水質監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設計

水質監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設計以單片機為主要控制器件主要包括硬件電路的設計和系統(tǒng)程序的設計。硬件電路主要包括傳感器的選取，單片機的選取與應用，A/D轉換的選用，電源設計，顯示部分設計等;軟件設計主要包括主程序設計和子程序設計，監(jiān)測結果通過顯示模塊顯示.以下是系統(tǒng)的框圖，本系統(tǒng)是基于單片機技術的水質監(jiān)測系統(tǒng),傳感器采集目標對象的信息，將信息送到A/D的模擬通道中，由單片機通過程序將經過A/D模數(shù)轉換后的信息讀到自己內部的寄存器中，單片機通過自己內部的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。顯示裝置*一一單片機與電源一”AD轉換J 傳感器數(shù)據單片機的最小系統(tǒng)有三部分組成，即電源,時鐘電路和復位電路。其中單片機的電源引腳與5V電源連通即可,而時鐘電路和復位電路還需接口擴展，這也是單片機的基本電路操作。時鐘電路用于產生單片機工作所需的時鐘信號,時序是指令執(zhí)行中各信號之間的相互關系。單片機本身就如同一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應在唯一的時鐘信號控制下嚴格地按時序進行工作。顯示電路設計本系統(tǒng)實現(xiàn)的功能要求對待測場所的環(huán)境溫度實現(xiàn)實時監(jiān)控和顯示，因此，需要有顯示電路的設計，來完成這一功能。傳輸模塊隨著數(shù)字技術的發(fā)展和計算機日益廣泛的應用，現(xiàn)在一個系統(tǒng)往往由多臺計算機組成，需要解決多站、遠距離通信的問題。這就是迫切需要一種總線能適合遠距離的數(shù)字通信.RS232線路簡單，應用廣泛，但距離受限，數(shù)據傳輸效率也不很高.RS-422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RS—232,它能更好的抗噪聲和有更遠的傳輸距離。在工業(yè)環(huán)境中更好的抗噪性和更遠的傳輸距離是一個很大的優(yōu)點?在RS-422標準的基礎上，EIA研究出了一種支持多節(jié)點、遠距離和接收高靈敏度RS-485總線標準.在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用RS—485收發(fā)器.RS—485收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抗干擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度、能檢測抵達200mv的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復?使用RS—485總線，一對雙絞線就能實現(xiàn)多站聯(lián)網，構成分布式系統(tǒng)，設備簡單、價格低廉、能進行長距離通信的優(yōu)點使其得到了廣泛的應用。數(shù)碼管介紹單片機應用系統(tǒng)中，LED數(shù)碼管一般用做簡單顯示輸出設備，一般用于顯示數(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，基本可以滿足普通單片機系統(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構排列而成的顯示器件。通常使用的是帶有小數(shù)點的8段數(shù)碼管，分為共陽極和共陰極數(shù)碼管兩種nbedcfgdpanbedcfgdpabc<1efgdpcom coina）則日極數(shù)碼菅b）共陰極數(shù)碼管c）數(shù)碼彗弓腳圖A/D轉換：由于單片機只能識別數(shù)字信號所以必把傳感器輸出的模擬信號進行數(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換成數(shù)字信號的芯片即A/D轉換芯片。使用A/D轉換器時需要根據實際所需精度與分辨率的不同選擇不同的A/D轉換芯片，確定采樣頻率一保證單片機的實時行要求。由于環(huán)境對A/D轉換器存在一定影響，一次在選擇A/D轉換器的時候必須考慮環(huán)境因素。還應根據單片機接口特征選擇A/D轉換器的輸出狀態(tài)。A/D轉換器與單片機的接口一般要完成的操作有單片機發(fā)出啟動轉換信號，單片機取回轉換結束狀態(tài)信號，讀取需要轉換的數(shù)據。由于A/D轉換對于提高數(shù)據精度具有較大影響，因此需要選擇一款精度較高的器件.以ADC0832作為A/D轉換芯片為列。ADC0832是一8位分辨率、雙通道A/D轉換芯片。由于它體積小，兼容性強，性價比高而深受單片機愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經有很高的普及率。ADC0832具有以下特點：（1）8位分辨率;（2）雙通道A/D轉換;（3）輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；(4)5V電供電時輸入電壓在0?5V之間；(5)工作頻率為250KHZ,轉換時間為32口S;(6)—般功耗僅為15mW；單片機對ADC0832的控制原理：正常情況下單片機與ADC0832的接口應該為4條數(shù)據線，分別是DI、CS、DO、CLK。但因為DI端和DO端在通信時未同時有效地并與單片機的接口是雙向的，固電路設計時可以將DI和DO并聯(lián)在一根數(shù)據線上使用。采集數(shù)據DS18B20是DALLAS半導體公司生產的，是一種單總線溫度傳感器，屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器，有兩種封裝形式分別為3腳PR—35封裝和16腳SSOP封裝。本文采用的是3腳PR—35封裝，其具有以下特點:采用了單總線技術，傳感器直接以二進制輸出被測溫度，可通過串行口線，也可與單機通過I/O口連接；測量溫度范圍為：-55°C~+125°C，測量精度高達+0.5°C;內含寄生電源,在兩線方式下可通過數(shù)據線提供寄生電源，而不需要再單獨供電；轉換時間在分辨率為12位(即0.0625C)時最大為750ms；用戶可分別對每個器件設定溫度上下限；DS18B20在使用時不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉換電路集成在形如一只三極管的集成電路內;電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作;每個DS18B20器件對