基于AT89C51的水质监测系统的设计

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基于单片机的智能水灾报警系统的设计

基于单片机的智能水灾报警系统的设计

我国地处季风气候区,暴雨洪水频发。

受季风气候影响,我国大部分地区夏季湿热多雨、雨热同期,不仅短历时、高强度的局地暴雨频繁发生,而且长历时、大范围的全流域降雨也时有发生,几乎每年都会发生不同程度的洪涝灾害。

因此,完善的水情监测有助于中心站实时监测各地水情,并对各种突发状况做出及时、合理的措施来防止灾害的发生和降低灾害所造成的破坏。

本次设计以AT89C51芯片为核心,辅以相关的外围电路,设计了以单片机为核心的水情监测系统。

系统由12V直流电源供电。

在硬件方面,除了单片机外,采用SDI-12总线来连接多个传感器,通过TDC40 (SDI-12 to RS232转换器)将传感器采集到的水情数据发送到单片机PO口,单片机通过FLASH存储实时数据,亦可通过PSTN, GSM、北斗卫星、海事卫星等通信信道将采集到的水情数据传输到中心站。

在软件方面,采用C语言编程。

通过对单片机程序设计实现对水情监测系统的整个水情数据的采集、存储和传输程序进行监测、判断和控制以及人机交换。

关键词: 单片机 SDI-12 数据采集水情监测C hina is located in the monsoon climate zone and torrential rain and flood often happens .Affected by this monsoon climate, most of our region is hot wet and more rain in summer .Not only for short duration, high strength local rainstorm often happens, but also rain in wide range of the valley with long duration often happens .Annually, floods disaster happens in large range of our nation with varying degrees. Therefore, Perfect hydrological monitoring can help real-time monitoring hydrological in all regions with the central station and Make timely and reasonable measures for a variety of unexpected situations to prevent disasters and reduce the damage caused by disasters.The design use the AT89C51 chip as the core, combined with the necessary peripheral circuits .We design the hydrological monitoring system with 51 MCU as a core. It consists of 12V DC power supply. On the hardware side, in addition to MCU, It uses SDI-12 bus to connect multiple sensors .Collected by TDC40(SDI-12 to RS232 converter) the water level sensor data is sent to the MCU ports PO .The MCU use FLASH to store real-time data and transport the collected water level data to the central station through communication channel, such as the PSTN, GSM, COMPASS satellite, maritime satellite and so on. On the software side, we use C language for programming. By programming on the MCU, we realize hydrological monitoring system for the entire hydrological data collection, storage and transport procedures for monitoring, to determine and control and human exchange.Key word:MCU SDI-12 data acquisition water level monitoring目录第一章绪言 (1)第二章单片机89C51简介 (2)第一节单片机的特点 (2)第二节单片机89C51介绍 (2)第三章基于单片机的水灾监测技术 (4)第一节AT89C51内部结构 (4)第二节AT89C51引脚及功能 (5)第三节时钟震荡电路设计 (7)第四节电源电路设计 (7)第四章A/D转换器TLC2543 (12)第一节TLC2543的编程要点 (12)第二节TLC2543与51系列单片机接口 (13)第三节数据采集程序设计 (14)第五章系统设计 (16)第一节系统设计思路 (16)第二节系统设计框图 (16)第三节系统硬件设计 (17)第四节系统软件设计 (17)结论 (19)致谢 (20)参考文献 (21)第一章绪言目前,国内许多水文站监测水位和降雨量仍采用人工方法。

基于AT89C51单片机的水位控制系统的课程设计报告书

基于AT89C51单片机的水位控制系统的课程设计报告书

基于单片机的水位控制系统设计目录1概述 (3)2设计的基本任务和要求 (5)2.1基本功能 (5)2.2塔水位控制原理 (5)2.3系统硬件总体方案 (6)3控制系统方案设计 (6)3.1系统硬件方案 (6)3.2核心芯片 AT89C51 单片机 (7)3.3系统软件总体方案 (8)4.Proteus 设计与仿真 (10)4.1 元器件清单 (10)4.2 基于单片机水位控制原理图5 (11)4.3 基于单片机的水位控制PCB 图 6 (11)4.4 水位检测的主程序 (12)4.5 实验仿真结果 (16)4.6 结语 (16)5 设计体会 (17)参考文献 (18)1概述液位控制系统是以液位为被控参数的控制系统,它在工业生产的各个领域都有广泛的应用。

