【正文】 DS18B20溫度采集 ........................................................................................... 12 TDS值測量 ..................................................................................................... 13 數(shù)碼管顯示 .................................................................................................... 14 按鍵與報(bào)警 .................................................................................................... 15 第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論 ............................................................................................... 16 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 18 致 謝 ............................................................................................................................. 19 附 錄 ............................................................................................................................. 20 第一章 緒 論 基于 AT89C2051的 TDS水質(zhì)測試儀的研究背景 水作為一種重要的資源，與人們的生活和生產(chǎn)都 有著密切聯(lián)系。 TDS水質(zhì)檢測方法通常 分為 兩種 ， 分別為稱量法和電極測定法。 電極法測量 TDS是一種電化學(xué)分析方法，儀器測量時(shí)，將電極置于溶液中，使用交流電源 ，通過測量電流的大小得到溶液的電阻率，由于溫度影響電導(dǎo)率的測量，因此采用熱敏電阻對溫度進(jìn)行補(bǔ)償。 基于 AT89C2051的 TDS水質(zhì)測試儀的發(fā)展現(xiàn)狀 目前水質(zhì) 檢 測的方法有分光光度法、熒光法、原子色譜法、電導(dǎo)率法等。電極電導(dǎo)率測量法根據(jù)電解質(zhì)導(dǎo)電原理，通過測 量電阻得到電導(dǎo)率，測量電極過程表現(xiàn)為復(fù)雜的電化學(xué)系統(tǒng)，極化效應(yīng)、電容效應(yīng)和溫度影響電導(dǎo)率準(zhǔn)確測量，使得傳統(tǒng)的電導(dǎo)率檢測儀精度較低，智能化不夠。電橋法在實(shí) 驗(yàn)分析中電極作為電橋的一臂，高要求的實(shí)驗(yàn)室分析常用此方法。測得的結(jié)果精度高，并且可遠(yuǎn)程傳輸。 本科畢業(yè)論文 3 第二章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主要設(shè)計(jì)方案 論文利用單片 機(jī) 實(shí)現(xiàn) TDS值 信號在線采集， 并 設(shè)置溫度測量模塊 , 采用數(shù)字溫度傳感器DS18b20 進(jìn)行溫度 測量 。 系統(tǒng)整體框圖 圖 21 系統(tǒng)整體硬件框圖 AT89C2051單片機(jī)簡介 AT89C2051單片機(jī)是 CMOS 8位微處理器，有著 2k字節(jié)的閃速可以重復(fù)使用的只讀存儲(chǔ)器， 128字節(jié)的隨機(jī)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，具有低電壓，高性能。該單片機(jī) VCC口接電源電壓， GND 口接地， RST為復(fù)位輸入。配備一個(gè)編程器，編輯程序，進(jìn)行編譯，實(shí)行固化，將其插到電路板試驗(yàn)，重復(fù)之前的操作，此調(diào)試方法存在對片內(nèi) RAM的信息無法清楚的缺點(diǎn)。 