【正文】 .................................................................................. 30 iv 結(jié)論 ......................................................................................................................... 33 致謝 ......................................................................................................................... 36 參考文獻(xiàn) ................................................................................................................. 36 附錄 ......................................................................................................................... 37 1 1 緒論 生活飲用水水質(zhì)與人們的身體健康和日常生活緊密相關(guān)。眾所周知，美國(guó)宇航局計(jì)劃投資 億美元建造太空廁所，這費(fèi)用實(shí)在高的離譜。但是在國(guó)內(nèi)起步較晚，而這種應(yīng)用于飲水機(jī)的時(shí)時(shí)報(bào)警系統(tǒng)上未普遍應(yīng)用。如果科學(xué)依據(jù)不充分，就無(wú)法制定限值， 即使是客觀上需要的限值，也只能暫不納入標(biāo)準(zhǔn)。為了確 3 保飲用水水質(zhì)安全，必須進(jìn)行經(jīng)常性的水質(zhì)監(jiān)測(cè)以及在特定情況下的水質(zhì)檢驗(yàn)，從而基于標(biāo)準(zhǔn)限值評(píng)價(jià)飲用水的安全性。此次標(biāo)準(zhǔn)的修訂，在我國(guó)城市供水水質(zhì)現(xiàn)狀和多 年 積 累 資 料 的基礎(chǔ)上，吸取 了 國(guó)外水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)的先進(jìn)性和科學(xué)性，比較符合我國(guó)目前的發(fā)展需要。 本論文是研制總結(jié)對(duì)信號(hào)輸入原理，單片機(jī) AY89C2051 原理，語(yǔ)音芯片原理進(jìn)行闡述，對(duì)裝置原理、電路簡(jiǎn)捷的設(shè)計(jì)以達(dá)到推廣普及應(yīng)用的愿望。 電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率，通常是用兩個(gè)金屬片（即電極）插入溶液中，測(cè)量?jī)蓸O間電阻率大小來(lái)確定。根據(jù)歐姆定律，溫度一定時(shí)，這個(gè)電阻 6 值與電極的間距 L(cm)成正比，與電極截面積 A(cm2)成反比，即： R＝ ρL/A （公式 ） 由于電極面積 A 與間距 L 都是固定不變的，故 L/A 是一個(gè)常數(shù)，稱電導(dǎo)池常數(shù) (以 Q 表示 )。電導(dǎo)（ G）是 電阻 （ R）的倒數(shù)。 10 158 79 7 13 4 分 NPT 5 圖 電極尺寸參數(shù) 電位器 電源 萬(wàn)用表 水杯 圖 測(cè)量信號(hào)電路原理圖 11 信號(hào)分析及輸出系統(tǒng) 信號(hào)比較這里采用了 LM339 型電壓比較器，這是一款四電壓比較器的集成電路，該電路的特點(diǎn)有，工作電源電壓范圍寬，單電源、雙電壓均可工作，單電源 2~36V，雙電源 177。兩個(gè)輸入端一個(gè)稱為同相輸入端，用 “+”表示，另一個(gè)稱為反相輸入端，用 “”表示。另外，各比較器的輸出端允許連接在一起使用。 電子計(jì)算機(jī)的發(fā)展經(jīng)理了從電子管、晶體管、集成電路到大規(guī)模集成電路共四個(gè)階段，即通常所是說(shuō)的第一代、第二代、第三代和第四代計(jì)算機(jī)。這種應(yīng)用的最大特點(diǎn)是針對(duì)性強(qiáng)而且數(shù)量巨大。此外， AT89C2051是用可降到 0 頻率的靜態(tài)邏輯操作設(shè)計(jì)的，并自持兩種可選的軟件節(jié)電工作方式。 P3 口： p3 口的 、 是帶有內(nèi)部上拉電阻的 7 個(gè)雙向 I/O 口。 XTAL2：振蕩器反相發(fā)黨旗的輸出端。 某些指令的約束條件： AT89C2051 是經(jīng)濟(jì)型低價(jià)位的微控制器，它含有 2K 字節(jié)的 Flash 閃速程序存儲(chǔ)器，指令系統(tǒng)與 MCS51 完全兼容，可使用 MCS51 指令系統(tǒng)對(duì)其進(jìn)行編程。 程序存儲(chǔ)器的加密： AT89C2051 使用對(duì)芯片上的兩個(gè)加密進(jìn)行編程或不編程來(lái)得到如下表所示的功能： 表 編程或編程對(duì)照表 空閑模式： 在空閑模式下， CPU 保持睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。 AT89C2051 內(nèi) FLASH 閃存儲(chǔ)器的編程和校驗(yàn)如圖。 表 AT89C2051 FLASH 閃存編程方式 編程和校驗(yàn)方法如下： 22 4．在 000H 地址單元對(duì) 輸入數(shù)據(jù)代碼字節(jié)。 