【導(dǎo)讀】[摘要]本設(shè)計(jì)通過研究分析TDS測(cè)量的原理，設(shè)計(jì)了一款以STC89C52單片機(jī)為核心的水質(zhì)。本設(shè)計(jì)通過電導(dǎo)率測(cè)量電路實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)率信號(hào)的采集，并采用溫度傳感器進(jìn)行溫度測(cè)量，使用溫度補(bǔ)償方法。減小溫度對(duì)電導(dǎo)率測(cè)量值的影響，通過單片機(jī)程序進(jìn)行相關(guān)計(jì)算得出TDS值。溫度測(cè)量電路、數(shù)碼管顯示電路。該水質(zhì)測(cè)試儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，操作容易，低成本，測(cè)量的TDS值對(duì)幫助人們了解水質(zhì)。情況起到了非常重要的作用。指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。包含我為獲得及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。說明并表示了謝意。以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉?jī)?nèi)容。其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法。律后果由本人承擔(dān)。涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。類論文正文字?jǐn)?shù)不少于萬字。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準(zhǔn)用徒手畫

　　

【正文】 N Y Y N 圖 電導(dǎo)率測(cè)量流程圖 按鍵電路流程圖 程序判斷按鍵是否已按下，如果按鍵按下，則運(yùn)行相關(guān)程序，檢測(cè)所按按鍵的次數(shù)，當(dāng)按鍵次數(shù)為奇數(shù)次時(shí)，系統(tǒng)鎖存本次測(cè)得的 TDS 值，如果當(dāng)系統(tǒng)檢測(cè)到按鍵次數(shù)為偶數(shù)次時(shí)，系統(tǒng)中 TDS值清零，程序初始化。圖 。 Temp 是否大于或等于20 且小于 30 Ks=Kt/(+) Ks=Kt/(+) Ks 的值給 K TDS= 讀取溫度值 Ks=Kt/(+) Temp 是否大于或等于 1 且小于 10 Temp 是否大于或等于 10 且小于 20 Ks=Kt/(+) 開始 返回 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 共 28 頁(yè) N Y N Y 圖 按鍵電路流程圖 數(shù)碼管顯示流程圖 將系統(tǒng)測(cè)量所得的 TDS 值傳送給數(shù)碼管，程序運(yùn)行時(shí)，所有數(shù)碼管接收單片機(jī)輸出的相同字形碼，對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行位選擇，選擇需要顯示的數(shù)碼管，該位就會(huì)顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。由測(cè)量所得的 TDS 值軟件查找單片機(jī) LED段碼表，找出相對(duì)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。這樣數(shù)碼管就完成了顯示功能。圖 。 圖 數(shù)碼管顯示流程圖 是否有按鍵 是否偶數(shù)次按鍵 清零 鎖存 TDS 值 開始 返回 位選擇 由 TDS 值查表段碼 送段碼至數(shù)碼管 開始 返回 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 18 頁(yè) 共 28 頁(yè) 4 軟硬件調(diào)試 軟件調(diào)試 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)的過程主要分為以下幾個(gè)步驟： 第一步：建立源程序。通過計(jì)算機(jī)開發(fā)系統(tǒng)的編輯軟件，按照所要求的格式、語法規(guī)定、源程序輸入到開發(fā)系統(tǒng)中，并存在磁盤上。 第二步：在計(jì)算機(jī)上，利用 Keil 軟件對(duì)第一步輸入的源程序進(jìn)行編譯，變?yōu)榭蓤?zhí)行的目標(biāo)代碼。如果源程序有語法錯(cuò)誤，則其錯(cuò)誤將顯示出來，然后返回到第一步進(jìn)行修改，再進(jìn)行編譯，直到語法錯(cuò)誤全部糾正為止。 第三步：在線調(diào)試。對(duì)于與系統(tǒng)、硬件無聯(lián)系的程序，可以借助在線調(diào)試手段，發(fā)現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤后，返回到第一步修改，直到邏輯錯(cuò)誤糾正為止。對(duì)于與系統(tǒng)硬 件緊密相關(guān)的程序，則需對(duì)軟件和硬件同時(shí)進(jìn)行調(diào)試，將程序燒入 CPU，然后將 CPU 插入系統(tǒng)。發(fā)現(xiàn)硬件故障后應(yīng)排除故障，發(fā)現(xiàn)邏輯錯(cuò)誤后應(yīng)修改程序，消除邏輯錯(cuò)誤。 