【正文】 的影響。通過電導(dǎo)率測量電路中的探頭采集 電導(dǎo)率信號，同時(shí)采用溫度傳感器 DS18b20 測量水溫，將采集到的信號傳送到單片機(jī)并對這兩個(gè)信號進(jìn)行處理，運(yùn)用軟件算法補(bǔ)償?shù)姆椒?對 溫度 使 電導(dǎo)率測量產(chǎn)生的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，最后將補(bǔ)償后的結(jié)果顯示在數(shù)碼管上。測量時(shí)，可用交流電源或內(nèi)含的充電電池，可隨時(shí)使用。這樣數(shù)碼管就完成了顯示功能。發(fā)溫度轉(zhuǎn)換命令，傳感器進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，傳感器將轉(zhuǎn)換后的溫度值發(fā)送到數(shù)據(jù)線，單片機(jī)讀取溫度值，最后對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。系統(tǒng)對信號進(jìn)行一系列的 檢測、分析、轉(zhuǎn)換、計(jì)算處理，并將數(shù)據(jù)結(jié)果傳送給相關(guān)的模塊。 e1d246c4a11b73829f10112h3g5A B CU4L E D 3DE2C3B1Q2P N PE2C3B1Q385 5 0E2C3B185 5 0P N PR1470R2470R3470R4470R5470R6470R7470R8R9V C CV C CV C CR 1110kP 3. 2P 3. 1P 3. 0P 1. 6P 1. 5P 1. 4P 1. 3P 1. 2P 1. 1P 1. 0 圖 27 顯示電路 按鍵與報(bào)警電路 R 1 3R E S 2Q5P N PD1LEDR 1 2R E S 2L S 1S P E A K E RV C CP 3 .3 圖 28 報(bào)警電路 報(bào)警電路如圖 28所示， 由于蜂鳴器工作需要較大的電流 ， 一個(gè)管腳 難以使蜂鳴器發(fā)聲，因此設(shè)置一個(gè)三極管進(jìn)行電流放大，增加通過蜂鳴器的電流，驅(qū)動蜂鳴器發(fā)聲。該電路采用動態(tài)顯示驅(qū)動，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 a,b,c,d,e,f,g,dp這 8個(gè)字段的同名端連在一起，每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 都對應(yīng)一個(gè)位選通控制電路，每個(gè)位選通控制電路由各自獨(dú)立的I/O 線控制，運(yùn)行 時(shí)，所有數(shù)碼管接收單片機(jī)輸出的相同字形碼，由于單片機(jī)對位選通 COM端電路實(shí)行控制，決定了哪個(gè)數(shù)碼管會顯示出字形，打開需要顯示的數(shù)碼管的選通控制，該位就會顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。 當(dāng)測量溫度 偏離 25℃時(shí) ，根據(jù)以上公式計(jì)算所得的電導(dǎo)率誤差較大，為了提高測量精度，對不同的溫度范圍，采用不同的 溫度校正系數(shù)公式 進(jìn)行計(jì)算： Ks=Kt/(+) 1℃≤ t≤ 10℃ Ks=Kt/(+) 10℃≤ t≤ 20℃ Ks=Kt/(+) 20℃≤ t≤ 30℃ Ks=Kt/(+) 其他溫度范圍 [6] 本設(shè)計(jì)通過溫度測量電 路精確測量電導(dǎo)率和溶液溫度，借助數(shù)據(jù)擬合的方法擬合出經(jīng)驗(yàn)公式進(jìn)行軟 件溫度補(bǔ)償。手動補(bǔ)償法需先測出溶液溫度 , 再將測量儀上的溫度補(bǔ)償旋鈕調(diào)至所測得的溫度數(shù)值 ,儀表所顯示的是基準(zhǔn)溫度下該水樣的電導(dǎo)率，由于其溶液溫度系數(shù)只考慮為 ，溫度補(bǔ)償誤差較大。 溫度補(bǔ)償原理與電路 溫度補(bǔ)償原理 溶液電導(dǎo)率測量受溫度影響很大，電解質(zhì)的電離常數(shù)、離子運(yùn)動速度、溶解度等都直接受溫度的影響，從而溫度直接影響溶液電導(dǎo)率測量的精度。 