【正文】 1.416P1.517P1.618P1.719RST/Vpp1P3.0/RXD2P3.1/TXD3P3.2/^INT06P3.3/^INT17P3.4/T08P3.5/T19P3.711XTAL24XTAL15GND10VCC20U? at89c2051VCCR13470Q5PNPD1 LEDR12470LS1SPEAKERVCC123DS2DS18b20R14VCCVCCDA GND本科畢業(yè)論文 28 內(nèi)部資料 請勿外傳 項(xiàng) 目 經(jīng) 理項(xiàng) 目 副 經(jīng) 理 項(xiàng) 目 總 工 質(zhì) 安 總 監(jiān)工程管理部物資管理部技術(shù)管理部檢測試驗(yàn)室質(zhì)安管理部監(jiān) 督 工 程 管 理部 、 物 資 管 理部 、 檢 測 試 驗(yàn) 室現(xiàn) 場 質(zhì) 檢 員 、 施 工 員施 工 班 組 9JWKf wvGt YM*Jgamp。 ET0=1。 } TDS=*Ks。temp=1) {Ks=Kt/(+)。 val=val/2。m++) _nop_()。i0。 if(DQ) dat|=0x80。 for(m=0。 unsigned char dat。 flag=DQ。m15。 } bit Init_DS18B20(void) {uchar m。 if(i==21) { TR1=0。 delay(5)。 a2=(uchar)(count_buff%100/10)。amp。count7499) { count_buff=count/2510。 } if(count7000amp。amp。count3999) { count_buff=count/24。 // } if(count3500amp。amp。count1299) { count_buff=count/111*5。 } /******************************************/ void show_num(void) { uchar a1,a2,a3。 uchar code num[]={0xc0,0xed,0xb0,0xa4,0x8d,0x86,0x82,0xec,0x80,0x84}。 最后再一 次感謝老師和同學(xué)對我的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意 ! 本科畢業(yè)論文 20 附 錄 程序： include include define uchar unsigned char define uint unsigned int sbit D2= P1^7。從初稿到定稿，蔡老師不厭其煩的一次又一次的進(jìn)行審查，指出論文中存在的問題。通過軟件算法補(bǔ)償由于溫度變化引起的電導(dǎo)率值測量誤差，提高測量準(zhǔn)確度。再次按下按鍵，清除數(shù)據(jù)，實(shí)行下一項(xiàng)測試。由測量所得的 TDS值軟件查 找單片機(jī) LED段碼表，找出相對應(yīng)的段碼，再將查找出的段碼輸送至數(shù)碼管，數(shù)碼管根據(jù)接收到的段碼，選擇相應(yīng)的字段進(jìn)行顯示。單片機(jī)發(fā) skipROM命令，使傳感器能夠接收并響應(yīng)之 后系統(tǒng)發(fā)出啟動(dòng) T0、 T1 開 始 T0定時(shí)時(shí)間是否到 讀取 T1計(jì)數(shù)值 關(guān) T0、 T1 計(jì)算電導(dǎo)率 返回 計(jì)算頻率 本科畢業(yè)論文 13 的命令。測量結(jié)束后，關(guān)閉計(jì)數(shù)器，系統(tǒng)清零。數(shù)碼管顯示 TDS值。如圖 26所示： . 圖 26LED 數(shù)碼管引腳定義 此電路使用的是共陽極數(shù)碼管，共陽數(shù)碼管是指將所有發(fā)光二極管的陽極接到一起形成公共陽極 (COM)的數(shù)碼管，在應(yīng)用時(shí)，將共陽數(shù)碼管公共端 COM接 +5V，當(dāng)某一字段發(fā)光二極管的陰極為低電平時(shí)，相應(yīng)字段就點(diǎn)亮，當(dāng)為高電平時(shí)，對應(yīng)字段就不亮。 