在工业生产过程中,有很多地方需要对容器内的介质进行液位控制,使之高精度地保持在给定的数值,如在建材行业中,玻璃窑炉液位的稳定对窑炉的使用寿命和产品的质量起着至关重要的作用。

液位控制一般指对某一液位进行控制调节,使其达到所要求的控制精度。

液体的液位的自动控制,是近年来新开发的一项新技术,它是微型计算机软件、硬件、自动控制等几项技术紧密结合的产物 ,工程作业采用的是微机控制和原有的仪表控制,微机控制有以下明显优势 :1)直观而集中的显示各运行参数,能显示液位状态。

2)在运行中可以随时方便的修改各种各样的运行参数的控制值,并修改系统的控制参数 ,可以方便的改变液位的上限、下限。

3)具有水体控制过程的自动化处理以及监控软件良好的人机界面,操作人员在监控计算机上能根据控制效果及时修运行参数,这样能有效地减少工人的疲劳和失误,提高生产过程的实时性、安全性综合以上的种种优点可以预见采用计算机控制系统是行业的大势所趋。

单片机是在一块芯片上集成了一片微型计算机所需的CPU、存储器、输入、输出等部件。

单片机自问世以来 ,性能不断提高和完善 ,体积小、速度快、功耗低的特点使它的应用领域日益广泛。

基于单片机的水质监测系统的设计

基于单片机的水质监测系统的设计

基于单片机的水质监测系统的设计作者薛松林指导教师张仲义摘要:现在水源污染已经成了社会密切关注的话题,所以对水质进行监测成了保护水资源的一项重要措施,基于此本文设计了一款能够有效监测水质的系统。

对于水质的监测主要是监测水中自由离子浓度和水的浑浊度。

设计的方案是基于单AT89C51单片机,对水源进行采集,再通过传感器对采集到的水源进行处理产生模拟信号,之后再通过模拟信号转变成数字信号转换器(A/D转换器),转变之后的信号传送给单片机,单片机接收到信号之后进行处理后再显示模块进行显示。

通过本设计可以有效地得出水中浑浊度、自由离子浓度,从而判断水的污染情况!在本设计中,系统地介绍了水质监测的原理、硬件的结构、工作原理及其使用和各部分功能电路的设计。

关键词:水质监测、AT89C51单片机、数据采集、A/D转换、水中自由离子浓度、浑浊度、传感器Water quality monitoring system based on single chip designabstract: 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 monitoring 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 through 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 pollution 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 part Keywords: water quality monitoring, AT89C51 single chip microcomputer, data acquisition, A/D conversion, free ion concentration in water, turbidity, sensors目录1.绪论 (1)1.1 我国水质监测背景 (1)1.2 国内水质监测技术的现状 (1)1.3 水质监测的意义 (2)1.4 水质监测的监测指标 (2)2水质监测的方法和原理 (4)2.1 水中自由离子浓度与水的导电率的相互关系 (4)2.2 水的浑浊度的监测原理 (4)3水质监测系统的硬件设计 (5)3.1 单片机的选择 (5)3.1.1单片机介绍 (5)3.1.2 单片机的最小系统 (7)3.2 复位电路和晶振电路 (8)3.3 显示电路设计 (9)3.4 传感器的选择 (11)3.5 A/D转换 (12)4 水质监测系统的软件设计 (14)4.1 C语言的特点和程序结构 (14)4.2水质监测主程序流程图 (15)4.3 ADC0832数据读取程序流程 (16)总结 (17)附录 (18)1 自由离子浓度和浊度监测原理图 (18)2 仿真图 (18)3 程序清单 (19)致谢 (27)参考文献 (28)1.绪论1.1 我国水质监测背景中国水资源的分布极其不均匀,水土流失矿山污水导致人类周围的水环境污染日趋严重,严重制约了经济的发展和危害着人类的健康。