如圖 23測量電路， 運(yùn)用 555定時(shí)器、 CON2上接上一對固定長度的探針并將它們接入到被測溶液中 ， 定時(shí)電容 C C3和 開關(guān)晶體管 Q1構(gòu)成多諧振蕩電路。 555定時(shí)器的功能表， 如 表 21所示。是構(gòu)成多諧振蕩器的主要器件。 該電路是被測溶液的電導(dǎo)率諧振檢測電路。 根據(jù) 以上公式 ,可通過待測溶液的電導(dǎo)率數(shù)據(jù) , 求出溶解固體與鹽分的濃度。電導(dǎo)率是表示物質(zhì)導(dǎo)電性能的物理指標(biāo)。水樣經(jīng)過濾后 , 在一定溫度下烘干 , 所得的固體殘?jiān)Q為溶解性總固體 , 包括不易揮發(fā)的可溶性鹽類 、有機(jī)物及能通過過濾器的不溶解微粒等。有 15 個(gè)I/O接口， 2個(gè) 16位計(jì)數(shù)器， 6個(gè)中斷源，具有中斷系統(tǒng)，精密電壓比較器，可編程串行通道口，空閑節(jié)電方式和掉電節(jié)電方式。 主要研究內(nèi)容： 本課題是 基于 AT89C2051的 TDS水質(zhì)測試儀 設(shè)計(jì)，其 具體要研究的內(nèi)容主要有以下幾點(diǎn)： （ 1） 研究 AT89C2051單片機(jī)原理及其應(yīng)用； （ 2） 研究數(shù)碼顯示管的 顯示功能 ； （ 3）研究按鍵模塊，并實(shí)現(xiàn)應(yīng)用按鍵對各個(gè)功能的切換； （ 4）研究電極電導(dǎo)率測量法的原理，溫度補(bǔ)償減小測量誤差的方法； （ 5）研究通過 DS18b20測量溫度并輸送測量信號的方式； （ 6）研究系統(tǒng)整個(gè)電路圖的設(shè)計(jì)及程序設(shè)計(jì)。電流法，電極一般在運(yùn)放的輸入端，原理是：激勵源在電極中產(chǎn)生一個(gè)電流，該電流是被測電導(dǎo)率的正比，再經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)采樣電阻產(chǎn)生交流電壓，最后經(jīng)放大、整流、濾波轉(zhuǎn)換成直流電壓。根據(jù)此測量方法研制的儀器有著成本低、測量方便，反應(yīng)速度靈敏，使用范圍廣，不破壞被測物質(zhì)樣品等特點(diǎn)。水樣經(jīng)過濾后 , 在一定溫度下烘干 , 所得的固體殘?jiān)Q為溶解性總固體 , 包括不易揮發(fā)的可溶性鹽類、有機(jī)物及能通過過濾器的不溶解微粒等。 TDS水質(zhì)檢測儀以其結(jié)構(gòu)簡單 ， 精巧實(shí)用，精度 高，成本低，反應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)備受關(guān)注。該電路設(shè)計(jì)以 AT89C2051 單片機(jī)為核心，由傳感器探頭、 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。 稱量法測定 TDS時(shí)，將一定量的水樣經(jīng)過濾，在標(biāo)準(zhǔn)溫度下烘干，直接求得 TDS值。電導(dǎo)率檢測法研究成熟、簡單易用，使用方便。電極與分壓電阻串聯(lián)，分壓電阻可調(diào)大小，分出的電壓經(jīng)放大、檢波和濾波電路得到相關(guān)值。電路主要包括 傳感器、 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。 XTAL2接口是振蕩反相放大器的輸出。L/A 式中： R 為導(dǎo)體電阻 (Ω), L 為導(dǎo)體的有效長度 (cm)； A為導(dǎo)體的有效橫截面積 (cm2)； ρ 為電阻率 (Ω． cm)。在溶液的測量中，由于水質(zhì)測量儀器確定，使得測量儀器探針的直徑、長度都固定，既上式中的 L（導(dǎo)體的有效長度）， A（導(dǎo)體的有效橫截面積）不變，探針之間水的體積就固定，因此，通過測量電導(dǎo)率 k，即可求出水質(zhì)電阻 R。