在本次設(shè)計(jì)中采用 Keil uVision4 來編寫 C語言程序，用 Keil uVision4的編譯器進(jìn)行編譯、連接，最后將編譯好的機(jī)器碼下載到單片機(jī)上。在此次編譯的過程中由于對(duì) C 語言的不熟練，出現(xiàn)了許多問題： （ 1） 程序編譯出錯(cuò)誤，由于函數(shù)沒有聲明，應(yīng)該先進(jìn)行函數(shù)聲明。 （ 2） 數(shù)碼管不能顯示，由于數(shù)碼管顯示子函數(shù)調(diào)用有錯(cuò)誤，需要修改子函數(shù)調(diào)用程序。 （ 3） 函數(shù)大小寫的錯(cuò)誤 。 （ 4） 函數(shù)沒有添加到文件中，或一些代碼的定義錯(cuò)誤。 經(jīng)過認(rèn)真的修改最后終于調(diào)試成功。 硬件調(diào)試 硬件調(diào)試主要包括兩步： 第一步：系統(tǒng)上電之前，先仔細(xì)檢查線路是否連接正確，并核對(duì)元器件的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否符合要求，應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)的檢查，以防止電源的短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線是否存在相互之間短路或與其它信號(hào)線的短路。 第二步：第一步的調(diào)試，只是對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初步調(diào)試，可以排除一些明顯的故障，而硬件故障 (如各個(gè)部件內(nèi)部存在的故障和部件之間連接的邏輯錯(cuò)誤 )主要是靠軟件和硬件聯(lián)調(diào)來排除。 硬件調(diào)試和軟 件調(diào)試是不能完全分開的，許多硬件錯(cuò)誤是在軟件調(diào)試中發(fā)現(xiàn)和被糾正的。 在此次調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題和解決方法如下： （ 1） 數(shù)碼管顯示亮度太低，需要在數(shù)碼管位選控制端加三極管。 （ 2） 單片機(jī)最小系統(tǒng)工作不太穩(wěn)定，需要將晶振和電容應(yīng)盡可能安裝得與單片機(jī)芯片靠近，以減少寄生電容。 （ 3） 在焊接過程中焊接點(diǎn)連在了一起導(dǎo)致硬件出錯(cuò)，最后經(jīng)過檢查改正了錯(cuò)誤，硬件得以順利調(diào)試成功。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 19 頁(yè) 共 28 頁(yè) 結(jié)論 本設(shè)計(jì)完成了基于單片機(jī)的 TDS水質(zhì)測(cè)試儀的設(shè)計(jì)，比較系統(tǒng)的介紹了該設(shè)計(jì)的硬件電路設(shè)計(jì)，應(yīng)用單片機(jī) C語言進(jìn)行系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。 該 TDS 水質(zhì)測(cè)試 儀根據(jù)頻率法來進(jìn)行電導(dǎo)率測(cè)量研究，由電解質(zhì)導(dǎo)電的原理，使用頻率法間接測(cè)量電導(dǎo)率，從而在溫度補(bǔ)償下經(jīng)過相關(guān)公式的計(jì)算得到溶液 TDS 值。本 TDS 水質(zhì)測(cè)試儀系統(tǒng)以STC89C52單片機(jī)為核心，利用單片機(jī)技術(shù)實(shí)現(xiàn)電導(dǎo)率測(cè)量、溫度補(bǔ)償、 TDS值測(cè)量、按鍵鎖存結(jié)果、顯示數(shù)據(jù)等功能。本 TDS 水質(zhì)測(cè)試儀系統(tǒng)通過電導(dǎo)率測(cè)量電路中的探頭采集電導(dǎo)率信號(hào)，由于溫度對(duì)電導(dǎo)率有很大的影響，所以溫度也影響 TDS 值的測(cè)量，系統(tǒng)中為降低溫度對(duì)最終測(cè)量值的影響，引入了溫度補(bǔ)償環(huán)節(jié)。在溫度補(bǔ)償電路中，采用數(shù)字溫度傳感器 DS18B20 采集溫度信號(hào) ，然后通過軟件算法補(bǔ)償由于溫度變化引起的電導(dǎo)率值測(cè)量誤差，最后將補(bǔ)償后的結(jié)果通過計(jì)算得出 TDS 值，并將其顯示在數(shù)碼管上。 本 TDS 水質(zhì)測(cè)試儀使用方法：取一定量的被測(cè)溶液，按下按鍵，系統(tǒng)初始化，將探頭浸入相關(guān)溶液中。按下按鍵，鎖定相關(guān)數(shù)據(jù)，數(shù)碼管顯示數(shù)據(jù)，對(duì)數(shù)碼管顯示的數(shù)據(jù)進(jìn)行讀取和記錄。再次按下按鍵，清除數(shù)據(jù)，實(shí)行下一項(xiàng)測(cè)試。 測(cè)量數(shù)據(jù)如下： 被測(cè)液：自來水 測(cè)量 TDS值（ ppm）： 322 純凈水 61 糖水 165 橙子 1047 鹽水 9756 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 20 頁(yè) 共 28 頁(yè) 展望 此款 TDS水質(zhì)測(cè)試儀通過檢測(cè)水體 TDS值幫助人們了解水質(zhì)情況，具備了結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、快速、靈敏、自動(dòng)化、實(shí)用性好和成本低廉的特點(diǎn)，能很好的運(yùn)用在人們的生活、生產(chǎn)中。 