溶液的溫度每升高 1℃，電導(dǎo)率增加約 2%，溫度校正系數(shù)與溫度成一元線性關(guān)系， 當(dāng)測量溫度為 25℃ 左右時(shí)， 溫度補(bǔ)償公式為： Ks=Kt/[+)] 式中 Kt和 Ks分別為 t℃ 和 25℃下溶液的電導(dǎo)率 ， t為 測量時(shí)的 溫度。恒溫法原理簡單，測量效果好，但需要復(fù)雜的精密恒溫裝置，設(shè)備昂貴，難以推廣于實(shí)際的使用。 論文 TDS測試儀最終按以上公式進(jìn)行程序設(shè)計(jì)計(jì)算。 輸出頻率 fo與電導(dǎo) G(t)成正比，實(shí)現(xiàn)了電導(dǎo)率到輸出頻率的線性轉(zhuǎn)換。當(dāng)端口 TR的電壓 V1VCC/3，電壓比較器 C2輸 出 0， RS 觸發(fā)器置 1，使輸出端為 1。有較大的電源電壓范圍。 測量電路如圖 23示。 K 為 25℃時(shí)水的電導(dǎo)率 （ S /m） 。因此，可得表達(dá)式 [3]： S=l／ R=A／ （ ρ?L） =k?A／ L=k/θ 式中： S 是電導(dǎo)，單位為 西門子 (s)； k 是電導(dǎo)率，單位為每厘米西門子 (δ?cm)1，或 S／ cm；θ =L/A為電極常數(shù)為電導(dǎo)池常數(shù) (cm1)。 傳感器 測量電路 單片機(jī) 數(shù)碼管顯示 按鍵 DS18b20 報(bào)警電路 本科畢業(yè)論文 4 TDS 值測量原理及電路 TDS值測量原理 TDS表 示 1升水中溶有多少毫克溶解性總固體，或者說 1升水中的離子總量。內(nèi)含通用閃速存儲(chǔ)單元和位中央處理器。 論文研究目標(biāo)與主要研究內(nèi)容 論文研究目標(biāo)： 本畢業(yè)論文研究的目標(biāo)是 基于 AT89C2051單片機(jī)為核心器件，設(shè)計(jì)一個(gè)可測量水 TDS值的儀表， 本科畢業(yè)論文 2 論文主要研究的內(nèi)容及技術(shù)參數(shù) 主要以下幾點(diǎn)： （ 1）根據(jù)系統(tǒng)要求，研究 TDS值的測量原理及其傳感器設(shè)計(jì)； （ 2）根據(jù) TDS值非線性特點(diǎn)，研究其補(bǔ)償方法，測量誤差小于 2%； （ 3）研究溫度與 TDS值的關(guān)系，研究溫度補(bǔ)償方法； （ 4）以 LED數(shù)碼管方式顯示測量結(jié)果； （ 5） 分析系統(tǒng)功能需求，設(shè)計(jì)各個(gè)硬件電路模塊電路圖及總體電路圖；設(shè)計(jì)系統(tǒng)各子程序流程圖及總體程序流程圖 。 電導(dǎo)率測量方法按有無電極分為有電極測量方法與無電極測量方法，其中有電極的電導(dǎo)率測量方法用的較多，按電極在測量電路中的位置可分為電流法、電橋法、分壓法、頻率法［ 1］ 。運(yùn)用電解質(zhì)溶液導(dǎo)電產(chǎn)生電流，由電阻與電導(dǎo)率之間的關(guān)系公式，通過 測量電阻間接求得 TDS數(shù)值 的方法。 TDS(溶解性總固體，又稱總含鹽量 ),測量單位為毫克 /升（ mg/L ） ,它表明 1升水中溶有多少毫克溶解性總固體，或者說 1升水中的離子總量。水質(zhì)檢測儀對幫助人們了解水質(zhì)情況起到了重要的作用。系統(tǒng) 引入了溫度測量環(huán)節(jié)，通過軟件算法補(bǔ)償因溫度變化 引起的測量誤差 。此測量方法，雖技術(shù)要求低，但操作步驟繁瑣，對測量環(huán)境要求高，抗干擾能力差，且測量時(shí)間長。根據(jù)其測量方法研制的儀器具有結(jié)構(gòu)簡單、反應(yīng)速度靈敏、實(shí)用性好和成本低廉的特點(diǎn)。頻率法：通過多諧振蕩電路將電導(dǎo)率轉(zhuǎn)化為頻率信號(hào)，電極作為振蕩電路的一部分。 設(shè)計(jì)原理是通過電導(dǎo)率測量電路中的探頭采集電導(dǎo)率信號(hào)，同時(shí)采用溫度傳感器DS18b20 測量水溫，將采集到的信號(hào)傳送到單片機(jī)并對這兩個(gè)信號(hào)進(jìn)行處理，運(yùn)用軟件算法補(bǔ)償?shù)姆椒?對 溫度 引起的 電導(dǎo)率測量的誤差進(jìn)行補(bǔ)償，最后將補(bǔ)償后的結(jié)果顯示在數(shù)碼管上。 AT89C2051開發(fā)應(yīng)用系統(tǒng)的方法有兩種。 