【正文】 定的采樣瓶中，并記錄采樣信息。在本系統(tǒng)中我們采用物聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行模塊間的通信。這就是系統(tǒng)遠(yuǎn)程遙控的過程 。硬件聯(lián)系框圖如圖 所示。 主電路的電路連接關(guān)系如圖 ： 圖 硬件聯(lián)系框圖 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 10 圖 采樣子系統(tǒng)主控電路圖 步進(jìn)電機(jī) 步進(jìn)電機(jī)是一種將電脈沖轉(zhuǎn)化為角位移的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。因此，我們可以通過控制脈沖的個(gè)數(shù)來控制電機(jī)角位移量，從而達(dá)到準(zhǔn)確定位的目的。當(dāng)對步進(jìn)電機(jī)施加一系列連續(xù)不斷的控制脈沖時(shí)，它可以連續(xù)不斷地轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)通電狀態(tài)的改變完成一個(gè)循環(huán)時(shí)，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)過一個(gè)齒距。以四相電機(jī)為例，有四相四拍運(yùn)行方式即 ABBCCDDAAB，四相八拍運(yùn)行方式即 AABBBCCCDDDAA。八拍運(yùn)行時(shí)步距角為θ =360 度 /（ 50*8） = 度（俗稱半步）。的步進(jìn)電機(jī)為例（現(xiàn)在市場上常規(guī)的二、四相混合式步進(jìn)電機(jī)基本步距角都是 176。在這種情況下，我們可以計(jì)算每秒鐘接收 400 個(gè)脈沖，那么轉(zhuǎn)速為每秒 400*176。相當(dāng)與每秒鐘轉(zhuǎn)一圈，每分鐘 60 轉(zhuǎn)。 10% 步距角度 起動(dòng)轉(zhuǎn)矩 .cm 28BYJ48 5 4 300 ≥ 300 啟動(dòng)頻率 定位轉(zhuǎn)矩 摩擦轉(zhuǎn)矩 噪聲 dB 絕緣介電強(qiáng)度 減速比 ≥ 550 300 ≤ 35 600VAC1S 1:64 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 12 ULM2020A 驅(qū)動(dòng) 由 于單片機(jī)的接口信號(hào)不夠大，所以我們必須在單片機(jī)接口外加一塊驅(qū)動(dòng)芯片。 我們的步進(jìn)電機(jī)的紅線接電源 5V，橙色電線接 口，黃色電線接 口，粉色電線接 口，藍(lán)色接 口。 表 驅(qū)動(dòng)方式對照表 導(dǎo)線顏色 1 2 3 4 5 6 7 8 5紅 + + + + + + + + 4橙 _ _ 3黃 _ _ _ 2粉 _ _ _ 1藍(lán) _ _ _ 單片機(jī)端口信號(hào)通過 ULN2020 放大再連接到相應(yīng)的電機(jī)接口，相應(yīng)的電路連接關(guān)系如圖 所示： 小結(jié) 總的來說，步進(jìn)電機(jī)的中間部分是轉(zhuǎn)子，由一個(gè)永磁體組成，邊上的是定子繞組。同理，當(dāng)依次改變繞組的磁場時(shí)，就可以使步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn) (比如通電次序?yàn)?ABCD正轉(zhuǎn)，反之則反轉(zhuǎn) )。 采樣子系統(tǒng)的功能器件介紹 DS1302 時(shí)鐘芯片 DS1302 是 DALLAS 公司推出的一款涓流充電時(shí)鐘芯片，其內(nèi)部含有一個(gè)實(shí)時(shí)時(shí)鐘 /日歷和 31 字節(jié)靜態(tài) RAM，可以通過串行接口實(shí)現(xiàn)與單片機(jī)之間的通信。 