導(dǎo)體的導(dǎo)電過程是由于導(dǎo)體本身存在的自由電子在電場作用下運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的 ,它的導(dǎo)電能力除了與金屬本身性質(zhì)有關(guān)外 ,還與它的長度和橫截面積有關(guān)。電阻越大 , 導(dǎo)電能力越弱。電導(dǎo)率越大則物質(zhì)導(dǎo)電性能越強(qiáng) , 電阻就越小 , 反之導(dǎo)電性能越差 , 電阻越大。通過表達(dá)式可知，當(dāng)測量儀器固定時(shí)，電阻只與電導(dǎo)率有關(guān)，又由于電阻只與 TDS有關(guān)，因此 TDS只與電導(dǎo)率有關(guān)。 直接測量水的溶解性總固體 程序步驟繁多，測量穩(wěn)定 性差，實(shí)行起來 復(fù)雜 。所以在 水質(zhì)檢測儀器的 設(shè)計(jì) 中 , 應(yīng) 加以消除溫度對 TDS的影響。當(dāng) CON2上接的兩根探針（傳感器）插入被測溶液時(shí)，形成了一個(gè)電極，從而整個(gè)電路構(gòu)成一個(gè)封閉的諧振電路，此時(shí) 555芯片的第三個(gè)引腳向單片機(jī)輸入了一個(gè)與被測溶液電導(dǎo)率有關(guān)的頻率 f。 T R I G2Q3R4C V ol t5T H R6D IS7VCC8GND1U255512J1C O N 2V C CB1C2E3Q1805 0C3103C4104P 圖 23TDS 值測量電路 555 定時(shí)器是由電壓比較器， RS 觸發(fā)器，放電管，相同大小的串聯(lián)電阻和輸出端組成。 555 定時(shí)器的使用存在著模擬和數(shù)字信號的轉(zhuǎn)變。 1腳接地， 8腳接電源，控制電壓端 5 腳懸空，使基準(zhǔn)電壓不變，電壓比較器 C1 的同相輸入端的電壓是 2VCC/3，電壓比較器 C2 的反相輸入端電壓是 VCC/3。 表 21 555 定時(shí)器的功能表 清零端 高觸發(fā)端 TH 低觸發(fā)端 Q 放電管 T 功能 0 0 導(dǎo)通 直接清零 1 0 1 保持上一狀態(tài) 保持上一狀態(tài) 1 1 0 1 截止 置 1 1 0 0 1 截止 置 1 1 1 1 0 導(dǎo)通 清零 該電路由具有低功耗、高輸入阻抗、寬電壓范圍特點(diǎn)的 MOS 型時(shí)基電路與電極 CE 及定時(shí)電容 Ct 一起構(gòu)成多諧振蕩電路，并在時(shí)基電路的輸出端引腳 3 接入開關(guān)晶體管 Tl，用來擴(kuò)展時(shí)基電路的 帶載能力，保證電導(dǎo)率在大范圍內(nèi)測量時(shí)，輸出頻率 fo具有很好的線性。如此以上過程反復(fù)循環(huán)， 周而復(fù)始 形 成振蕩輸出 fo。分析電路工作原理得到 f=（ RC4），其中 R為被測溶液的電阻。 兩根探針?biāo)鶌A的被測溶液視為電阻。溶液溫度升高時(shí)，粒子水化作 用減弱，溶液粘度降低，運(yùn)動(dòng)阻力減小，離子熱運(yùn)行加快，電場作用下，離子的定向運(yùn)動(dòng)也加快，導(dǎo)電能力增加，溶液電導(dǎo)率增大。因此，溶液在電導(dǎo)率測定時(shí)，要求被測溶液溫度調(diào)至 25℃，但實(shí)際測量過程往往受各種因素影響，無法將溶液樣品溫度控制 并穩(wěn)定在基準(zhǔn)溫度范圍內(nèi)，此時(shí)，對測量所得結(jié)果，需要進(jìn)行溫度補(bǔ)償。 自動(dòng)溫度補(bǔ)償法，在測量儀器中設(shè)置自動(dòng)溫度補(bǔ)償電路，在測量任意溫度的溶液時(shí)，都能自動(dòng)進(jìn)行溫度補(bǔ)償并顯示出補(bǔ)償至基準(zhǔn)溫度 25℃ 時(shí)該溶液的電導(dǎo)率值。 使用軟件擬合電導(dǎo)率和溫度的經(jīng)驗(yàn)公式對測得的電導(dǎo)率及水溫進(jìn)行數(shù)據(jù)處理 ,可以較好的做到溫度補(bǔ)償，直接得到補(bǔ)償后的數(shù)值。該方法不僅減少了硬件電路的復(fù)雜性，還使水質(zhì)測試儀更 方便 使用和精確。 共陽極數(shù)碼管工作原理 本設(shè)計(jì)采用 3 位八段數(shù)碼管，數(shù)碼管是一種以發(fā)光二極管為基本單元的半導(dǎo)體發(fā)光器件。