一种基于无线通讯的水质监测系统

一种基于无线通讯的水质监测系统

一种基于无线通讯的水质监测系统【摘要】基于AT89C51单片机和GPRS设计实现了一种无线水质监测系统。

在下位机水质参数处理方面,应用无线通讯技术实现了对水质的实时监测。

基于串口和DTU模块将水质数据传送到监控中心,对水质状况实施快速准确地检测。

【关键词】无线通讯;水质;监测系统【Abstract】On the basis of traditional craft,the system achieves the water quality automatic monitoring system design through the combination of AT89C51 microcontroller and the new GPRS-based wireless communication module. For water quality parameter processing,under-bit machine adopts information fusion technology to improve the detection accuracy;Through the serial port and he DTU module,the system transfer the water quality to monitoring center,quickly and accurately to achieve real-time monitoring of water quality conditions. The system have some advantages,power consumption,low cost,real-time online,etc.【Key words】Wireless communication;Water quality;Monitoring system目前,随着工农业活动的增加,水污染在种类及毒性危害日益复杂化[1]。

基于单片机的水质监测系统的设计

基于单片机的水质监测系统的设计

基于单片机的水质监测系统的设计作者薛松林指导教师张仲义摘要:现在水源污染已经成了社会密切关注的话题,所以对水质进行监测成了保护水资源的一项重要措施,基于此本文设计了一款能够有效监测水质的系统。

对于水质的监测主要是监测水中自由离子浓度和水的浑浊度。

设计的方案是基于单AT89C51单片机,对水源进行采集,再通过传感器对采集到的水源进行处理产生模拟信号,之后再通过模拟信号转变成数字信号转换器(A/D转换器),转变之后的信号传送给单片机,单片机接收到信号之后进行处理后再显示模块进行显示。

通过本设计可以有效地得出水中浑浊度、自由离子浓度,从而判断水的污染情况!在本设计中,系统地介绍了水质监测的原理、硬件的结构、工作原理及其使用和各部分功能电路的设计。

关键词:水质监测、AT89C51单片机、数据采集、A/D转换、水中自由离子浓度、浑浊度、传感器Water quality monitoring system based on single chip designabstract: 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 monitoring 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 through 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 pollution 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, free ion concentration in water, turbidity, sensors目录1.绪论 (1)1.1 我国水质监测背景 (1)1.2 国内水质监测技术的现状 (1)1.3 水质监测的意义 (2)1.4 水质监测的监测指标 (2)2水质监测的方法和原理 (4)2.1 水中自由离子浓度与水的导电率的相互关系 (4)2.2 水的浑浊度的监测原理 (4)3水质监测系统的硬件设计 (5)3.1 单片机的选择 (5)3.1.1单片机介绍 (5)3.1.2 单片机的最小系统 (7)3.2 复位电路和晶振电路 (8)3.3 显示电路设计 (9)3.4 传感器的选择 (11)3.5 A/D转换 (12)4 水质监测系统的软件设计 (14)4.1 C语言的特点和程序结构 (14)4.2水质监测主程序流程图 (15)4.3 ADC0832数据读取程序流程 (16)总结 (17)附录 (18)1 自由离子浓度和浊度监测原理图 (18)2 仿真图 (18)3 程序清单 (19)致谢 (27)参考文献 (28)1.绪论1.1 我国水质监测背景中国水资源的分布极其不均匀,水土流失矿山污水导致人类周围的水环境污染日趋严重,严重制约了经济的发展和危害着人类的健康。

基于单片机的污水质量监控系统的设计及实现

基于单片机的污水质量监控系统的设计及实现

基于单片机的污水质量监控系统的设计及实现摘要:本以单片机为主控制芯片,设计了一种污水质量监控电路,采用PH传感器E-201-C型和浑浊度传感器TSW-30来对水体PH的与浑浊度进行数据的测量,并采用LCD1602x显示相关污水测试数据来显示测量的数据。

1引言污水处理存在于大多数现代化工业的一系列的过程中,特别是水质中强酸与强碱在化工方面会对一些设备产生不可修复的影响,在一定的程度下还会造成腐蚀,进一步的降低企业设备的使用时长。