P / A I N 012P / A I N 113P 14P 15P 16P 17P 18P 19R S T / V pp1P / R X D2P / T X D3P / ^ IN T 06P / ^ IN T 17P / T 08P / T 19P 11X T A L 24X T A L 15GND10V C C20U1a t 89 c 20 51圖 22 單片機(jī) AT89C2051 引腳 圖 本科畢業(yè)論文 5 使得 TDS的測量變得簡單快速、實(shí)用方便，測量結(jié)果精度更高。而時(shí)基電路的輸出端引腳 3接入的開關(guān)晶體管 Q1，具有擴(kuò)展時(shí)基 電路的帶載能力。 如圖 24所示，為 555定時(shí)器結(jié)構(gòu)圖。 充電 過程： VCC— Q1— 電極 J1— C4， 按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)上升到Vc≥ 2／ 3Vcc 時(shí)， 6 腳內(nèi)部高限比較器反轉(zhuǎn)，時(shí)基電路復(fù)位， 3腳輸出低電平， Q1截止，同時(shí) 7 腳內(nèi)集電極開路放電管導(dǎo)通，放電過程： C4— J1— 7 腳。 l 是兩根探頭的間距， s是探頭插入被測液的深度與探頭橫截面直徑的乘積 。由于溶液的電導(dǎo)率隨溫度升高而增大 , 因此溶液電導(dǎo)率的溫度系數(shù)是正的。 熱敏電阻補(bǔ)償法其運(yùn)用 熱敏電阻隨溫度的變化將抵消溶液電阻隨溫度的變化的原理，使所測電導(dǎo)率不受溫度變化影響。 TDS18b20數(shù)字溫度傳感器 采用 單線接口方式，具有 3引腳，測溫范圍為－ 55～ +125℃，工作電壓范圍為 3~ 5V，采用外部電源供電方式， VCC引腳接工作電源， GND引腳接地 ,DA引腳接單片機(jī) ，在 VCC引腳與 DA引腳之間接一個(gè)約 的上拉電阻，使系統(tǒng)不工作時(shí)為高電平。動態(tài)顯示驅(qū)動效果好，能夠節(jié)省大量的 I/O端口，編程簡單，顯示亮度高， 而且功耗低。如再次按下按鈕，程序清空被測數(shù)據(jù)。從而得到周期，既得到輸出頻率，系統(tǒng)運(yùn)用電導(dǎo)率與輸出頻率之間的計(jì)算公式程序得到電導(dǎo)率值。結(jié)合 TDS與電阻之間的算術(shù)關(guān)系，可由系統(tǒng)測得的電 導(dǎo)率值通過相關(guān)公式求出 TDS值。按鍵報(bào) 警流程框圖，如圖 36所示。該研制儀器能在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)快速準(zhǔn)確地測試水質(zhì) ,具有防水、防腐、質(zhì)輕、堅(jiān)固、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，顯著減少了外在環(huán)境條件對測量帶來的影響和制約，儀器具有操作簡單，靈敏耐用，攜 帶方便，易學(xué)易用的特點(diǎn)。 該儀器具有結(jié)構(gòu)簡單、測量精度高、信號穩(wěn)定、反應(yīng)速度靈敏、實(shí)用性好和成本低廉的的特點(diǎn)。本文參考并借鑒了許多學(xué)者的研究文獻(xiàn)，本 論文 的完成，離不開這些學(xué)者所提供的研究成果和相關(guān)知識。 sbit led3=P3^0。xms。amp。 } if(count2000amp。count2299) { 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qv^$UE9wEwZQcUE% amp。 } } 本科畢業(yè)論文 27 總體電路圖： TRIG2Q3R4CVolt5THR6DIS7VCC8GND1U25551 2J1 CON2VCCB1C2E3Q1 8050Y1 12MHZe1d246c4a11b73829f10112h3g5ABCU4 LED3DE2C3B1Q2 PNPE2C3B1Q3 8550E2C3B18550PNPR1 470R2 470R3 470R4 470R5 470R6 470R7 470R8 R9 C122pfC2 22pfC3 103C4 104VCCVCCVCCC5 22ufS1 SWPB12J2 CON2VCCR1010kR1110k1122S2 SWSPSTP1.0/AIN012P1.1/AIN113P1.214P1.315P