(最新整理)基于單片機(jī)的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

1、(完整)基于單片機(jī)的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)(完整)基于單片機(jī)的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 編輯整理：尊敬的讀者朋友們：這里是精品文檔編輯中心，本文檔內(nèi)容是由我和我的同事精心編輯整理后發(fā)布的，發(fā)布之前我們對文中內(nèi)容進(jìn)行仔細(xì)校對，但是難免會(huì)有疏漏的地方，但是任然希望（(完整)基于單片機(jī)的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)）的內(nèi)容能夠給您的工作和學(xué)習(xí)帶來便利。同時(shí)也真誠的希望收到您的建議和反饋，這將是我們進(jìn)步的源泉，前進(jìn)的動(dòng)力。本文可編輯可修改，如果覺得對您有幫助請收藏以便隨時(shí)查閱，最后祝您生活愉快 業(yè)績進(jìn)步，以下為(完整)基于單片機(jī)的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)的全部內(nèi)容。- iii -基于單片機(jī)的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計(jì)作 者薛松林指導(dǎo)教

2、師張仲義摘要：現(xiàn)在水源污染已經(jīng)成了社會(huì)密切關(guān)注的話題，所以對水質(zhì)進(jìn)行監(jiān)測成了保護(hù)水資源的一項(xiàng)重要措施，基于此本文設(shè)計(jì)了一款能夠有效監(jiān)測水質(zhì)的系統(tǒng)。對于水質(zhì)的監(jiān)測主要是監(jiān)測水中自由離子濃度和水的渾濁度。設(shè)計(jì)的方案是基于單at89c51單片機(jī),對水源進(jìn)行采集，再通過傳感器對采集到的水源進(jìn)行處理產(chǎn)生模擬信號,之后再通過模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號轉(zhuǎn)換器（a/d轉(zhuǎn)換器）,轉(zhuǎn)變之后的信號傳送給單片機(jī)，單片機(jī)接收到信號之后進(jìn)行處理后再顯示模塊進(jìn)行顯示。通過本設(shè)計(jì)可以有效地得出水中渾濁度、自由離子濃度，從而判斷水的污染情況！在本設(shè)計(jì)中，系統(tǒng)地介紹了水質(zhì)監(jiān)測的原理、硬件的結(jié)構(gòu)、工作原理及其使用和各部分功能電路的設(shè)計(jì)

3、。關(guān)鍵詞：水質(zhì)監(jiān)測、at89c51單片機(jī)、數(shù)據(jù)采集、a/d轉(zhuǎn)換、水中自由離子濃度、渾濁度、傳感器water quality monitoring system based on single chip design abstract： now water pollution has become a social topic closely， so the water quality monitoring has become an important measures to protect water, i designed a model based on effective monito

4、ring of water quality system. monitoring for water quality monitoring is mainly free ion concentration in water and the turbidity of water。 design scheme is based on single at89c51， the acquisition of water and water supply were collected by sensors to produce analog signal processing, and then thro

5、ugh the analog signal into digital signal converter （a/d converter）, after the change of signal is transmitted to mcu, mcu receives the signal after processed before display module display. through this design can effectively draw the water turbidity， free ion concentration， to judge the water pollu

6、tion situation！ in this design， systematically introduces the principle of water quality monitoring, the hardware structure， working principle and its usage and function circuit design of each partkeywords: water quality monitoring, at89c51 single chip microcomputer, data acquisition， a/d conversion

7、, free ion concentration in water， turbidity, sensors目錄1.緒論11.1 我國水質(zhì)監(jiān)測背景11。2 國內(nèi)水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀11.3 水質(zhì)監(jiān)測的意義21.4 水質(zhì)監(jiān)測的監(jiān)測指標(biāo)22水質(zhì)監(jiān)測的方法和原理42.1 水中自由離子濃度與水的導(dǎo)電率的相互關(guān)系42.2 水的渾濁度的監(jiān)測原理43水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)53。1 單片機(jī)的選擇53.1。1單片機(jī)介紹53.1.2 單片機(jī)的最小系統(tǒng)73。2 復(fù)位電路和晶振電路83。3 顯示電路設(shè)計(jì)93。4 傳感器的選擇113。5 a/d轉(zhuǎn)換124 水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)144.1 c語言的特點(diǎn)和程序結(jié)構(gòu)144.2水