如果对PH值控制不到位的话还会影响企业的整体效率还会产生一些环境方面的问题。

因此无论是工业生产过程还是还是一些其它的方面对水质进行有效的的测控都是非常重要的。

2系统方案设计设计采用的是AT89C51单片机,为主控芯片。

信号采集与处理电路采用相关传感器以及转化电路组成;检测模块显示水的PH值和浊度值并通过LCD1602实现人机界面,显示它们的示数。

如图1是系统硬件结构框图。

图1 系统结构框图3硬件电路部分(1)传感器采集电路对于污水处理,首先需要将相关水质量参数进行采集,本文采集电路主要用于污水中PH值采集,电路中采用E-201-C型传感器。

该传感器电路中包含了电压跟随电路,稳压源,信号放大电路,同时传感器外接温度测量的模块,但是温度是影响PH测量的重要的因数,使用时如果没有具体的要求的话,一般不会让温度来进行补偿。

该模块的P0引脚是PH值输出的引脚,将会和AD转换器的AIN3引脚相连并进行信号的转换。

图2是PH传感器电路的原理图。

图2 PH传感器电路原理图这文采用的浊度传感器为TSW-30,本传感器利用了光学原理来进行工作,电路的输出端将与AD转换器的AIN2引脚相连接并进行信号的转换。

图3将给出浊度传感器电路的原理图。

图3 浊度传感器电路原理图(2)A/D转换电路首先利用传感器模块对需要检测的对象进行测量,因为是采用的仿真系统,在这里将调节可调电阻代替现实中的采集。

传感器将检测到的信号通过转换电路将模拟量转化为数字量然后经过处理器进行信号的处理。

(完整版)基于单片机的液位监测系统的设计(完美版)

(完整版)基于单片机的液位监测系统的设计(完美版)

目录一、概述 (1)二、系统设计方案的确定 (1)2.1功能需求分析 (1)2.2系统设计方案的选择 (1)三、部分电路的设计 (2)3.1传感器 (2)3.2单片机电路设计 (3)3.2.1 AT89C51功能及引脚分布 (3)3.2.2 振荡方式的选择 (5)3.2.3 复位电路的设计 (5)3.3AD转换电路的设计 (6)3.3.1 ADC0809主要信号引脚的功能 (6)3.3.2 ADC0809和AT851单片机的连接 (7)3.3.3 转换数据的传送 (8)3.4键盘输入电路的设计 (9)3.4.1 按键去抖 (9)3.4.2 键盘扫描方法 (10)3.5数显输出电路的设计 (11)3.6报警及控制电路的设计(略) (12)四、软件设计部分 (12)4.1原理图的绘制 (12)4.2流程图的设计 (12)五、心得体会 (12)参考文献 (13)附录 (13)基于单片机的液位检测系统的设计一、概述随着微电子工业的迅速发展,单片机控制的智能型控制器广泛使用于电子产品中,为了使学生对单片机控制的智能型控制器有较深的了解。

经过综合分析选择了由单片机控制的智能型液位控制器作为研究项目,通过训练充分激发学生分析问题、解决问题和综合使用所学知识的潜能。

另外,液位控制在高层小区水塔水位控制,污水处理设备和有毒,腐蚀性液体液位控制中也被广泛使用。

通过对模型的设计可很好的延伸到具体使用案例中。

本设计基于AT89C51单片机,包括测量电路部分、AD转换部分、键盘输入控制部分、液位实时数显输出部分以及液位控制部分(原理图中不涉及),还可在此基础上添加报警器(不涉及)。

本设计只是概念性设计了电路部分,并不涉及具体的数值设定,未经过实际使用检测。

二、系统设计方案的确定2.1 功能需求分析(1)要求能够实现较高精度的测量(2)以单片机AT89C51为基础,设计外围电路。

(3)电路设计,包括AD转换模块、数显模块、键盘输入模块(4)对测量电路的各种精度指标进行测试(非线性误差、重复性、滞后、灵敏度、抗侧向能力大小、温变对灵敏度的影响等指标)。

