【正文】 量結(jié)果打印備份，并設(shè)有報(bào)警系統(tǒng)，如圖 3所示 A / D轉(zhuǎn) 換電 路時(shí) 鐘電 路顯 示電 路單 片機(jī)看 門 狗 電 路上 傳報(bào) 警鍵 盤打 印 圖 片機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框 圖 單片機(jī)設(shè)計(jì) AT89C52 主要功能特性如下： 為提高人機(jī)交互能力，采用漢 字點(diǎn)陣液晶顯示器。 單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 總體設(shè)計(jì) 單片機(jī)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)主要由單片機(jī) AT89C5 A／ D 轉(zhuǎn)換器、時(shí)鐘電路、看門狗電路、液晶顯示器、打印機(jī)、串行通信接口電路、鍵盤幾大部分組成．為了記錄測(cè)量時(shí)間，需要實(shí)時(shí)時(shí)鐘． DSl302 是高性能、低功耗的時(shí)鐘芯片，為系統(tǒng)提供秒、分、時(shí)、日、周、月、年等信息?？捎靡粋€(gè)可調(diào)電 阻和反饋電阻串聯(lián)進(jìn)行微調(diào)。濾波器的中心頻率可以為： 100 Hz～ 300 kHz；增益帶寬積為 16 M Hz，即對(duì)于 40 Hz 的信號(hào)可放 大 1～ 400 倍。不需要外接電容。 如圖 圖 接口連接 濾波電路設(shè)計(jì) MAX275 是 MAXIM 公司推出的一款連續(xù)時(shí)間模擬集成有源濾波器，片內(nèi)硬件由 4個(gè)運(yùn)算放大器及若干電阻電容組成。 AD623 采用對(duì)稱結(jié)構(gòu)，可以很大程度上的抑制溫漂 。低 功耗 (3V時(shí) )，寬電源電壓范圍、滿電源幅度輸出．使 AD623 成為電池供電應(yīng)用的理想選擇。 2． 5～177。線路噪聲及諧波將由于共模抑制比在高達(dá) 200H z 時(shí)仍保持恒定而受到抑制。 AD623 可編程設(shè)置增益，其增益 最 高可達(dá) 1000 倍。它能在單電源 (+3V～ +12v)下提供滿電源幅度的輸出． AD623 允許使用單個(gè)增益設(shè)置電阻進(jìn)行增益編程，以得到良好的用戶靈活性。激發(fā)光經(jīng) Y 型光纖分路器傳輸?shù)焦饫w端頭的傳感頭，傳感頭是光纖的端面上包覆一層作為指示劑的熒光材料膜，被激發(fā)的熒光沿光纖原路返回，經(jīng) Y 型 光 纖 分 路 器 被 探 測(cè) 器 接 收 。 ， I或 T o， r可測(cè)定溶解氧的濃度。 溶解氧傳感器 光纖溶解氧傳感器采用熒光猝滅原理．氧對(duì)一些熒光物質(zhì)的熒光具有猝滅作用．從而導(dǎo)致其熒光強(qiáng)度的降低和熒光維持壽命的縮短．熒光的強(qiáng)度或壽命與氧氣濃度的關(guān)系可用 Stern2Volmoer 方程來(lái)描述： 式中， I,to 分別為有氧條件下的熒光強(qiáng)度和壽命 I， t 分別為無(wú)氧條件下的熒光強(qiáng)度和壽命； [Q]為溶解氧的濃度； K 為 Stern2Volmoer常數(shù)，對(duì)于特定的指示劑其值是固定的。 AD590 相當(dāng)于一個(gè)恒流源。 圖 的外形電路圖 圖 AD590 的主特性參數(shù)如下： 工作電壓： 4~30V： 工作溫度： 55~+150e； 保存溫度： 65+175e； 正向電壓： t44V； 反向電壓：． 20V； 焊接溫度 (10 秒 )： 300e； 靈敏度： 1LA/K。 AD590L、 AD590M 一般用于精密溫度測(cè)量電路。測(cè)點(diǎn)水位： Hw=Ho+P/Y 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 10 式中： Ho——— 測(cè)點(diǎn)的絕對(duì)高度； Hw—— 測(cè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)的水位． 水溫傳感器 AD590是 AD公司利用 PN結(jié)正向電流與溫度的關(guān)系制成的電流輸出型兩端溫度傳感器． AD590 是電流型溫度傳感器，通過(guò)對(duì)電流的測(cè)量可得到所需要的溫度值。當(dāng)把傳感器投入到水中某一位置時(shí)，測(cè)點(diǎn)的靜水壓力為： P=HY 其中： P—— 測(cè)點(diǎn)的靜水壓力， g/c㎡ 。單片機(jī)通過(guò) i2c 總線與DSl302 通信 . 存儲(chǔ)器為串行的 EEPROM， 對(duì) LCD 點(diǎn)陣圖形和字符顯示編程通常分為兩種方式 ： 1 直接寫屏：將 LCD 作為輸出目標(biāo)．直接輸出需顯示的內(nèi)容； 2間接寫屏：先建立 LCD 映象 RAM，將需要輸出的內(nèi)容先寫到 RAM 單元，然后更新整屏 LCD． 