8、質(zhì)監(jiān)測主程序流程圖154.3 adc0832數(shù)據(jù)讀取程序流程16總結(jié)17附錄181 自由離子濃度和濁度監(jiān)測原理圖182 仿真圖183 程序清單19致謝27參考文獻(xiàn)281。緒論1。1 我國水質(zhì)監(jiān)測背景 中國水資源的分布極其不均勻 ，水土流失礦山污水導(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.嚴(yán)峻的水形勢提高了人們對水污染控制的重視,對廢水的處理和檢測成為了維護(hù)良好人民生活環(huán)境所必不可少的要求，廢水中是否有對環(huán)境產(chǎn)生重大影響的元素和他們的含量是否在標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)直接關(guān)系到本設(shè)計(jì)的生存環(huán)境。水是人類生產(chǎn)和生活中必不可少的資源，可是現(xiàn)在,生態(tài)環(huán)境遭到了人類嚴(yán)重的破壞，水資源持續(xù)

9、污染，保護(hù)水資源和水污染治理成為當(dāng)代社會(huì)最為關(guān)注的問題.污染負(fù)荷急劇增加，加重了水體的污染,所以水資源也更加短缺了。工業(yè)廢水近年來雖然經(jīng)過治理有所減少,但城市生活污水有增無減，占水質(zhì)污染的55%以上.水是生命之本,是人類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。隨著科技的發(fā)展,水污染越來越嚴(yán)重。對水資源的保護(hù)成為一項(xiàng)重要的工程。水質(zhì)檢測是對水資源保護(hù)的重要指標(biāo)。水質(zhì)檢測越來越受到人們的關(guān)注。因此本次設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選擇水質(zhì)檢測系統(tǒng)。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。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

10、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.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.所以水資源的保護(hù)成了我國重中之重的一個(gè)問題，水土流失礦山污水導(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。嚴(yán)峻的水形勢提高了人們對水污染控制的重視,對廢水的處理和檢測成為了維護(hù)良好人民生活環(huán)境所必不可少的要求,廢水中是否有對環(huán)境產(chǎn)生重大影響的元素和他們的含量是否在標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)直接關(guān)系到本設(shè)計(jì)的生存環(huán)境，做好水質(zhì)監(jiān)測是本設(shè)計(jì)這次課程設(shè)計(jì)的目標(biāo). 1。2 國內(nèi)水質(zhì)監(jiān)測技術(shù)的現(xiàn)狀許多年以來我國的環(huán)境監(jiān)理

11、工作一直采用傳統(tǒng)的環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測工作主要以人工現(xiàn)場采樣、實(shí)驗(yàn)室儀器分析為主。我國環(huán)境水質(zhì)監(jiān)測儀器以往主要依賴進(jìn)口，從2000年開始,成熟的國產(chǎn)化設(shè)備才開始在全國范圍內(nèi)大規(guī)模推廣。水質(zhì)監(jiān)測現(xiàn)狀揭示了我國水污染的嚴(yán)重程度和水質(zhì)監(jiān)測的建設(shè)的落后.因此,治理水污染，必須先做好水質(zhì)監(jiān)測。近年，水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測技術(shù)在許多國家地表水監(jiān)測中得到了廣泛的應(yīng)用，我國的水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測站的建設(shè)也取得了較大的進(jìn)展。但是,還沒有可普遍應(yīng)用于基層水環(huán)境在線監(jiān)測與數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸、處理的水質(zhì)監(jiān)測完備平臺在國內(nèi)產(chǎn)出.并且，近年發(fā)展起來的各式數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，大多數(shù)是上下環(huán)境監(jiān)測部門之間的數(shù)據(jù)傳輸，基于基層水質(zhì)的實(shí)時(shí)采集監(jiān)測與水質(zhì)分析系統(tǒng)環(huán)節(jié)還

12、很薄弱。1。3 水質(zhì)監(jiān)測的意義第一，了解污水水質(zhì)，為污水處理技術(shù)方案提供依據(jù)。因?yàn)槊枋龆x一種污水，主要就是從其常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)角度來說的，常規(guī)水質(zhì)指標(biāo)包含了污水的基本特征和信息。能被選為常規(guī)指標(biāo)，都有其重要性和意義（或者環(huán)境方面有要求，或者在處理工藝方面很重要，或者國家有相關(guān)排放規(guī)定等）.污水的水質(zhì)特征決定了它適合采用什么處理方法,常規(guī)指標(biāo)提供了最基本和重要的依據(jù). 第二，為水處理工藝運(yùn)行提供參考。以生物法處理廢水為例，各個(gè)工藝單元都對進(jìn)水水質(zhì)有相關(guān)要求，出水水質(zhì)也要達(dá)到設(shè)計(jì)效果，所以就要在各個(gè)工藝節(jié)點(diǎn)對污水水質(zhì)進(jìn)行檢測，并以此判斷運(yùn)行是否正常,如果異常,也可以從水質(zhì)指標(biāo)做出預(yù)判?？偟膩碚f，常規(guī)

