【正文】 具有高的靈敏度、能檢測抵達(dá) 200mv 的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復(fù)。 在 RS422 標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上， EIA 研究出了一種支持多節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)距離和接收高靈敏度 RS485 總線標(biāo)準(zhǔn)。 RS422 使用差分信號，差分傳輸使用兩根線發(fā)送和接收信號（共 4 線），對比 RS232，它能更好的抗噪聲和有更遠(yuǎn)的傳輸距離。這就是迫切需要一種總線能適合遠(yuǎn)距離的數(shù)字通信。盡管在特定的條件下，使用無線傳輸比有線傳輸具有更大的可行性，但是由于無線傳輸也存在許多不足之處，如傳統(tǒng)無線通訊方式通訊距離短、性能不穩(wěn)定，受天氣等情況影響較大，不能真正實(shí)現(xiàn)無縫覆蓋等，所以針對本設(shè)計(jì)，不宜采用此通信方式。 使用無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)信號的傳輸，對于長距離傳輸，帶來了很大的便利。符合本設(shè)計(jì)的要求，所以本設(shè)計(jì)采用DS18B20 數(shù)字式溫度傳感器。以便不同測溫點(diǎn)的識別。 而 DS18B20 是由美國 DALLAS 公司生產(chǎn)的一種自帶編碼的單線數(shù)字溫度傳感器，可以把溫度信號直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號。 方案三：如果采用數(shù)字式接口的溫度傳感器，上述設(shè)計(jì)問題將得到簡化。限制了微機(jī)功能的擴(kuò)展；而且在溫度監(jiān)測點(diǎn)大范圍分布的系統(tǒng)中，模擬信號需長距離傳輸，信號容易失真，抗干擾能力差。集成模擬溫度傳感器與之相比，具有靈敏度高、線性度好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且它還將驅(qū)動(dòng)電路、信號處理電路以及必要的邏輯控制電路集成在單片 IC 上，有實(shí)際尺寸小，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，不適宜用此類傳感器。 方案一 ： 在許多應(yīng)用中，本設(shè)計(jì)并不需要嚴(yán)格測量溫度值，只關(guān)心溫度是否超出了一個(gè)設(shè)定范圍，一旦溫度超出所規(guī)定的范圍，則發(fā)出報(bào)警信號，啟動(dòng)或關(guān)閉風(fēng)扇、空調(diào)、加熱器或其他控制設(shè)備，此時(shí)可選用邏輯輸出式溫度傳感器。溫度傳感器是檢測溫度的器件，其種類最多，應(yīng)用最廣，發(fā)展最快。故本設(shè)計(jì)選擇了方案三。 方案三：利用５５５構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)的方案 圖 43 555 定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài) 根據(jù)５５５定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)生脈沖波形，通過單片機(jī)讀取高低電平得出頻率，通過公式換算得到電阻值。由公式 RX=UX/（ U0/RO） 方案二：利用直流電橋平衡原理的方案 圖 42 電橋 其中 Z1， Z2，為可變電位器， Z3為已知電阻， Z4 為被測電阻，根據(jù)電路平衡原理，不斷調(diào)節(jié)電位器，使得電表指針指向正中間。 圖 31為系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖 圖 31 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖 485發(fā)送模塊 485接收模塊 51單片機(jī) 顯示模塊 溫度檢測模塊 測電阻模塊 51單片機(jī) 5 第 4 章 系統(tǒng)各組成單元方案設(shè)計(jì)與論證 電阻檢測模塊方案論證 相位測量方案的關(guān)鍵問題是電阻測量方法的選擇 ： 方案一：串聯(lián)分壓原理 圖 41 串聯(lián)電路原理圖 根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理可知，串聯(lián)電路上電壓與電阻成正比關(guān)系。 整體設(shè)計(jì)框圖如下圖所示。 表 21 某質(zhì)量分?jǐn)?shù)各水樣的相對電導(dǎo)率范圍 序列 測量內(nèi)容 相對電導(dǎo)率變化范圍 1 自來水 2 加入 8mg 硫酸亞 鐵 3 加入 4mg 硫酸亞鐵 4 加入 4mg 氯化鉀 5 加入 2mg 氯化鉀 6 加入 1mg 氯化鉀 7 加入 2mg 磷酸三鈉 8 生活污水 9 某電氣公司處理前水樣 10 某電氣公司處理后水樣 11 加入汽油的水樣 12 加入煤油的水樣 4 第 3 章 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)要求及總體設(shè)計(jì)要求 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 由于不同水質(zhì)的導(dǎo)電能力不同，不同溫度對水的電導(dǎo)率也有影響，本設(shè)計(jì)通過檢測不同水質(zhì)及不同溫度下水中的電阻，從而得出其電導(dǎo)，判斷水質(zhì)是否純凈。電阻率(P的倒數(shù)稱為電導(dǎo)率 (x)(單位為記作歐姆 1厘米 (Ω電阻率 P的物理意義是 1cm，截面為 1cm2 均勻?qū)щ婓w的電阻值（即 1cm，水或水溶液的電阻值），并稱之為水的“電阻率”或“比導(dǎo)電”。 溶液導(dǎo)電能力以電阻值來表示，導(dǎo)電能力強(qiáng)電阻值小。因此水的導(dǎo)電率越 低。電導(dǎo)度反映了水中含鹽量的多少，是水的純凈度的一個(gè)重要指標(biāo) 。水中含有各種溶解鹽類，并以離子的形態(tài)存在，使水溶液具有更強(qiáng)的導(dǎo)電性。其檢測內(nèi)容可以為 PH 值，電導(dǎo)率，溫度等。 3 第 2章 水質(zhì)檢測的因素 一般水質(zhì)監(jiān)測的因素 水質(zhì)檢測是指對水樣的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測試 ， 可以根據(jù)這些指標(biāo)對水質(zhì)進(jìn)行 分類，對水體質(zhì)量進(jìn)行判斷和綜合評價(jià) 。礦山污水 導(dǎo)致人類周圍的水環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和危害著人類的健康。堆放在河邊的工業(yè)廢棄物和生活垃圾 未經(jīng)處理而排放的生活污水 近年來由于本設(shè)計(jì)國工業(yè)生產(chǎn)水平的迅猛發(fā)展，每年的廢水也不斷增加，其中對環(huán)境產(chǎn)生影響的來源主要有： 飲用水主要考慮對人體健康的影響，其水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)除有物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)外，還有微生物指標(biāo)；對工業(yè)用水則考慮是否影響產(chǎn)品質(zhì)量或易于損害容器及管道。 因此本次設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選擇水質(zhì)檢測系統(tǒng)。水質(zhì)檢測是對水資源保護(hù)的重要指標(biāo)。隨著科技的發(fā)展，水污染越來越嚴(yán)重。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活，具有很大的使用和研究 價(jià)值。 