3 系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì) 水位傳感器 ST3011 型液位變送傳感器由不銹鋼探頭，導(dǎo)氣電纜和電氣盒組成。是傳統(tǒng)三端式穩(wěn)壓集成電路的理想替代產(chǎn)品。此外它還具有高分辨率．寬動(dòng)態(tài)范圍、校準(zhǔn)、低功耗及優(yōu)良的抗噪聲性能，因此非常適用于儀表測(cè)量和工業(yè)控制等領(lǐng)域。 AD7705 是 AD 公司推出的 16位∑．△ (電荷平衡式 )A／ D 轉(zhuǎn)換器。 OP07 具有較大的輸入阻抗兆歐姆級(jí)，易于與各種信號(hào)源相匹配，滿足本設(shè)計(jì)輸出信號(hào)約為O～ 5V 的要求． A／ D轉(zhuǎn)換電路 選擇 A／ D 轉(zhuǎn)換器選用美國(guó) AD 公司生產(chǎn)的 E．△型高精度模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器 AD7705。0P07 有較寬的電源工作范圍177。由于沒有外接電容，而且是單片結(jié)構(gòu)，因而高頻場(chǎng)合時(shí)璺分布電容的影響小，穩(wěn)定性較好。 普通有源濾波器由運(yùn)算放大器和電阻、電容組成，通過(guò)一個(gè)低通濾波器與一個(gè)高通濾波器的級(jí)聯(lián)易 于實(shí)現(xiàn)．但參數(shù)調(diào)整困難，而且應(yīng)用在頻率較高的場(chǎng)合，由于元件周圍的分布電容將嚴(yán)重影響濾波器的特性，使其偏離預(yù)定的工作狀態(tài)。在此數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，使用了電子式多路開關(guān)。 在多路被測(cè)信號(hào)共用一路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，模擬多路開關(guān) (簡(jiǎn)稱多路開關(guān) )通常用來(lái)將多路被測(cè)信號(hào)分別傳送到 A／ D 轉(zhuǎn)換器．能對(duì)多路被測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理。由于通用放大器一般都具有毫伏級(jí)的失調(diào)電壓和每度數(shù)微伏的溫漂．因此，通用運(yùn)算放大器不能直接用于放大微弱信號(hào)，而測(cè)量放大 器 則能較好的完成此功能。傳感器輸出的信號(hào)經(jīng)過(guò)多路模擬開關(guān)選擇，然后通過(guò)放大器放大，再進(jìn)行濾波，經(jīng) A／ D 轉(zhuǎn)換，最后傳到單片機(jī)進(jìn) 行 數(shù) 據(jù) 處 理 。Win2kler 滴定分析法雖是一種國(guó)際公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)化分析方法，但由于費(fèi)時(shí)費(fèi)力且只能離線操作，無(wú)法對(duì)過(guò)程中的溶解氧濃度變化作出及時(shí)的響應(yīng)，所以僅限于實(shí)驗(yàn)室采用。 為了準(zhǔn)確測(cè)量溶氧濃度，前人做了大量工作，開發(fā)了多種溶解氧探測(cè)裝置。由于熱電偶的檢測(cè)靈敏度較低，現(xiàn)在在許多需要精確測(cè)定水溫的場(chǎng)合已不使用．集成溫度傳感器是伴隨著大規(guī)模集成電路技術(shù)發(fā)展起來(lái)的半導(dǎo)體溫傳感器，這其中具有代表性的是美國(guó) AD 公司生產(chǎn)的 AD590。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精確、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)． 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 8 在水質(zhì)的溫度傳感器中使用最多的是熱電偶 、集成溫度傳感器和鉑電阻。發(fā)送 端和接收端可以由各自獨(dú)立的時(shí)鐘來(lái)控制數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，這兩個(gè)時(shí)鐘彼此獨(dú)立，互不同步。字符幀由發(fā)送端一幀一幀地發(fā)送，每一幀數(shù)據(jù)均是低位在前，高位在后。串行通信分為同步通信和異步通信兩種，本系統(tǒng)采用異步通信。并行通信，即數(shù)據(jù)的各位同時(shí)傳送；串行通信，即數(shù)據(jù)一位一位按順序傳送。 TPup16A 微型打印機(jī)是一種超小型點(diǎn)陣針式打印機(jī)，使用EPSON M． 150 打印機(jī)機(jī)芯，自帶 微 處理器及部分字庫(kù)，可使用不同命令打印 240個(gè) 5x7 點(diǎn)陣字符，并具備圖形和曲線打印功能，經(jīng)過(guò)特殊設(shè)計(jì)，可方便地作為各類智能儀器設(shè)備的微型打 印記錄終端使用。