13、水質(zhì)監(jiān)測是用來反映水質(zhì)基本特征的。為行政的、經(jīng)濟(jì)的、技術(shù)的表征污水提供量化指標(biāo).另外通過對水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的研究，可以對監(jiān)測和測控有一個(gè)更深入的了解，尤其是在電子測控方便，應(yīng)用到電子測試的一些基本知識，配合對單片機(jī)的研究,可以對自己在監(jiān)測和測控方面進(jìn)行很大的提升，而且在當(dāng)今時(shí)代，監(jiān)測和測控的技術(shù)逐漸的儀表化，通過這次的研究可以做出比較精確的儀表.另外，研究如何將傳感器與外圍電路配合，將感應(yīng)的模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號也是非常重要的，這樣對傳感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用也會(huì)得到認(rèn)識上的提升，另外就是單片機(jī)的學(xué)習(xí)，尤為的重要,可以豐富自己的設(shè)計(jì)能力和單片機(jī)程序語言的設(shè)計(jì)能力。1。4 水質(zhì)監(jiān)測的監(jiān)測指標(biāo)水質(zhì)檢測是

14、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)。其檢測內(nèi)容可以是ph值、各種溶于水的自由離子（比如氨氮、氯離子、高錳酸根離子、硝酸根離子、磷離子、氟化物和氰化物等）、細(xì)菌總數(shù)及礦化度等。使用電子設(shè)備進(jìn)行水質(zhì)檢測，主要是利用各類傳感器，對水中的參數(shù)進(jìn)行檢測。其檢測內(nèi)容可以為渾濁度，電導(dǎo)率，溫度等。依據(jù)我國地下水水質(zhì)現(xiàn)狀、人體健康基準(zhǔn)值及地下水質(zhì)量保護(hù)目標(biāo),并參照了生活飲用水、工業(yè)、農(nóng)業(yè)用水水質(zhì)最高要求，將地下水質(zhì)量劃分為五類：類 主要反映地下水化學(xué)組分的天然低背景含量.適用于各種用途。類 主要反映地下水化學(xué)組分的天然背景含量.適用于各種用途.類 以人體健

15、康基準(zhǔn)值為依據(jù)。主要適用于集中式生活飲用水水源及工、農(nóng)業(yè)用水.類 以農(nóng)業(yè)和工業(yè)用水要求為依據(jù)。除適用于農(nóng)業(yè)和部分工業(yè)用水外，適當(dāng)處理后可作生活飲用水。類 不宜飲用，其他用水可根據(jù)使用目的選用.表1。1 我國水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)分類表類別氯化物（mg/l）50150250350350硫酸鹽（mg/l)50150250350350硝酸鹽(mg/l）2.05.0203030渾濁度（mg/l)5.01020100100溶解性總固體（mg/l）3005001000200020002水質(zhì)監(jiān)測的方法和原理2。1 水中自由離子濃度與水的導(dǎo)電率的相互關(guān)系純水本身可微弱地介離，使水具有微弱的導(dǎo)電能力。水中含有各種自由離子使水

16、溶液具有更強(qiáng)的導(dǎo)電性。水質(zhì)越純，溫度越低，電離度越低。因此水的導(dǎo)電率越低。超純水幾乎不能導(dǎo)電1。由于不同水中所含有的自由離子的含量不同所以水的導(dǎo)電能力不同，本設(shè)計(jì)通過檢測不同水質(zhì)下水中的電阻，從而得出其電導(dǎo)，判斷水質(zhì)是否純凈。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。純水導(dǎo)電性微弱.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”。電阻率的單位為歐姆厘米（cm）。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-1）2。表2。1 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-0

17、。0020.0022加入8mg硫酸亞鐵-0.176-0.5673加入4mg硫酸亞鐵0.0630.2524加入4mg氯化鉀-0。5090。8365加入2mg氯化鉀-0.4060。5316加入1mg氯化鉀0.048-0.2017加入2mg磷酸三鈉-0.061-0。1958生活污水0.2830。2759某電氣公司處理前水樣-0。500-0.62210某電氣公司處理后水樣-0。4780。41211加入汽油的水樣-0.448-1。10412加入煤油的水樣-0。6200.8202。2 水的渾濁度的監(jiān)測原理當(dāng)液體濁度增加時(shí),由于液體阻礙增強(qiáng)，光的通過率低,光敏電阻器接受光線弱。當(dāng)液體濁度下降時(shí),光敏電阻器接