Ready/busy:字節(jié)編程的進(jìn)度通過(guò)“ RDY/BSY 輸出信號(hào)監(jiān)測(cè)，編程期間， 引腳在 變高“ H”后被拉低來(lái)指“ BSY”， 在編程結(jié)束后被再次拉高“ H”來(lái)指示“ RDY”。 讀片內(nèi)簽名字節(jié)：除 、 必須被拉成邏輯低電平外，讀簽名字節(jié)的過(guò)程和單元 000H、 001H 及 002H 的正常校驗(yàn)相同，返回值意義如下： （ 000H） =1EH 聲明產(chǎn)品有 ATMEL 公司制造。 WT588DU BUSY 輸出 輸入端 USB 下載 音頻輸出 圖 WT588DU 方框圖 26 續(xù)表 9 PWM+ PWM+ PWM + 音頻 輸 出腳，跟 P WM 組合可直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器 10 PWM PWM PWM 音頻輸出腳，跟 P WM + 組合直接驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器 11 P14 SPIFLASH_DI 燒寫程序數(shù)據(jù)輸入腳（利用外部下載器下載時(shí)用到） 12 P12 SPIFLASH_DO 燒寫程序數(shù)據(jù)輸出 腳（利用外部下載器下載時(shí)用到） 13 P13 SPIFLASH_DK 燒寫程序時(shí)鐘腳（利用外部下載器下載時(shí)用到） 14 GND GND 地線腳 15 P15 SPIFLASH_CS 燒寫程序片選腳（利用外部下載器下載時(shí)用到） 16 P03 K4/CLK/DATA 按鍵 /三線時(shí)鐘 /一線數(shù)據(jù)輸入腳 17 P02 K3/CS 按鍵 / 三線片選輸入腳 18 P01 K2/DATA 按鍵 /三線數(shù)據(jù)輸入腳 19 P00 K1 按 鍵 20 VCC VCC 模擬電源輸入腳 21 BUSY BUSY 語(yǔ)音播放忙信號(hào)輸出腳 22 VDD VDD 數(shù)字電源輸入腳 23 NC NC 空 24 NC NC 空 25 GND GND USB 地線 26 D USB _DATA USB 數(shù)據(jù) 27 D+ USB_ DATA+ USB 數(shù)據(jù) + 28 VDD_ USB VDD_ USB USB 電源正極 27 電氣參數(shù) 表 WT588DU 電氣參數(shù) 參數(shù) 標(biāo)記 環(huán)境條件 最小值 典型值 最大值 單位 工作電壓 VDD Fsys =8MHz V 工作電流 IOP 1 沒(méi)有負(fù)載 mA 停止電流 IDD 2 沒(méi)有負(fù)載 650 uA 休眠模式電流 IOP 2 沒(méi)有負(fù)載 5 10 uA 低電壓輸入 V IL 所有引腳輸入 VSS V 高電壓輸入 VIH 所有引腳輸入 VDD V 輸入電流 IIN 1 VIN =0 上拉阻抗 =500 KΩ 5 9 14 uA 輸入電流 IIN 2 VIN=0 上拉電阻 =150 KΩ 1 5 30 45 uA 輸出電流（ BP0） IOL VDD=3V， VOUT= 8 12 mA IOH VDD=3VVOUT= 4 ,4 。 加密位不可直接校驗(yàn)，加密位的校驗(yàn)可通過(guò)對(duì)存儲(chǔ)器的校驗(yàn)和寫入狀態(tài)來(lái)驗(yàn) 23 證。 10．下電次序： 置 XTAL1 為低“ L”電平 置 RST 為“ L”電平 置空所有其它 I/O 引腳 關(guān)閉 VCC 電源 數(shù)據(jù)查詢： AT89C2051 具有寫周期結(jié)束的數(shù)據(jù)查詢功能，在寫周期期間，對(duì)最后寫入的字節(jié)嘗試讀降令 上寫入數(shù)據(jù)的操作結(jié)束。 置 RST 引腳為高電平，置 引腳為高電平。 21 Flash 閃速存儲(chǔ)器的編程： AT89C2051 是在擦除狀態(tài)下（也即所有單元內(nèi)容 均為 FFH 時(shí)）用 2K 字節(jié)內(nèi) PEROM 代碼存儲(chǔ)陣列進(jìn)行封裝微控制器，其程序存儲(chǔ)器是可反復(fù)編程的。至于中斷的使用， 80C51 系列硬件結(jié)構(gòu)中已保留標(biāo)準(zhǔn)中斷服務(wù)子程序的地址。 這些單元是為了以后利用這些未使用的地址單元擴(kuò)展新功能而設(shè)置。 RST 引腳一旦變成兩個(gè)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(shí)，持續(xù)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平便可完成復(fù)位，每個(gè)機(jī)器周期為 12 個(gè)振蕩時(shí)鐘周期。當(dāng) p1 口引腳寫入“ 1”時(shí)可作輸入端，當(dāng)引腳 用作輸入并被外部拉低時(shí)，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而輸出電流。通過(guò)在單塊芯片上組合通用的CPL1 和 FLASH 存儲(chǔ)器，使 AT89C2051 成為一強(qiáng)勁的微型計(jì)算機(jī)。用戶可以根據(jù)需要設(shè)計(jì)成各種不同應(yīng)用的控制系統(tǒng)，即通用單片機(jī)有一個(gè)再設(shè)計(jì)過(guò)程，通過(guò)用戶的進(jìn)一步設(shè)計(jì)，才能組建成一個(gè)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)?？