本系統(tǒng)存在的不足與拓展： （ 1）設(shè)計(jì)不足：系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可以使用活動(dòng)探頭，通 過改變探頭之間的距離來選擇最合適的探頭距離。 （ 2）系統(tǒng)拓展 ：本 系統(tǒng)可以利用串口與 PC 機(jī)相連接，然后將采集的信息在 PC機(jī)上進(jìn)行處理。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 21 頁(yè) 共 28 頁(yè) 致謝 我的畢業(yè)設(shè)計(jì)是在秦偉老師的 精心指導(dǎo)和耐心解答下完成的。因?yàn)槲医?jīng)驗(yàn)的不足和知識(shí)的缺乏，在此次畢業(yè)設(shè)計(jì)中遇到了許多自己解決不了的問題。每次老師都是耐心的給我解惑，并提供許多非常詳細(xì)的資料，從中可以汲取到許多知識(shí)，這在我的畢設(shè)中起到事半功倍的效果。秦老師的淵博的知識(shí)和敏捷的思維以及敏銳的觀察力使我受益匪淺，在工作中的一絲不茍和對(duì)學(xué)術(shù)的熱情深深的感染了我。秦老 師的每一次教誨，對(duì)我來講都是一次教育和提高。秦老師對(duì)我的幫助使得我在知識(shí)累積和經(jīng)驗(yàn)方面有了很大的提高，這對(duì)我以后的工作和學(xué)習(xí)都有深遠(yuǎn)的的影響。在此謹(jǐn)向老師致以誠(chéng)摯的謝意和崇高的敬 意。 感謝所有授我以業(yè)的老師，沒有這些年知識(shí)的積淀，我沒有這么大的動(dòng)力和信心完成這篇論文。感恩之余，誠(chéng)懇地請(qǐng)各位老師對(duì)我的論文多加批評(píng)指正，使我及時(shí)完善論文的不足之處。 此外我還要感謝一下和我一起朝夕相處的各位同學(xué)，在他們的幫助和支持下，我才能克服那些困難和疑惑，直到此次畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成。 最后，再次向所有關(guān)心和幫助過我的老師和同學(xué)們 致以最誠(chéng)摯的謝意！ 陜西理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 第 22 頁(yè) 共 28 頁(yè) 參考文獻(xiàn) [1]時(shí)紅，孫新忠，范建華，張永波 .水質(zhì)分析方法與技術(shù) [M].北京：地震出版社， . [2]劉軼群 .TDS檢測(cè)電路探討 [J].2020年中國(guó)家用電器技術(shù)大會(huì) 論文集， 2020 年， S1期： 874878. [3]潘新民 ,王燕芳 .微型計(jì)算機(jī)控制技術(shù) [M].北京 :電子工業(yè)出版社， . [4]張蓉蓉 .基于 STC89C52的智能溫度控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) [J].機(jī)電信息， 2020年， 15期： 130131. [5]湯鍇杰，栗燦，王迪，張琴 .基于 DS18B20 的數(shù)字式溫度采集報(bào)警系統(tǒng)設(shè)計(jì) [J].傳感器與微系統(tǒng)， 2020 年， 33 卷，3 期： 99102. [6]張友德，趙志英，涂時(shí)亮 . 單片微型機(jī)原理應(yīng)用與實(shí)驗(yàn) [M].上海：復(fù)旦大學(xué)出版社， . [7]劉波 .51 單片機(jī)應(yīng)用開發(fā)典型范例：基于 Proteus 仿真 [M].北京：電子工業(yè)出版社， . [8]張發(fā)亮，郭茂林，陳偉 .電導(dǎo)率測(cè)量中應(yīng)注意的幾個(gè)問題 [J].山西化工， 1995 年， 4期： 4144. [9]王學(xué)艷，張忠萍 .基于電導(dǎo)率 與 TDS及全鹽量的關(guān)系研究 [J].黑龍江水利科技 ,2020年， 36(1)期： 7. [10]賈哲 .555 定時(shí)器的應(yīng)用研究 [J].太原大學(xué)教育學(xué)院學(xué)報(bào)， 2020年， 30(1)期 :8687. [11]傅衛(wèi)衛(wèi)，應(yīng)伯根 .工業(yè)水處理過程中電導(dǎo)率測(cè)量方法的研究 [J].浙江大學(xué)學(xué)報(bào) ,1999 年 ,33(2)期 :206207. [12] of temperature on electrical conductivity on liquid[J].,57(1):8996. [13]王二福 .溫度對(duì)超純水電導(dǎo)率測(cè)量的影響及其對(duì)策 [J].華北電力技術(shù) ,1994 年 ,6 期 :57. [14]DALLAS Data Sheet[Z].2020:1– 8. [15]姜志海 ,趙艷雷 .單片機(jī)的 C語言程序設(shè)計(jì)與應(yīng)用 [M].北京 :電子工業(yè)出版社， .