使人機(jī)界而更加友好使用操作也更加靈活、方便。本系統(tǒng)采用x25045 芯片實(shí)現(xiàn)看門狗、電壓監(jiān)視、存儲(chǔ)電路。 在單片機(jī)智能測(cè)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，斷電數(shù)據(jù)保存功能、看門狗功能、上電掉電復(fù)位功能、電源電壓監(jiān)控功能等對(duì)系統(tǒng)是非常重要的。通過(guò)簡(jiǎn)單的 3線串行方式接口，能在 2． 5～ 5． 5V電源下可靠工作，在 2． 5V時(shí)耗電小于 300hA?？蓪?shí)時(shí)的對(duì)秒、分．時(shí)、日、周、 月以及閏年進(jìn)行計(jì)數(shù)處理。本系統(tǒng)采用 DSl302 芯片。故選用 ATMEL 公司的 AT89C52 單片機(jī)。 方案一 ： 89C51 芯片內(nèi)部有 ROM， 且片內(nèi) ROM 全部采用 Flash ROM， 它能于3V 的超低壓工作 ， 與 MCS51 系列單片機(jī)完全兼容 ， 但是其不具備 ISP 在線編程技術(shù) ， 需把程序編寫好以后再放到編程器中燒寫，才可以進(jìn)行硬件電路的調(diào)試，倘若程序編寫出現(xiàn)問(wèn)題，調(diào)試電路就比較麻煩， 而且其芯片內(nèi)存也只有 4KB。此時(shí)單片機(jī)可以根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行各種處理．如數(shù)據(jù)記錄、顯示、報(bào)警等功能。這些電壓分別送入 A／ D轉(zhuǎn)換通道。本系統(tǒng)能夠?qū)Φ叵滤乃?、水溫和溶解氧進(jìn)行監(jiān)測(cè)，并 且在需要時(shí)可以添加其它傳感器對(duì)其它相應(yīng)的參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。其中美國(guó)、荷 蘭的產(chǎn)品在技術(shù)性能上代表著當(dāng)今世界的先進(jìn)水平。 經(jīng)過(guò)廣大地質(zhì)環(huán)境 工 作者的努力，如今，全國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站向國(guó) 家 資源部有關(guān)部門提交的《全國(guó)地下水情預(yù)報(bào)》、《地下水動(dòng)態(tài) 5年研究報(bào)告》等成果資料已運(yùn) 用到監(jiān)測(cè)工作中，這些成果在我國(guó)環(huán)境保護(hù)領(lǐng)域產(chǎn)生了重大的影響；此外，為了使地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)成果規(guī)范化，全國(guó)地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)總站還相繼制定了 《 國(guó)家級(jí)地下水監(jiān)測(cè)技術(shù)要求》等規(guī)程，為地質(zhì)環(huán)境監(jiān)測(cè)成果奠定了基礎(chǔ)．在地下水環(huán)境監(jiān)測(cè)儀器方面，自 20世紀(jì) 70年代初開始，經(jīng)過(guò) 30 多年的發(fā)展，目前國(guó)內(nèi)已研制生產(chǎn)了不少產(chǎn)品， 但高質(zhì)量的分析儀器、專用監(jiān)測(cè)儀器和自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)多是國(guó)外引進(jìn)的，國(guó)內(nèi)仍然是采用現(xiàn)場(chǎng)水樣的采取、保存和送到化驗(yàn)室進(jìn)行分析測(cè)定。部分監(jiān)測(cè)孔只能進(jìn)行水位或水質(zhì)單項(xiàng)監(jiān)測(cè)：分析項(xiàng)目較少。因此，地下水監(jiān)測(cè)既是國(guó) 民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展的基礎(chǔ)性支撐條件，又是實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的保障措施。 地下水監(jiān)測(cè)是為保障社會(huì)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展而開展的一項(xiàng)重要的基礎(chǔ)性、公益性工作。地下水動(dòng)態(tài)是指地下水的數(shù)量和質(zhì)量的變化狀況。如在重要水源地和大型漏斗區(qū)都缺少地下水監(jiān)測(cè)井，地下水監(jiān)測(cè)手段落后，信息傳輸時(shí)效性差等，滿足不了水資源管理的需要。多年來(lái)，這些地下水監(jiān)測(cè)信息為水資源管理和合理開發(fā)利用做出了很大貢獻(xiàn)。