臻e方停止 CPU 工作但允許 RAM、定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器、串行工作口和 中斷系統(tǒng) 繼續(xù)工作。選不同阻值的上拉電阻會(huì)影響輸出端高電位的值 。 13 LM339 類似于增益不可調(diào)的運(yùn)算放大器。 通過(guò)測(cè)量電路的測(cè)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(shí)電壓測(cè)得為 。 信號(hào)采集 利用電導(dǎo)率儀檢測(cè)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。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。 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(cè)，電導(dǎo)率檢測(cè)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(cè)的方法和原理。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(wú)法實(shí)現(xiàn)。這 種要求促進(jìn)監(jiān)測(cè)技術(shù)在兩個(gè)方面提高監(jiān)測(cè)速度，一方面是提高原有儀器方法的分析檢測(cè)速度，大大縮短監(jiān)測(cè)時(shí)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(cè)分析技術(shù)和儀器產(chǎn)品得到了開(kāi)發(fā)應(yīng)用?？茖W(xué)的人群流行病學(xué)調(diào)查可提供最有價(jià)值的資料，為制定化學(xué)物質(zhì)限值提供最直接的依據(jù)。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。但是一旦時(shí)間太久過(guò)濾網(wǎng)就會(huì)失去作用，無(wú)法完成有效的過(guò)濾過(guò)程，這樣水質(zhì)就會(huì)變壞，如果人們無(wú)法察覺(jué)這種變壞就會(huì)給人們健康生活帶來(lái)問(wèn)題?？偟膩?lái)說(shuō)，水質(zhì)問(wèn)題的發(fā)展經(jīng)歷了 3 個(gè)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(wèn)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(wèn)題，通過(guò)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(duì)水的污染問(wèn)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(guò)濾精度分主要包括微濾、超濾、納濾和反滲透技術(shù)。 conductivity。但是一旦時(shí)間太久過(guò)濾網(wǎng)就會(huì)失去作用，無(wú)法完成有效的過(guò)濾過(guò)程，這樣水質(zhì)就會(huì)變壞，如果人們無(wú)法察覺(jué)這種變壞就會(huì)給人們健康生活帶來(lái)問(wèn)題。 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(shí)，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。運(yùn)行 開(kāi)關(guān)啟動(dòng)時(shí)就開(kāi)始累計(jì)記時(shí)，根據(jù)過(guò)濾膜的壽命定時(shí)，時(shí)間一到則向 MPU發(fā)出信號(hào)，發(fā)出聲光報(bào)警。 圖 1 水中雜質(zhì)導(dǎo)電可以測(cè)水中的電導(dǎo)率 2）單片機(jī)原理： 單片 微型計(jì) 算機(jī)簡(jiǎn) 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(gè)邏輯功能的 芯片 ，而 是把一個(gè) 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成 到一個(gè)芯片上。但是一旦時(shí)間太久過(guò)濾網(wǎng)就會(huì)失去作用，無(wú)法完成有效的過(guò)濾過(guò)程，這樣水質(zhì)就會(huì) 變壞，如果人們無(wú)法察覺(jué)這種變壞就會(huì)給人們健康生活帶來(lái)問(wèn)題。 進(jìn)度安排： 2020年 12月底 — 2020年 1月初，完成資料調(diào)研，寫出開(kāi)題報(bào)告； 2020年 3月初 — 4月 初 完成所有圖紙、選型設(shè)計(jì)； 2020年 4月初 — 4月 底 研制做成小裝置。 3．系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合調(diào)試，編制使用說(shuō)明，撰寫技術(shù)論文，爭(zhēng)取申報(bào)專利或創(chuàng)新參賽。 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 ) 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) 學(xué) 號(hào)： 姓 名： 專 業(yè)： 電氣工程及其自動(dòng)化 系 別： 指導(dǎo)教師： 教授級(jí)高工 二○一三年六 月 畢業(yè)設(shè)計(jì) (論文 )