【正文】 2] 閻 石 《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第五版） 高 等教育出版社 20xx (11) [3] 張曉鄉(xiāng) 《 89C51 單片機(jī)實(shí)用教程》 電子工業(yè)出版社 20xx (08) [4] maigoozxn 《 [直飲機(jī) ]直飲水機(jī)工作原理及過(guò)濾程序》 百度知道 20xx（ 12） [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) 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )應(yīng)完成的工作 ： 1 查找飲用水標(biāo)準(zhǔn)及與之相關(guān)的飲水機(jī)技術(shù)資料。 5 錄音、編程并實(shí)物調(diào)試，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和計(jì)時(shí)、超限語(yǔ)音提示聲光報(bào)警功能。 20xx 年 5 月 初 — 5 月 中 系統(tǒng)編程、調(diào)試； 20xx 年 5 月中 — 5 月底 完成論文 準(zhǔn)備答辯 指導(dǎo)教師簽字： 日期： 年 月 日 系意見(jiàn)： 簽字： 系（蓋章） 日期： 年 月 日 北京交通大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 設(shè)計(jì)（論文）題目 基于電化學(xué)的飲水機(jī)水質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)警器設(shè)計(jì) 1. 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )的目的及意義（含國(guó)內(nèi)外的 研究現(xiàn)狀分析）： 隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，人們的生活水平和質(zhì)量也在不斷提高，飲用水 — 這個(gè)維持生命第一要素已經(jīng)由原來(lái)的自來(lái)水廠漂白粉消毒處理，甚至河水，雨水的簡(jiǎn)單沉淀后，改造為高度凈化的純凈水和富含人體所需微量元素的礦泉水。這其中用到的最重要的一項(xiàng)技術(shù)就是現(xiàn)在流行的膜過(guò)濾技術(shù) ，后來(lái)這項(xiàng)水質(zhì)凈化專利技術(shù)年久失效，走入民間成為水處理實(shí)用技術(shù)普及。在國(guó)外這種水質(zhì)時(shí)時(shí)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展比較早，現(xiàn)在已趨于成熟。 2. 基本內(nèi)容和技術(shù)方案： 一 ．本設(shè)計(jì)課題的基本內(nèi)容是電化學(xué)測(cè)量飲用水的導(dǎo) 電率與單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合制作飲用水水質(zhì)變化實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)報(bào)警裝置。單片機(jī)由運(yùn)算器，控制器，存儲(chǔ)器，輸入輸出設(shè)備構(gòu)成，相當(dāng)于一個(gè)微型的計(jì)算機(jī)，和計(jì)算機(jī)相比， 單片機(jī) 只缺少了 I/O 設(shè)備。它最早是被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。 4） 傳感器（英文名稱： transducer/sensor）是一種檢測(cè)裝置，能感受到被測(cè)量的信息，并能將檢測(cè)感受到的信息，按一定規(guī)律變換成為電信號(hào)或其他所需形式的信息輸出，以滿足信息的傳輸、處理、存儲(chǔ)、顯示、記錄和控制等要求。該同學(xué)收集的數(shù)據(jù)資料較翔實(shí)，分析和論證有一定深度，結(jié)論正確合理。 是否同意安排論文答辯： 同意 論文成績(jī)： 80 評(píng)閱教師（簽名）： 年 月 日 北京交通大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯 小組評(píng)議意見(jiàn) 姓名 學(xué)號(hào) 專業(yè) 電氣工程及其自動(dòng)化 畢業(yè)設(shè)計(jì)（ 論文 ）題目 基于電化學(xué)的飲水機(jī)水質(zhì)監(jiān)測(cè)報(bào)警器設(shè)計(jì) 答 辯 小 組 成 員 : 姓 名 職 稱 工作單位 備注 組長(zhǎng) 答辯小組評(píng)語(yǔ)： 本論文在設(shè)計(jì)上有意義，設(shè)計(jì)完整，遺憾未調(diào)出結(jié)果。 