芯片的結(jié)構(gòu) DS1302 的外部引腳功能說明如表 所示： X1， X2 晶振引腳 GND 地 RST 復(fù)位 I/O 數(shù)據(jù)輸入 /輸出 SCLK 串行時(shí)鐘 VCC1 電池引腳 VCC2 主電源引腳 DS1302 的內(nèi)部結(jié)構(gòu)主要由移位寄存器、控制邏輯、振蕩器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘以及RAM 組成。這樣可以方便樣本的實(shí)時(shí)提取，和對采樣時(shí)間的記錄。蠕動(dòng)泵的實(shí)際工作原理也是如此，它的滾輪就像我們的手指，不斷擠壓流體。在泵內(nèi)，隨著滾輪的移動(dòng)，管內(nèi)形成負(fù)壓，液體隨之開始流動(dòng)。蠕動(dòng)泵在步進(jìn)電機(jī)的帶動(dòng)下開始轉(zhuǎn)動(dòng)滾輪，通過滾輪對流體的擠壓進(jìn)行抽水操作，而且可以通過控制步進(jìn)電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)來控制蠕動(dòng)泵滾輪的正反轉(zhuǎn)，這樣也就可以實(shí)現(xiàn)對 污水的正抽水和反抽水操作。此儀器主要是由超聲波換能器、電子線路和流量顯示以及累積系統(tǒng)這幾個(gè)部分組成。那么通過這個(gè)過程，我們就可以完成對污水采集的具體流量進(jìn)行計(jì)算、監(jiān)測。超聲波流量傳感器主要的工作就是感應(yīng)是否有污水流過輸水管，如果檢測到油污水流過，就開始記流量，如果沒有，就等待工作。在此之間，信息經(jīng)過單線接口送入 DS18B20 或從 DS18B20 送出，因此從主機(jī) CPU 到 DS18B20 僅需一條線 (和地線 )。它的的測量范圍從 55℃到 +125℃增量值為 ℃可在 l s(典型值 )內(nèi)把溫度變換成數(shù)字。在實(shí)際工作中， DS18B20 傳感器與繼電器相連，繼電器主要用來控制低溫控制裝置電源的開合，當(dāng)溫度大于樣本保存適宜值時(shí)，傳感器就給繼電器傳送啟動(dòng)信號(hào)，使得繼電器吸合通電，啟動(dòng)低溫控制裝置，形象的說就像冰箱的制冷過程，當(dāng)溫度降至樣本保存溫度適宜值時(shí)，傳感器發(fā)送斷開信號(hào)，使得繼電器與電源斷開鏈接，讓低溫控制裝置停止繼續(xù)降溫。 采樣子系統(tǒng)的智能控制執(zhí)行部件 執(zhí)行部件主要由步進(jìn)電機(jī)、分配懸臂、采樣瓶等組成。等對位成功后，步進(jìn)電機(jī)就開始帶動(dòng)蠕動(dòng)泵抽水，當(dāng)采樣瓶中水量達(dá)到規(guī)定值時(shí)，縱向臂桿控制將橫向臂桿旋轉(zhuǎn) 45176。在每次重啟系統(tǒng)后，橫向臂桿自動(dòng)復(fù)位，回到 0號(hào)瓶口。相對于單片機(jī)匯編語言，C語言是一種編譯型程序設(shè)計(jì)語言，它不但兼有多種高級(jí)語言的特點(diǎn)，而且也兼有匯編語言的功能。 C語言它又是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)語言，它支持當(dāng)前程序設(shè)計(jì)中廣泛采用的由頂向下結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)技術(shù)。所以，在當(dāng)今單片機(jī)程序設(shè)計(jì)中，C語言已逐漸成為軟 件開發(fā)的一個(gè)主流。 軟件設(shè)計(jì) 軟件設(shè)計(jì)流程如圖 所示： 污 水 輸送管 圖 智能執(zhí)行部件 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 19 主要軟件模塊介紹 本模塊程序主要完成功能是驅(qū)動(dòng)兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)按要求進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)。 