電導(dǎo)是電阻的倒數(shù) ， 用于衡量物質(zhì)導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱。 由于 TDS與電阻之間存在直接聯(lián) 系，電阻與電導(dǎo)率之間又有著顯著相關(guān)關(guān)系，因此電導(dǎo)率與 TDS之間存在著必然的聯(lián)系。 溫 度 升高，固體雜質(zhì)的溶解度 增大 ，電離度升高 ,離子 總量 增多， 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， 使得 TDS變大。這一功能保證了電導(dǎo)率在大范圍測量時(shí)，輸出頻率 f具有很好的線性。 圖 24 555 定時(shí)器結(jié)構(gòu)圖 本科畢業(yè)論文 6 555 定時(shí)器中的 RS 觸發(fā)器和放電管都受比較器輸出電壓控制。 按指數(shù)規(guī)律下降，當(dāng) 放電至Vc≤ 1／ 3Vcc 時(shí)，腳 2 內(nèi)低限比較器反轉(zhuǎn)，引腳 3 再次輸出高電平， 電容再次充電 。本試驗(yàn)中的 l =15mm， s=40mm? =60mm2，則ls =； C4= F。 在被測溶液固定的情況下，為了使所測電導(dǎo)率數(shù)值之間具有可比性，需要溶液統(tǒng)一在25℃這個(gè)基準(zhǔn)溫度下的電導(dǎo)率進(jìn)行比較以判斷水質(zhì)。但實(shí)際設(shè)計(jì)復(fù)雜，有局限性，很難找到一款與不同溶液有相同電導(dǎo)率溫度特性的熱敏電阻。 DS18b20 采集溫度數(shù)據(jù)，所采集的數(shù)據(jù)經(jīng)傳感器轉(zhuǎn)換為相應(yīng)數(shù)字信號(hào)，再將 轉(zhuǎn)換后的信號(hào)傳送給單片機(jī)，單片機(jī)接受信號(hào)并進(jìn)行相應(yīng)的數(shù)據(jù)處理后得到溫度值 。 如圖 27所示為顯示電路， ， 此數(shù)碼管為共陽級(jí)數(shù)碼管，所以需要外部低電平才能使相應(yīng)的內(nèi)部二極管點(diǎn)亮。 S1SWPBP3.4 圖 29 按鍵電路 本科畢業(yè)論文 11 第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 系統(tǒng)總體流程圖 系統(tǒng)軟件流程如圖 31所示。從而系統(tǒng)通過頻率輸出轉(zhuǎn)換得到電導(dǎo)率值。讀取采集到的溫度值，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 實(shí)現(xiàn) 溫度補(bǔ)償，直接得到補(bǔ)償后的 TDS值。 N Y N Y 圖 36 按鍵與報(bào)警流程框圖 開 始 位選擇 由 TDS 值查表段碼 送段碼至數(shù)碼管 返回 開始 是否有按鍵 是否偶數(shù)次按鍵 清零 鎖存 TDS值 報(bào)警提醒 返回 本科畢業(yè)論文 16 第四章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與結(jié)論 表 41 實(shí)驗(yàn)測量結(jié)果 被測液 TDS值 （單位 :PPM） 自來水 120 純凈水 66 茶水 186 橙子 948 糖水 111 以上是對該水質(zhì)檢測儀器的實(shí)驗(yàn)測試結(jié) 果，測試時(shí)，取一定量的被測溶液，按下按鍵，系統(tǒng)初始化，將 探頭 浸入相關(guān)溶液中。 該水質(zhì)測量儀根據(jù)電極電導(dǎo)率測量法 研制， 由電解質(zhì)導(dǎo)電的原理，使用電阻測量法間接測量電導(dǎo)率，從而得到溶液 TDS 值。 本科畢業(yè)論文 17 實(shí) 物圖： 圖 41 TDS水質(zhì)測試儀靜態(tài)實(shí)物圖 圖 42 TDS水質(zhì)測試儀測試圖 本科畢業(yè)論文 18 參考文獻(xiàn) [1] 李 荻．電化學(xué)原理 [D].北京 : 北京航空航天大學(xué)出版 , 1999. 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