本人簽名： 日期： 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）使用授權(quán)書(shū) 本人完全了解北京交通大學(xué)有關(guān)保管、使用論文的規(guī)定，其中包括：①學(xué)校有權(quán)保管、并向有關(guān)部門(mén)送交學(xué)位論文的原件與復(fù)印件；②學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印或其它復(fù)制手段復(fù)制并保存論文；③學(xué)校可允許論文被查閱或借閱；④學(xué)?？梢詫W(xué)術(shù)交流為目的，復(fù)制贈(zèng)送和交換學(xué)位論文；⑤學(xué)?？梢怨紝W(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容。在國(guó)外這種水質(zhì)時(shí)時(shí)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展比較早， 現(xiàn)在已趨于成熟。 關(guān)鍵詞 :電化學(xué)；電導(dǎo)率傳感器； 單片機(jī)； 語(yǔ)音芯片 ii ABSTRACT In today39。 single chip。水凈化工藝越來(lái)越受到人們的重視，而大規(guī)模改造現(xiàn)有水廠的生產(chǎn)工藝從經(jīng)濟(jì)上尚不可行。 隨著科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，人們的生活水平和質(zhì)量也在不斷提高，飲用水 —這個(gè)維持生命第一要素已經(jīng)由原來(lái)的自來(lái)水廠漂白粉消毒處理，甚至河水，雨水的簡(jiǎn)單沉淀后，改造為高度凈化的純凈水和富含人體所需微量元素的礦 泉水。這其中用到的最重要的一項(xiàng)技術(shù)就是現(xiàn)在流行的膜過(guò)濾技術(shù)。在國(guó)外這種水質(zhì)時(shí)時(shí)報(bào)警系統(tǒng)發(fā)展比較早，現(xiàn)在已趨于成熟。 對(duì)于水質(zhì)安全性的評(píng)價(jià)，首先是確定影響水質(zhì)安全性的污染物的目標(biāo)濃度限值。 制定標(biāo)準(zhǔn)限值是 以現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查和科學(xué)研究資料為依據(jù)。對(duì)于在飲用水中經(jīng)常檢出，并含有一定濃度的化學(xué)物質(zhì)，當(dāng)其具有明顯衛(wèi)生學(xué)意義時(shí)，應(yīng)列入需要優(yōu)先確定限值的物質(zhì)名單。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究是在嚴(yán)格控制的條件下進(jìn)行的，可獲得明確的劑量 —— 反應(yīng)關(guān)系，是安全性定量評(píng)價(jià)的重要基礎(chǔ)資料，也是制定限值的主要科學(xué)依據(jù)。另一方面，隨著水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)不斷提高，相應(yīng)地，對(duì)于水質(zhì)監(jiān)測(cè)技術(shù)的要求越來(lái)越高。 國(guó)內(nèi)凈化水情況 國(guó)新的《生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)》結(jié)合我國(guó)的國(guó)情與實(shí)際而制定，體現(xiàn)國(guó)際先進(jìn)水平的要求，也具有可操作性。 對(duì)現(xiàn) 行 飲用水水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的思考 一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)體系的好壞 不 以其指標(biāo)多少及嚴(yán)格程 度 來(lái)確定，應(yīng)結(jié)合實(shí)施地區(qū)、實(shí)施時(shí)間段等多方面因素考慮。 過(guò)濾積淀需要及時(shí)更換，有多級(jí)過(guò)濾的飲水機(jī)，其纖維過(guò)濾級(jí)最多一季度就要更換，反滲透膜也需 2 年左右更換，當(dāng)然用水量大，更需縮短更換間隔時(shí)間，否則，“處理”的水，不是標(biāo)準(zhǔn)的，且對(duì)人的健康損害更大，及時(shí)更換是有成本的，何時(shí)更換即使水達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，又恰到好處節(jié)省成本，就需要實(shí)時(shí)檢測(cè)水質(zhì)變化情況，本課題項(xiàng)目就是基于此目的，采取電導(dǎo)率監(jiān)測(cè)水質(zhì)，應(yīng)用單片機(jī)技術(shù)和語(yǔ)音芯片技術(shù)，研制一種小裝置附帶給量大面廣的飲用水處理領(lǐng)域和家庭飲水機(jī)，達(dá)到自己學(xué)以致用， 造福人民大眾之微薄奉獻(xiàn)。