1 基于 51 單片機(jī)的水質(zhì)檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì) [摘要 ] 本系統(tǒng)是基于 低功耗的 AT89S51 單片機(jī)， 通過 NE555 定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生一定頻率的波，再通過單片機(jī)的 I/O 接口對捕獲高低電平的讀出頻率，然后通過程序算法處理抽換算成電阻的值，使用 DS18B20 作為溫度采集模塊，用 RS485 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送。 經(jīng)過主機(jī)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理，將溫度值通過字 符液晶 1602 顯示器顯示。 [關(guān)鍵字 ] AT89S51 單片機(jī) NE555 定時(shí)器 DS18B20 RS485 通信 [Abstract] The system is based on low power consumption AT89S51 MCU, through the Ne555 timer control generates a certain frequency of the wave, and then through the MCU’s I / O interface to capture level read frequency, and then through the program algorithm is converted into the pumping resistance value, use DS18B20 as the temperature acquisition module, using RS485realize longdistance transmission. After a host data processing and conversion, the temperature value through the character LCD 1602LCD to display. This design has the advantages of simple structure, flexible use. It has great application and research value. [ Key words ] AT89S51MCU Ne555 timer control DS18B20 RS485 munication protocol 1 目 錄 第 1章 引言 ......................................................... 2 第 2章 水質(zhì)檢測的因素 ............................................... 3 一般水質(zhì)檢測的因素 ................................................ 3 電子設(shè)備檢測的因素 ................................................ 3 水質(zhì)與水的導(dǎo)電率的相互關(guān)系 ........................................ 3 第 3章 系統(tǒng) 設(shè)計(jì)要求及總體設(shè)計(jì)方案 ..................................... 4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求 ...................................................... 4 總體設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)方案 ............................................ 4 第 4章 系統(tǒng)各組成單元方案設(shè)計(jì)與論證 ................................... 5 測量電阻模塊方案設(shè)計(jì) .............................................. 5 溫度傳感器方案選擇 ................................................ 6 通信模塊的方案選擇 ................................................ 6 第 5章 系統(tǒng)硬件 設(shè)計(jì) ................................................. 8 AT89S51 單片機(jī)及其他器件的功能介紹及原理 .......................... 8 DS18B20 溫度傳感器的簡介 ......................................... 10 NE555 的簡介及應(yīng)用 ............................................... 13 RS485 總線的應(yīng)用及介紹 .......................................... 165 字符液晶 1602 的介紹 .............................................. 17 電源模塊的設(shè)計(jì) ................................................... 20 第 6章 系統(tǒng) 軟件的設(shè)計(jì) .............................................. 22 程序設(shè)計(jì) ......................................................... 22 系統(tǒng)主程序流程圖 ................................................. 22 第 7 章 測試方法及結(jié)果 ....................................................24 調(diào)試 方法 ......................................................... 24 電導(dǎo)率的檢測 ..................................................... 24 溫度的檢測 ....................................................... 25 結(jié)束語 ............................................................ 26 致謝 .............................................................. 26 參考文獻(xiàn) .......................................................... 28 附錄 1 ............................................................. 29 附錄 2 ............................................................. 30 附錄 3 ............................................................. 31 附錄 4 ............................................................. 38 2 第 1章 引言 水是生命之本，是本設(shè)計(jì)賴以生存必不可少的物質(zhì)資源之一，水也是為人體獲得各種營養(yǎng)物質(zhì)的重要途徑之一。 對水資源的保護(hù)成為一項(xiàng)重要的工程。水質(zhì)檢測越來越受到人們的關(guān)注。其中 飲水安全則是影響人體健康和國計(jì)民生的重大問題。近年來 ,由于國際上一些地區(qū)和國家頻繁發(fā)生惡性事件 ,飲水安全和衛(wèi)生問題引起了全球的關(guān)注 ,飲水安全已成為全球性的重大戰(zhàn)略性問題。未經(jīng)處理而排放的工業(yè)廢水 大量使用 化肥、農(nóng)藥、除草劑的農(nóng)田污水 水土流失 嚴(yán)峻的水形