for(i=0。i++) { for(j=0。j++) { P0=FFW[j]。 delay()。 數(shù)據(jù)傳輸?shù)耐ㄐ艆f(xié)議 RS323 接口標(biāo)準(zhǔn) 儀器采用被動(dòng)的方式，上位機(jī)計(jì)算機(jī)采用主動(dòng)的方式。 通訊協(xié) 議 命令格式：（采樣模式控制命令） S A BB CC D 命令說明： S：為采樣開始字符，為 ASCII 碼 53H。 A=1，瞬時(shí)采樣工作模式； A=2，時(shí)間等比工作模式； A=3，流量等比采樣； A=4，比對采樣； BB：在瞬時(shí)采樣模式下，為采樣周期；在時(shí)間等比、流量等比 模式下為采樣間隔時(shí)間。 BIT7： BIT7=1 為除了進(jìn)行指定模式 1,2,3,4 中對指定的瓶號(hào)取樣 外，還需要進(jìn)行固定溶劑抽樣，即在取 1 號(hào)瓶的同時(shí)， 以 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 21 同樣的方式采取平行樣存放入 7 號(hào)瓶中。 例如： CC=1EH（ 00011110），此時(shí)的取樣瓶號(hào)為： 1,2,3,4 號(hào)瓶。 ASCII 碼（ HEX 形式表示），假設(shè)瓶子的容量為400ml，單次采樣量大致定義如下： D=1， 20ml，此時(shí)要將一個(gè)采樣瓶采集滿，則需要采樣 20 次； D=2， 40ml，此時(shí)要將一個(gè)采樣瓶采集滿，則需要采樣 10 次； D=3， 80ml，此時(shí)要將一個(gè)采樣瓶采集滿，則需要采樣 5 次； D=4， 100ml，此時(shí)要將一個(gè)采樣瓶采集滿，則需要采樣 4 次； D=5， 200ml，此時(shí)要將一個(gè)采樣瓶采集滿，則需要采樣 2 次； D=6， 400ml，此時(shí)要將一個(gè)采樣瓶采集滿，則需要采樣 1 次； 命令格式：（采樣周期設(shè)置命令） P XX YY ZZ 命令說明： P：為采樣開始字符，為 ASCII 碼 50H XX：為時(shí)段采樣周期，單位：分鐘。調(diào)節(jié)范圍： 01240 分鐘 ， HEX 范圍為： 01HF0H。 ASCII 碼（ HEX 形 式表示）。 ZZ：為保留字，將其定義為 00H。 C：固定取樣標(biāo)識(shí)， =0，不固定取樣； =1，固定取樣。 E：采樣器的工作狀態(tài)， =0，采樣器處于等待狀態(tài)， =1， 采樣器處于工作狀態(tài)。 基于物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的刷卡排污遠(yuǎn)程監(jiān)測監(jiān)控采樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 23 8 總結(jié) 本系統(tǒng)建立的目的是通過對重點(diǎn)污染源排放狀態(tài)的自動(dòng)監(jiān)控，及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地反映水污染現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢，為環(huán)境管理、污染源控制、環(huán)境規(guī)劃、環(huán)境評價(jià)提供客觀的科學(xué)依據(jù)。 通過對本方案系統(tǒng)的實(shí)施，可改變傳統(tǒng)的排污系統(tǒng)的單一性，變得多樣、高效。 該系統(tǒng)方案適用于各級(jí)環(huán)保局以及工礦企業(yè)的應(yīng)用，具有標(biāo)準(zhǔn)化、高科技和規(guī)模易擴(kuò)展等特點(diǎn)。在我遇到困惑時(shí)，他都能耐心地指導(dǎo)，給我指出錯(cuò)誤。 在此，我還要感謝和我共同完成畢業(yè)設(shè)計(jì)的伙伴們，正是由于你們的幫助和支持，我才能克服一個(gè)一個(gè)的困難和疑惑，直至本設(shè)計(jì)的順利完成