在我國(guó)北方地 區(qū)及許多城市，地下水是重要的供水水源對(duì)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展起著十分重要的作用。本儀器是一套適合野外現(xiàn)場(chǎng)使用的、攜帶方便的地下水監(jiān) 測(cè) 系統(tǒng)。系統(tǒng)使用相應(yīng)的傳感器，將地下水參數(shù)由物理量轉(zhuǎn)換為電信號(hào) ， 經(jīng)過(guò)各自的前置放大電路進(jìn)行一級(jí) 放大，信號(hào)變?yōu)楹线m的幅度， 經(jīng)過(guò)濾波電路以消除其它頻率的干擾信號(hào)，并進(jìn)行二級(jí)放大處理，送入 A／ D 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行 A／ D 轉(zhuǎn)換。本文詳細(xì)闡述了多參數(shù)地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究方案、組成結(jié)構(gòu)及其特點(diǎn)。要求內(nèi)容完整、圖表清晰、文理流暢、格式規(guī)范、方案合理、設(shè)計(jì)正確，篇幅不少于 6000 字。要求畫出單元電路圖，元件及元件參數(shù)選擇要有依據(jù)，各單元電路的設(shè)計(jì)要有詳細(xì)論述。要求對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行分析、比較、論證，畫出方框圖，并簡(jiǎn)述工作原理。 任務(wù)要求 （進(jìn)度） 第 1天：熟悉課程設(shè)計(jì)任務(wù)及要求，針對(duì)課題查閱技術(shù)資料。 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 計(jì)算機(jī)控制 技術(shù) 課 程 設(shè) 計(jì) 成績(jī)?cè)u(píng)定表 設(shè)計(jì)課題 : 基于 單片機(jī)的 地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究 學(xué)院名稱 ： 專業(yè)班級(jí) ： 學(xué)生姓名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指導(dǎo)教師 ： 設(shè)計(jì)地點(diǎn) ： 設(shè)計(jì)時(shí)間 ： 指導(dǎo)教師意見： 成績(jī) : 簽名： 年 月 日 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 2 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 課 程 設(shè) 計(jì) 課程設(shè)計(jì)名稱： 基于 單片機(jī)的 地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究 專 業(yè) 班 級(jí) ： 學(xué) 生 姓 名 ： 學(xué) 號(hào) ： 指 導(dǎo) 教 師 ： 課程設(shè)計(jì)地點(diǎn)： 課程設(shè) 計(jì)時(shí)間： 計(jì)算機(jī)控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 學(xué)生姓名 專業(yè)班級(jí) 學(xué)號(hào) 題 目 基于單片機(jī)的地下水監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究 課題性質(zhì) 工程設(shè)計(jì) 課題來(lái)源 自擬 指導(dǎo)教師 計(jì)算機(jī) 控制技術(shù) 課程設(shè)計(jì) 3 主要內(nèi)容 （參數(shù)） 系統(tǒng)使用 ST3011型液位變送傳感器 測(cè)水位 ， AD590電流型溫度傳感器 測(cè)水溫及光纖溶解氧傳感器測(cè)溶氧濃度；然后 將 轉(zhuǎn)換為電信號(hào)的 地下水參數(shù) ， 經(jīng)過(guò) AD623測(cè)量放大器一級(jí)放大 ， 再經(jīng) MAX275濾波電路， 運(yùn)算放大器 0P07二級(jí)放大處理 ，AD7705A／ D轉(zhuǎn)換，送入微處理器 AT89C52單片機(jī)。在單片機(jī) 智能測(cè)控系統(tǒng) 進(jìn)行報(bào)警、顯示、打印等各種數(shù)據(jù)處理 ,從而進(jìn)行地下水監(jiān)測(cè)。 第 2天：確定設(shè)計(jì)方案。 第 3 4天：按照確定的方案設(shè)計(jì)單元電路。 第 5天：撰寫課程設(shè)計(jì)報(bào)告。 主要參考 資料 [1]楊華舒，楮福濤 ．單片計(jì)算機(jī)系統(tǒng)抗干擾的軟件途徑 [Ｊ ]．電子技術(shù)應(yīng)用，— 22. [2]鄒伯敏