。 信號采集 利用電導(dǎo)率儀檢測水電導(dǎo)率的原理， 電導(dǎo)率是以數(shù)字表示溶液傳導(dǎo)電流的能力。根據(jù)歐姆定律，溫 度一定時，這個電阻值與電極間距 L（ cm）正比，與電極的截面積 A（ cm2）反比，即R =ρ（ L/A）；其中 ρ 為電阻率 ,是長 1cm，截面積為 1cm2 導(dǎo)體的電阻，其大小決定于物質(zhì)的本性。 通過測量電路的測試得出在給定電壓為 5V的情況下水中的電導(dǎo)率變化比較大，電源的電壓為 5V 額定電流為 1A，為準(zhǔn)電壓為 ，當(dāng)加入食鹽以模擬污染環(huán)境，水中的電壓變?yōu)?，繼續(xù)加入時電壓測得為 。18V，消耗電流小， Icc=，輸入失調(diào)電壓小， V=177。 13 LM339 類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。當(dāng) “+”端電壓高于 “”端時，輸出管截止，相當(dāng)于輸出端開路。選不同阻值的上拉電阻會影響輸出端高電位的值 。 AT89C2051 是一帶有 2K 字節(jié)閃速可編程可擦除只讀存儲器 （ EEPROM）的低電壓，高性能 8 位 CMOS 微處理器 。空閑方停止 CPU 工作但允許 RAM、定時器 /計數(shù)器、串行工作口和 中斷系統(tǒng) 繼續(xù)工作。從 1971 年微型計算機(jī)問世以來，由于實(shí)際應(yīng)用的需要，微型計算機(jī)向著兩個不同的方向發(fā)展：一個是向高速度、大容量、高性能的 高檔微機(jī)方向發(fā)展；而另一個則是想穩(wěn)定可靠、體積小和價格廉的單片機(jī)方向發(fā)展。用戶可以根據(jù)需要設(shè)計成各種不同應(yīng)用的控制系統(tǒng)，即通用單片機(jī)有一個再設(shè)計過程，通過用戶的進(jìn)一步設(shè)計，才能組建成一個以單片機(jī)為核心再配以其他外圍電路的應(yīng)用控制系統(tǒng)。 AT89C 單片機(jī)的結(jié)構(gòu)圖如下。通過在單塊芯片上組合通用的CPL1 和 FLASH 存儲器，使 AT89C2051 成為一強(qiáng)勁的微型計算機(jī)。 主要性能 ： 和 MCS51 產(chǎn)品兼容 2KB 可重編程 FLASH 存儲器 耐久性： 1000 次寫 /檫除。當(dāng) p1 口引腳寫入“ 1”時可作輸入端，當(dāng)引腳 用作輸入并被外部拉低時，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而輸出電流。當(dāng) P3 口寫入“ 1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸入端口。 RST 引腳一旦變成兩個機(jī)器周期以上高電平，所有的 I/O口都將復(fù)位到“ 1”狀態(tài)，當(dāng)振蕩器政治工作時，持續(xù)兩個機(jī)器周期以上的高電平便可完成復(fù)位，每個機(jī)器周期為 12 個振蕩時鐘周期。可采用石英警惕或陶瓷振蕩器組成時鐘振蕩器，如需從外部輸入時鐘驅(qū)