18、受光線強(qiáng)，利用這一原理，通過濁度傳感器采集數(shù)據(jù)，可以有效地監(jiān)測水中渾濁度。3水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)以單片機(jī)為主要控制器件，主要包括硬件電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì).硬件電路主要包括傳感器的選取,單片機(jī)的選取與應(yīng)用，a/d轉(zhuǎn)換的選用，電源設(shè)計(jì)，顯示部分設(shè)計(jì)等;軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序設(shè)計(jì)和子程序設(shè)計(jì)，監(jiān)測結(jié)果通過顯示模塊顯示。 圖2.1是系統(tǒng)的框圖，本系統(tǒng)是基于單片機(jī)技術(shù)的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)，傳感器采集目標(biāo)對象的信息，將信息送到a/d的模擬通道中，由單片機(jī)通過程序?qū)⒔?jīng)過a/d模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信息讀到自己內(nèi)部的寄存器中，單片機(jī)通過自己內(nèi)部的rom中的程序，將輸入的信息處理，然后將得到的信息通過顯示裝置顯示出來。

19、 圖3.1是單片機(jī)控制系統(tǒng)原理圖 3.1 單片機(jī)的選擇3.1.1單片機(jī)介紹單片機(jī)也被稱為微控制器，它在很多智能控制系統(tǒng)都有廣泛的應(yīng)用。單片機(jī)是電腦cpu的小型化。最早的設(shè)計(jì)理念是通過將大量外圍設(shè)備和cpu集成在一個(gè)芯片中，使計(jì)算機(jī)系統(tǒng)更小，更容易集成進(jìn)復(fù)雜的而對體積要求嚴(yán)格的控制設(shè)備當(dāng)中。本系統(tǒng)以單片機(jī)為系統(tǒng)核心，從單片機(jī)發(fā)展與應(yīng)用情況分析,雖然嵌入式技術(shù)日臻成熟，但8位單片機(jī)仍然是單片機(jī)應(yīng)用場合的寵兒，以mcs51單片機(jī)應(yīng)用最為廣泛，考慮到本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成本和實(shí)用性等多方因素，遂選擇同是ateml公司生產(chǎn)的at89c51單片機(jī)作為系統(tǒng)mcu。本設(shè)計(jì)以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。at89c5

20、1是一種低功耗、高性能的8位微控制器,具有8k的flash存儲器.與工業(yè)80c51產(chǎn)品指令和引腳完全兼容。片上flash允許程序存儲器在系統(tǒng)可編程。at89c51單片機(jī)具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能:8kbyte flash，256 byte ram，32位i/o口，看門狗定時(shí)器,2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)計(jì)數(shù)器,一個(gè)6向量2級中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路3。 dip40封裝 plcc貼片封裝圖3.2 at89c51引腳圖at89c51引腳功能描述vcc:電源端gnd：接地端：p0口：p0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向i/o接口。當(dāng)它用作輸出口時(shí)，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)ttl邏輯電平.對p0口寫1時(shí)，引

21、腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問數(shù)據(jù)存儲器和外部程序時(shí)，p0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用。在這種模式下，p0具有內(nèi)部上拉電阻。表3。1 p1口第二功能表引腳號第二功能p1.0t2(定時(shí)/計(jì)數(shù)器t2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出p1。1t2ex（定時(shí)/計(jì)數(shù)器t2的捕捉/重載觸發(fā)信號和方向控制）p1.5mosi(在系統(tǒng)編程用)p1。6miso（在系統(tǒng)編程用）p1。7sck（在系統(tǒng)編程用)p1口：p1口是具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向i/o口，p1輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)ttl邏輯電平。對p1寫“1”時(shí)，上拉電阻把端口拉高,此時(shí)可以用作輸入口。此外p1口還有被用作第二功能。p2口：p2口是一個(gè)具有上拉電阻的8位雙

22、向i/o口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)ttl邏輯電平。與p1口功能類似.p3口：p2口是一個(gè)具有上拉電阻的8位雙向i/o口，p2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)ttl邏輯電平。與p1口功能類似.p3口亦可作為at89c51單片機(jī)特殊功能（第二功能)使用。表3。2 p3口第二功能表引腳號第二功能p3.0rxd（串行輸入）p3。1txd(串行輸出）p3.2（外部中斷0)p3.3（外部中斷1)p3.4t0(定時(shí)器0外部輸入)p3。5t1（定時(shí)器1外部輸入）p3。6(外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通）p3.7（外部數(shù)據(jù)存儲器寫讀選通）3.1.2 單片機(jī)的最小系統(tǒng)所謂最小系統(tǒng)，是指一個(gè)真正可用的單片機(jī)的最小配置系統(tǒng)。對于單片機(jī)內(nèi)