當(dāng)水質(zhì)變壞單 片機(jī)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管發(fā)出報(bào)警，再由語(yǔ)音芯片驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出音頻報(bào)警。 溶解于水的酸、堿、鹽電解質(zhì)，在溶液中解離出正、負(fù)離子，使電解質(zhì)溶液具有導(dǎo)電能力，其導(dǎo)電能力大小可用 電導(dǎo)率表示。電導(dǎo)率的單位為西每厘米（ /scm ）。 由于電導(dǎo)是電阻的倒數(shù)，因此，當(dāng)兩 個(gè)電極 (通常為鉑電極或鉑黑電極 )插入溶液中，可以測(cè)出兩電極間的電阻 R。 S＝ 1/R＝ 1/(ρQ) （公式 ） S 表示電導(dǎo)，反映導(dǎo)電能 力的強(qiáng)弱。水的電導(dǎo)率與其所含無(wú)機(jī)酸、堿、鹽的量有一定的關(guān)系，當(dāng)它們的濃度較低時(shí)，電導(dǎo)率隨著濃度的增大而增加，因此，該指標(biāo)常用于推測(cè)水中離子的總濃度或含鹽量。 采用電化學(xué)原理采集信號(hào)，見(jiàn)圖 ，當(dāng)雜質(zhì)增加時(shí)，電阻將減小電導(dǎo)將增加，當(dāng)用電壓表測(cè)量電極兩端的電壓時(shí)電壓會(huì)下降（純水不導(dǎo)電），但水質(zhì)持續(xù)變壞，未能達(dá)到飲用水的標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，測(cè)量其電壓很小當(dāng)?shù)陀诮o定的比較電壓時(shí)會(huì)想單片機(jī) AT89C2051 發(fā)送信號(hào)。因此 LM339電壓比較器的兩個(gè)比較電壓應(yīng)為 和 。2mA 共模輸入電壓范圍寬， Vic=0～ ；輸出與 TTL， DTL， MOS， CMOS 等兼容；輸出可以用開(kāi)路集電極連接 “或 ”門(mén)；采用雙列直插 14 腳塑料封裝（ DIP14） 和微形的雙列 14 腳塑料封裝 （ SOP14） LM339 圖 信號(hào)采集原理是示意圖 12 圖 LM339 管腳封裝圖 LM393/339 是高增益 ,寬頻帶器件 ,像大多數(shù)比較器一樣 ,如果輸出端到輸入端有寄生電容而產(chǎn)生耦合 ,則很容易產(chǎn)生振蕩 .這種現(xiàn)象僅僅出現(xiàn)在當(dāng)比較器改變狀態(tài)時(shí) ,輸出電壓過(guò)渡的間隙 .電源加旁路濾波并不能解決這個(gè)問(wèn)題 ,標(biāo)準(zhǔn) PC 板的設(shè)計(jì)對(duì)減小輸入 —輸出寄生電容耦合是有助的 .減小輸入電阻至小于 10K 將減小反饋信號(hào) ,而且增加甚至很小的正反饋量 (滯回 ~10mV)能導(dǎo)致快速轉(zhuǎn)換 ,使得不可能產(chǎn)生由于寄生電容引起的振蕩 .除非利用滯后 ,否則直接插入 IC 并在引腳上加上電阻將引起輸入 —輸出在很短的轉(zhuǎn)換周期內(nèi)振蕩 ,如果輸入信號(hào)是脈沖波形 ,并且上升和下降時(shí)間相當(dāng)快 ,則滯回將不需要 .比較器的所有沒(méi)有用的引腳必須接地 .LM393/339 偏置網(wǎng)絡(luò)確立了其靜態(tài)電流與電源電壓范圍 ~30V 無(wú)關(guān) .通常電源不需要加旁路電容。每個(gè)比較器有兩個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端。當(dāng) “”端電壓高于 “+”端時(shí)，輸出管飽和，相當(dāng)于輸出端接低電位。因?yàn)楫?dāng)輸出晶體三極管截止時(shí)，它的集電極電壓基本上取決于上拉電阻與負(fù)載的值。它采用 ATMEL的 高密 非易失存儲(chǔ)技術(shù)制造并和工業(yè)標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令集和引腳結(jié)構(gòu)兼容。掉電方式保存RAM 內(nèi)容但振蕩器停止工作并禁止有其它部件的工作到下一個(gè)硬件復(fù)位。但兩者在原理和技術(shù)上是緊密聯(lián)系的。 專用型的單片機(jī)主要是應(yīng)用在專門(mén)針對(duì)某個(gè)特定產(chǎn)品的，例如電鍍表和 IC 15 卡 讀寫(xiě)器上的單片機(jī)等。它主要由下面幾部分組成： 1 個(gè) 8 位中央處理器、片內(nèi) RAM、 4 個(gè) 8 位的雙向可尋址 I/O 口、 1 個(gè)全雙工 UART（通用異步接收發(fā)送器）的串行接口、 2 個(gè) 16 位的定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、多個(gè)優(yōu)先級(jí)的嵌套中斷結(jié)構(gòu)，以及一個(gè)片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。 