對各個(gè)數(shù)碼管的的 COM端分時(shí)輪流控制，使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示。 數(shù)碼管的 8個(gè)腳 ah接到單片機(jī)的 P1口，位選控制端 13分別接三極管 Q2Q4的集電極，三極管的基極分別接到單片機(jī)的 ，三極管的發(fā)射極連接在一起接 +5V電源。 當(dāng) 腳本科畢業(yè)論文 10 為低電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，然后 LED導(dǎo)通， 電流經(jīng)過電阻 R12， 電路電流形成回路，蜂鳴器發(fā)聲 ；當(dāng) ，三極管 截止 ，蜂鳴器沒有響應(yīng)。系統(tǒng)進(jìn)行初始化 , 當(dāng)按鍵開始測量時(shí)，計(jì)數(shù)器開始工作，測量并計(jì)算電導(dǎo)率的數(shù)值，讀取溫度值，對采集來的溫度信號運(yùn)用軟件算法補(bǔ)償?shù)姆椒▽囟犬a(chǎn)生的電導(dǎo)率測量誤差進(jìn)行補(bǔ)償，運(yùn)用軟件算法對所得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算 ， 按鍵鎖定計(jì)算結(jié)果，最后將計(jì)算得到的結(jié)果存儲(chǔ)并顯示在數(shù)碼管上。軟件通過數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)提高儀器精確度和可靠度。 如圖 32所示，為電導(dǎo)率測量流程框圖。 圖 33為 DS18b20溫度采集流程框圖。 TDS值測量流程框圖，如圖 34所示。 數(shù)碼管顯示流程框圖，如圖 35所示。按下按鍵，鎖定相關(guān)數(shù)據(jù)，蜂鳴器發(fā)出信號，測試成功。具有自動(dòng)校正，自動(dòng)溫度補(bǔ)償，可重復(fù)使用等特性。本 水質(zhì)檢測儀 系統(tǒng) 以 AT89C2051 單片機(jī)為核心，利用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)率信號在線采集，由電導(dǎo)率信號采集電路、溫度補(bǔ)償電路、控制電路、數(shù)碼管顯示電路和報(bào)警電路組成。該系統(tǒng)的硬件電路布局設(shè)計(jì)簡單合理，體積小，功能齊全，精度高，成本低，性價(jià)比高。在論文即將完成之際，我要向他們表示我最誠摯的感謝！ 在此，對我的指導(dǎo)老師蔡志端老師致以誠摯的謝意，蔡老師雖身負(fù)教學(xué)，科研的重任，仍 抽出時(shí)間無私的指導(dǎo)我們的畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文撰寫。在此，謹(jǐn)向?qū)煴硎境绺叩木匆夂驼\摯的感謝！ 同時(shí)，我也要感謝所有任課老師，傳授給我專業(yè)知識，擴(kuò)展了我的 知識面，在這幾年里的耐心教導(dǎo)，使我有了一定的專業(yè)基礎(chǔ)，能夠運(yùn)用在這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)和論文撰寫中。 感謝我的同學(xué)和朋友們，在學(xué)習(xí)和生活上都給予了我很多的幫助，同時(shí)也感謝學(xué)院提供給我們的良好的研究制作畢業(yè)設(shè)計(jì)的環(huán)境。 sbit led1=P3^2。 uchar flag=0。 /******************************************/ void delay(uint ms) { uint x,y。y110。 if(count1000) { count_buff=count/66*3。 } if(count1400amp。amp。count1799) { count_buff=count/116*5。 // } if(count2500amp。amp。count3199) { count_buff=count/254。 // } if(count4300amp。amp。count4499) { count_buff=count/25。 本科畢業(yè)論文 22 } if(count5500amp。amp。count6499) { count_buff=count/23。 } if(count8000amp。amp。count8999) { 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