23、部資源已能夠滿足系統(tǒng)余姚的，可直接采用最小系統(tǒng)。由于mcs51系列單片機(jī)片內(nèi)不能集成時(shí)鐘電路所需要的晶體振蕩器，也沒有復(fù)位電路,因此在構(gòu)成最小系統(tǒng)時(shí)必須外接這些部件.80518751的最小系統(tǒng)特點(diǎn)如下:（1） 由于片外沒有擴(kuò)展存儲器和外設(shè),p0、p1、p2、p3都可以作為用戶i/o接口使用.（2） 片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器有128b,地址空間為00h7fh,沒有片外數(shù)據(jù)存儲器。（3） 內(nèi)部有4kb的程序存儲器，地址空間為0000h0fffh，沒有片外程序存儲器。ea應(yīng)接高電平。（4） 可以使用兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器t0和t1，一個(gè)全雙工的串行通信接口，5個(gè)中斷源。如下圖為at89c51的最小原理圖3圖3.3

24、單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖3.2 復(fù)位電路和晶振電路單片機(jī)若要正常工作,還需要有一些必要的外圍電路，才能正常的工作。比如復(fù)位電路和晶振電路就是單片機(jī)必要的外圍的電路。（1）復(fù)位電路單片機(jī)的復(fù)位如同計(jì)算機(jī)的重啟一樣，任何單片機(jī)工作之前都要有一個(gè)復(fù)位的過程,對于單片機(jī)來說，復(fù)位是單片機(jī)還沒有執(zhí)行程序之前而做的準(zhǔn)備工作。一般單片機(jī)的復(fù)位只需要5ms的時(shí)間。復(fù)位電路是典型的單片機(jī)系統(tǒng)的外部電路，基本的復(fù)位電路一般采用上電復(fù)位和按鍵復(fù)位兩種復(fù)位方式。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用按鍵復(fù)位電路，方便并且可以對單片機(jī)工作狀態(tài)進(jìn)行直接重啟。a)上電復(fù)位電路b）按鍵復(fù)位電路圖3.5復(fù)位電路（2）晶振電路與復(fù)位電路一樣，晶振電路同樣是

25、單片機(jī)系統(tǒng)的典型外圍電路。單片機(jī)的工作，是從rom中讀取指令，然后執(zhí)行的過程。單片機(jī)訪問一次存儲器的時(shí)間，稱為一個(gè)機(jī)器周期,作為單片機(jī)工作的時(shí)間基準(zhǔn)。沒有晶振，就沒有時(shí)鐘周期，沒有時(shí)鐘周期，就無法執(zhí)行程序，單片機(jī)就無法工作。因此，晶振可以說是單片機(jī)系統(tǒng)的心臟。本系統(tǒng)采用的晶振頻率為12mhz。晶振電路一般可以分為內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式。本系統(tǒng)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式的晶振電路3。圖3。5 晶振電路3。3 顯示電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能要求對待測場所的環(huán)境溫度實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和顯示,因此，需要有顯示電路的設(shè)計(jì)，來完成這一功能.（1）數(shù)碼管介紹單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，led數(shù)碼管一般用做簡單顯示輸出設(shè)備，一般用于

26、顯示數(shù)字和簡單信息.led數(shù)碼管顯示器具有顯示清晰、亮度高、操作簡單、接口方便等優(yōu)點(diǎn)，基本可以滿足普通單片機(jī)系統(tǒng)的需要而被廣泛使用。led數(shù)碼管是由發(fā)光二極管按一定的結(jié)構(gòu)排列而成的顯示器件。通常使用的是帶有小數(shù)點(diǎn)的段數(shù)碼管,分為共陽極和共陰極數(shù)碼管兩種4。a) 共陽極數(shù)碼管 b) 共陰極數(shù)碼管 c） 數(shù)碼管引腳圖圖3.6 8段led數(shù)碼管結(jié)構(gòu)圖表3.3 數(shù)字字符對應(yīng)共陰極和共陽極字段碼顯示字符共陰極字段碼共陽極字段碼顯示字符共陰極字段碼共陽極字段碼03fhc0hc39hc6h106hf9hd5eha1h25bha4he79h86h34fhb0hf71h8eh466h99hp73h8ch56dh