AT89C2051 提供以下 標(biāo)準(zhǔn)功能： 2KBFLASH 存儲(chǔ)器； 128 字節(jié) RAM； 15條 I/O 口引線； 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器； 1 個(gè) 5 向量 2 級(jí)中斷結(jié)構(gòu)； 1 個(gè)全雙工串行口； 1 個(gè)精密模擬比較器以及片內(nèi)振蕩器和時(shí)鐘電路。 的操作范圍 全靜態(tài) 操作： 0HZ24MHZ 16 圖 AT89C2051 管腳封裝圖 2 級(jí)加密程序存儲(chǔ)器 128*8 位內(nèi)部 RAM 15 條可編程 I/O 引線 2 個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 6 個(gè)中斷源 可編程串行 UART 通道 直接 LED 驅(qū)動(dòng)輸出 片內(nèi)模擬比較 低功耗空載和掉電方式。 18 P1 口還在 Flash 閃速變成及程序校驗(yàn)時(shí)接收代碼數(shù)據(jù)。做輸入時(shí)，被外部拉低的 P3 口將用上拉電阻輸出電流。 XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。由于輸入靠?jī)?nèi)部電路是經(jīng)過(guò)一個(gè) 2 分頻觸發(fā)器，所以輸入的外部時(shí)鐘信號(hào)無(wú)需特殊要求，但它必須符合電平的最大和最小值及時(shí)序規(guī)范。所以用戶軟件不要對(duì)它們寫(xiě)“ 1”，在這種情況下，新位的復(fù)位或不激活值總為“ 0”。對(duì)于 2K 字節(jié)存儲(chǔ)器的 AT89C2051 來(lái)說(shuō)， LJMP 7E0H 是一條有效指令，而 LJMP 900H 則為無(wú)效指令。 與 MOVX 相關(guān)的指令，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 AT89C2051 包含 128 字節(jié)內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，這樣， AT89C2051 的堆棧深度局限與內(nèi)部 RAM128 字節(jié)范圍內(nèi)，它既不支持外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的訪問(wèn)，也不支持外部程序存儲(chǔ)器的執(zhí)行，因此程序中不應(yīng)有 MOVX[… .]指令。 和 在不使用外部上拉電阻的情況下應(yīng)設(shè)置為“ 0”，或者在使用上拉電阻的情況下設(shè)置為“ 1”。代碼存儲(chǔ)陣列依次編程一個(gè)字節(jié)，一旦陣列被編程，如需要新變成一非空（空為：FFH）字節(jié)，必須對(duì)整個(gè)存儲(chǔ)器陣列進(jìn)行點(diǎn)擦除。 上電次序： 在 VCC 和 GND 引腳之間加上電源。 對(duì)引腳 、 、 、 按下表正確組合上邏輯高 “H” 或低 “L”電平可對(duì) PEROM 進(jìn)行編程操作。 7．當(dāng)校驗(yàn)已編程的數(shù)據(jù)，使 RST 從 +12V 降到邏輯電平“ H”，置 引腳到正確的電平即可從 P1 口讀取數(shù)據(jù)。當(dāng)寫(xiě)周期完成，全部輸出端的真實(shí)數(shù)據(jù)有效，同時(shí)下一個(gè)周期開(kāi)始，數(shù)據(jù)查詢可在寫(xiě)周期被初始化的任一時(shí)刻開(kāi)始。 XTAL1 引腳跳變一次使內(nèi)部地址計(jì)數(shù)器加 1。 芯片擦除：利用控制信號(hào)的正確組合并保持 引腳 10ms 的低電平即可將PEROM 陣列（ 2K 字節(jié)）和兩個(gè)加密位整片擦除，代碼陣列在片擦除操作中將任何非空單元寫(xiě)入“ 1”可被再次編程之前進(jìn)行。能極大限度的發(fā)揮 WT588DU 語(yǔ)音模塊各項(xiàng)功能；在軟件中可完成控制模式設(shè)置、語(yǔ)音組合、調(diào)用語(yǔ)音、插入靜音等操作；可隨意插入靜音，靜音時(shí)間范圍為 10ms～ 25min； USB 下載方式，支持在線下載 /脫機(jī)下載；即便是在WT588DU 語(yǔ)音模塊通電的情況下，也一樣可以正常下載數(shù)據(jù)到 SPIFlash；工作電壓 ～ ；休眠電流小于 10uA；抗干擾性強(qiáng)，可應(yīng)用在工業(yè)領(lǐng)域； 按鍵控制模式觸發(fā)方式靈活，可隨意設(shè)置任意按鍵為脈沖可 重復(fù)觸發(fā)、脈沖不可重復(fù)觸發(fā)、無(wú)效按鍵、電平保持不可循環(huán)、電平保持可循環(huán)、電平非保持可循環(huán)、上一曲不循環(huán)、下一曲不循環(huán)、上一曲可循環(huán)、下一曲可循環(huán)、音量 +、 24 音量 、播放 /暫停、停止、播放 /停止等 15 種觸發(fā)方式；一線串口控制模式及三線串口控制模式可通過(guò) MCU 發(fā)碼端控制語(yǔ)音播放、停止、循環(huán)播放和音量大小，或者直接觸發(fā) 0～ 219 地址位的