27、92hu3ehc1h67dh82ht31hceh707hf8hy6eh91h87fh80hl38hc7h96fh90h8ffh0a77h88h滅0ffhb7ch83h。.。.。.。（2） 數(shù)顯電路設(shè)計(jì)圖3。7 數(shù)碼管顯示電路圖3。4 傳感器的選擇變光型濁度傳感器原理：當(dāng)被測物質(zhì)濁度變化時(shí)，使光源的強(qiáng)度隨之變化，光源的強(qiáng)度可對應(yīng)到被測物質(zhì)的濁度。當(dāng)液體濁度增加時(shí),由于液體阻礙增強(qiáng)，光的通過率低，光敏電阻器接受光線弱。當(dāng)液體濁度下降時(shí)，光敏電阻器接受光線強(qiáng).讓傳感器接收到的光信號強(qiáng)度一定,當(dāng)被測物質(zhì)濁度發(fā)生變化時(shí),使光源的強(qiáng)度隨之變化，光源強(qiáng)度可對應(yīng)到被測物的濁度.下圖為變光型濁度傳感器的結(jié)構(gòu)5圖

28、3.8變光型濁度傳感器的結(jié)構(gòu)變光型濁度傳感器的結(jié)構(gòu):傳感器由光敏電阻器、平衡檢測器、固定電源、反饋控制、可調(diào)電源、光源和外殼等組成，本傳感器的最主要的特點(diǎn)就是要求2個(gè)光敏電阻器的阻值相等，也就是他們接受的光強(qiáng)一樣，如不同平衡檢測器能識別出來，然后，由反饋控制產(chǎn)生信號調(diào)整可調(diào)電源,從而調(diào)整光源的強(qiáng)度來實(shí)現(xiàn)這一要求。此傳感器具有量程寬、標(biāo)定過程簡單、功耗低、成本低、體積小等特點(diǎn),該傳感器的另一個(gè)特點(diǎn)是在高渾濁度時(shí)分辨率比低渾濁度高，可滿足一些特殊的測量要求5。表3.4 傳感器的性能測試實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表測試點(diǎn)（序號）12345678910濁度值（mg/l）7412220233254470189811561

29、4811904電壓值（mv）106107112125159195253350508770統(tǒng)計(jì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可以得出：濁度值與電壓值之間近似一條二次曲線，因此，采用二次曲線擬和，得到濁度傳感器的測試公式為：式中z為濁度mg/l；v為濁度傳感器的電壓讀數(shù)mv；相關(guān)系數(shù)r=0.9983。5 a/d轉(zhuǎn)換a/d轉(zhuǎn)換：由于單片機(jī)只能識別數(shù)字信號所以必把傳感器輸出的模擬信號進(jìn)行數(shù)字化處理，因此,在智能儀器的輸入通道中加入能把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的芯片即a/d轉(zhuǎn)換芯片.使用a/d轉(zhuǎn)換器時(shí)需要根據(jù)實(shí)際所需精度與分辨率的不同選擇不同的a/d轉(zhuǎn)換芯片,確定采樣頻率一保證單片機(jī)的實(shí)時(shí)行要求。由于環(huán)境對a/d轉(zhuǎn)換器存在一定

30、影響，一次在選擇a/d轉(zhuǎn)換器的時(shí)候必須考慮環(huán)境因素.還應(yīng)根據(jù)單片機(jī)接口特征選擇a/d轉(zhuǎn)換器的輸出狀態(tài). a/d轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口一般要完成的操作有單片機(jī)發(fā)出啟動(dòng)轉(zhuǎn)換信號，單片機(jī)取回轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號，讀取需要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)14。由于a/d轉(zhuǎn)換對于提高數(shù)據(jù)精度具有較大影響，因此需要選擇一款精度較高的器件，所以本次采用adc0832作為a/d轉(zhuǎn)換芯片6。adc0832 是美國國家半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的一種 8 位分辨率、 雙通道 a/d 轉(zhuǎn)換芯片.由于它體積小，兼容性強(qiáng),性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率. adc0832 具有以下特點(diǎn)：(1) 8 位分辨率;(2)雙通道 a/d

31、 轉(zhuǎn)換；(3)輸入輸出電平與 ttl/cmos 相兼容；（4)5v 電供電時(shí)輸入電壓在 05v 之間；（5)工作頻率為 250khz,轉(zhuǎn)換時(shí)間為 32s；（6）一般功耗僅為 15mw;(7)8p、14p-dip（雙列直插） 、picc 多種封裝;(8）商用級芯片溫寬為0c to +70c,工業(yè)級芯片溫寬為40c to +85c單片機(jī)對adc0832的控制原理:正常情況下單片機(jī)與adc0832的接口應(yīng)該為4條數(shù)據(jù)線,分別是di、cs、do、clk.但因?yàn)閐i端和do端在通信時(shí)未同時(shí)有效地并與單片機(jī)的接口是雙向的，固電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將di和do并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用，詳情見下圖6。 圖3.9 adc

32、0832與單片機(jī)的接口電路4 水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)4.1 c語言的特點(diǎn)和程序結(jié)構(gòu)軟件設(shè)計(jì)就是用計(jì)算機(jī)所能接受的語言把所需解決問題的步驟逐一描述出來,也就是編制計(jì)算機(jī)的程序，在設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，軟件的編制是重要環(huán)節(jié).c語言是近年來在國內(nèi)外普遍使用的一種程序設(shè)計(jì)語言,其功能豐富，表達(dá)力強(qiáng)，使用靈活方便，應(yīng)用面廣，目標(biāo)程序效率高，可移植性好，而且也能直接對計(jì)算機(jī)硬件進(jìn)行操作,既有高級語言的特點(diǎn),也有匯編語言的特點(diǎn)。（1）語言簡潔、緊湊，使用方便、靈活c語言一共只有32個(gè)關(guān)鍵字，9種控制語句，程序書寫形式自由，與其他高級語言相比較,程序精煉、簡短。(2)運(yùn)算符豐富c語言包括很多種運(yùn)算符，總共有34種，

33、而且把括號、賦值、強(qiáng)制類型轉(zhuǎn)換等都作為運(yùn)算符處理。表達(dá)式靈活、多樣，可以實(shí)現(xiàn)各種各樣的運(yùn)算.（3）數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)豐富，具有現(xiàn)代化語言的各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。c語言的數(shù)據(jù)類型有整型、實(shí)型、字符型、數(shù)組類型、指針類型等.能用來實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。（4）可進(jìn)行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)c語言具有各種結(jié)構(gòu)化的控制語句，如ifelse語句、while語句、dowhile語句、switch語句、for語句等.另外c語言程序以函數(shù)為模塊單位，一個(gè)c語言程序就是由許多個(gè)函數(shù)組成，一個(gè)函數(shù)相當(dāng)于一個(gè)程序模塊，因此c語言程序可以很容易地進(jìn)行結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)。 （5)可以直接對計(jì)算機(jī)硬件進(jìn)行操作 c語言允許直接訪問物理地址，能進(jìn)行位操作，

34、能實(shí)現(xiàn)匯編語言的大部分功能，可以對硬件進(jìn)行操作。 (6）生成目標(biāo)代碼質(zhì)量高，程序執(zhí)行效率高 總所周知,用匯編語言生成的目標(biāo)代碼的效率是最高的，但據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，對于同一個(gè)問題,用c語言編寫的程序生成目標(biāo)代碼的效率僅比匯編語言編寫的程序低1020%.而用c語言編寫的程序比用匯編語言編寫程序要方便、容易的多，而且可讀性強(qiáng)，開發(fā)時(shí)間也短的多。 （7)可移植性好不同的計(jì)算機(jī)匯編指令不一樣，用于匯編語言編寫的程序用于其他的機(jī)型使用時(shí)，必須改成對應(yīng)機(jī)型的指令代碼。而用c語言編寫的程序基本上都不用做修改就能用于各種機(jī)型和各種操作系統(tǒng)7。4.2水質(zhì)監(jiān)測主程序流程圖圖4.1 水質(zhì)監(jiān)測主程序流程圖4.3 adc083

35、2數(shù)據(jù)讀取程序流程圖4.2 adc0832數(shù)據(jù)讀取程序流程總結(jié)本系統(tǒng)編程采用c語言，用單片機(jī)at89c51作系統(tǒng)核心，此次設(shè)計(jì)主要的難處在于軟件的設(shè)計(jì)部分以及外圍電路的鏈接，比如說如何將傳感器和數(shù)據(jù)采集元件有效的組合在一起進(jìn)行使用，而本設(shè)計(jì)不足在于只檢測了渾濁度和自由離子濃度兩塊，若能加上其他的傳感器，則可以方便的檢測水中的ph值，溶解氧等。通過這次設(shè)計(jì)使自己對單片機(jī)的應(yīng)用得到了更深的認(rèn)識，另外傳感器的使用,程序的開發(fā)，顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)，復(fù)位電路設(shè)計(jì)，單片機(jī)接口設(shè)計(jì),如何濾波,怎么樣選擇a/d轉(zhuǎn)換等都有了更好的提升.知道了自己在學(xué)習(xí)單片機(jī)方面有哪些不足之處，以便于以后更好更深入的來了解學(xué)習(xí)單片機(jī)。

36、附錄1 自由離子濃度和濁度監(jiān)測原理圖2 仿真圖3 程序清單#include #include intrins。h#define uint unsigned int#define uchar unsigned chardefine ushort unsigned short#define ulong unsigned longuchar disdx = 0xc0，0xf9，0xa4，0xb0， 0x99，0x92,0x82，0xf8, 0x80，0x90,0x7f，0xff； / 共陽數(shù)碼管 0，1,2,3,4，5,6，7，8，9，。,空,uchar disdx_dot = 0x40,0x79，

37、0x24,0x30, 0x19，0x12,0x02,0x78, 0x00,0x10; / 共陽數(shù)碼管 帶點(diǎn)uchar diswx = 0x01,0x02,0x04,0x08，0x10，0x20,0x40,0x80;sbit led_gn = p10;sbit led_rd = p11；sbit cs = p12; /adc0832控制端口sbit di = p13;sbit do = p13； /di和do與單片機(jī)共接口sbit clk = p14;sbit buz = p31;uchar v3=0x00，0x00，0x00； /顯示緩沖區(qū)uchar dis4=0x00,0x00，0x00,0

38、x00; /顯示緩沖區(qū)uchar tmp3=0x00,0x00,0x00； /顯示緩沖區(qū)uchar date=0； /ad值uchar ch; /adc0832通道值uint i；uint zd;uint temp;void delay（int x）while(x-)for(i = 0; i 75; i+）;ushort sq(ulong a） int i；ulong rem = 0; ulong root = 0; ulong divisor = 0； for(i=0; i16； i+) root = 1; rem = (（rem 30）)； a = 2; divisor = (root1)

39、 + 1； if（divisor = rem） rem = divisor; root+; return (ushort）（root）； /*ad0832轉(zhuǎn)換程序*/uchar adc0832(uchar ch) uchar i,dis0,dis1； clk=0； /拉低時(shí)鐘 di=1； /初始化 _nop_()；cs=0； /芯片選定 _nop_()； clk=1; /拉高時(shí)鐘 _nop_（）；if（ch=0) /通道選擇 clk=0; /第一次拉低時(shí)鐘 di=1; /通道0的第一位 _nop_(）； clk=1； /拉高時(shí)鐘 _nop_(）； clk=0； /第二次拉低時(shí)鐘，adc0832

40、 di接受數(shù)據(jù) di=0； /通道0的第二位 _nop_(); clk=1； _nop_（）； else clk=0; di=1; /通道1的第一位 _nop_（)； clk=1； _nop_(）； clk=0; di=1； /通道1的第二位 _nop_(）； clk=1; _nop_（); clk=0; /第三次拉低時(shí)鐘，此前di兩次賦值決定通道 di=1； /di開始失效,拉高電平,便于do數(shù)據(jù)傳輸 for(i= 0;i8;i+) /讀取前8位的值 _nop_()； dis0= 1； if (do) dis1= 0x80； else dis1= 0x00; _nop_(); clk=1；

41、_nop_（); clk=0; if（dis0=dis1) /兩次結(jié)束數(shù)據(jù)比較,若相等 date=dis0； /則賦值給dat _nop_(）； cs=1; /釋放adc0832 do=1； /拉高輸出端,方便下次通道選擇di端有效 clk=1; /拉高時(shí)鐘 return date;/*數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換程序功能:將0-255級換算成0。00-5。00v的電壓數(shù)*/void convert（uchar a） uint temp； /特別注意這里需定義int型（余數(shù)將大于255）uint volt；v0=a/51; /取個(gè)位temp=a%51;temp=temp*10；v1=temp/51; /取小數(shù)點(diǎn)后

42、第一位temp=temp51；temp=temp10；v2=temp/51； /取小數(shù)點(diǎn)后第二位volt = v0 1000 + 100 * v1 + 10 * v2；zd = 74 * sq(volt 105）;dis0 = zd / 1000；dis1 =（zd % 1000） / 100;dis2 =(（zd 1000） % 100） / 10；dis3 = zd % 10；/*顯示函數(shù)*/void display（void)int i = 0；p2 = diswxi;p0 = disdxdisi；i+；delay(5)；p2 = diswxi;p0 = disdxdisi;i+；delay(5）；p2 = diswxi；p0 = disdxdisi;i+；delay（5);p2 = diswxi;p0 = disdxdisi；i+;delay（5);p2 = diswxi；p3 = 0xff;i+;delay(5）；tmp0 = temp / 100;tmp1 = (temp % 100) / 10；tmp2 = temp 10；p2 = diswxi;p3 = disd