基于 89C51 的供水自动化与检测系统的设计

基于 89C51 的供水自动化与检测系统的设计

*基于89C51 的供水自动化与检测系统的设计1朱湘萍(1 湖南科技学院电子工程与物理系中国永州425100 )摘要:介绍了基于单片机的自动化供水系统。

本系统能够实现对深水井的水源的智能判断和水塔水位的智能控制,实现对水电资源的最大节约,在单位独立用水和乡村集镇个人用水方面具有很大的实用性和推广价值。

关键词:89c51 单片机电力线载波通信中图分类号:TP312 文献标识码:B 文章编号:Design of automatic water supply and detection system based on 89C51Zhu Xiangping Bao Bengang(Department of physics and electrical engineering, Hunan University of Science and Engineering,yongzhou,425100,china)[Abstract]: This paper introduses a sketch of automatic water supply control system based on Micro Controlled Unit. To achieve the greatest hydropower resources conservation, The system can be achieved on deep water wells of intelligent judgement and water towers of the water level of intelligent control. It has great relevance and value of the promotion in water use of independent units and personnal water use of the rural town.[Keywords]: 89C51 Micro Controller Unit Power line carrier communication0 引言:在我省尤其是人口高度密集的企业单位和学校,有90%以上是采用传统的抽水方法,[1]用人工监控。

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现代检测技术与系统研究报告题目:基于AT89C51的水质监测系统的设计学院:电气工程学院年级专业:仪器仪表工程学号:学生姓名:日期:2013.12.14一、绪论1.1 课题的研究背景和意义针对客观环境运用物理、生物或化学等的现代科技手段,间断地或连续地对水体污物及其有关的组成成份鉴定和测试,通过仪器的检测或实验进行定性、定量和系统的描述,做出正确的环境质量评价称作水环境监测。

我国不仅存在水资源短缺和空间、时间分布不平衡的严重问题,而且更普遍存在着水质性缺水的危机。

而当今世界的水环境也面临着两大问题,水资源的短缺和水污染的加重。

工业生产废水和城乡生活污水向江河湖泊及土壤中的大量持续排放,使得地下水质和地表水质日益下降,更加剧了水资源的紧张,破坏了水环境,危害着人类及大自然生态系统的健康。

随着人们环保意识的提高,以及国家对水污染问题也越来越重视,水质监测的要求也越来越高了,因此,需要有先进的水质监测成套系统才能满足日益丰富的社会要求。

水质监测系统能做到实时,连续监测和远程监控,达到及时掌握主要流域重点断面水体水质状况,预警预报重大流域性水质污染事故,以便使水厂在发生重大水污染时掌控水源水质状况,做到防范、解决突发水污染事故的目的等。

水质监测工作是水体污染防治工作和水环境保护工作的重要部分。

但是,目前在我国水环境监测的实际工作中,大量采用的监测方法己经不能满足环保事业不断发展的社会需求,因此研究水质监测系统,发展水质监测技术十分重要。

1.2 国内外水质监测技术的现状1.2.1国内水质监测技术的现状许多年以来我国的环境监理工作一直采用传统的环境水质监测工作,主要以人工现场采样、实验室仪器分析为主。

虽然在实验室中分析手段完备,但实验室监测存在监测频次低、采样误差大、监测数据分散、不能及时反映污染变化状况等缺陷。

难以对水质监测现场信息正确及时的了解。

我国环境水质监测仪器以往主要依赖进口,从2000年开始,成熟的国产化设备才开始在全国范围内大规模推广。

目前国家环保总局设置的水质监测断面,基本上分布在水量相对充沛、监管相对严格的大江大河或主要水系的干流,对于支流的监测几乎属于空白领域。

在小城镇以及广大农村地区,实际的污水排放量以及支流、内河的受污染程度,很可能要更为严重。

水质监测现状揭示了我国水污染的严重程度和水质监测的建设的落后。

因此,治理水污染,做好水质监测,改进水质设备及水质监测方法是我们当前需要解决的问题。

近年来,水质自动监测技术在许多国家地表水监测中得到了广泛的应用,我国的水质自动监测站的建设也取得了较大的进展。

但是至今,还没有可普遍应用于基层水环境在线监测与数据远程传输、处理的水质监测完备平台在国内产出。

并且,近年发展起来的各式数据传输网络,大多数是上下环境监测部门之间的数据传输,基于基层水质的实时采集监测与水质分析系统环节还很薄弱。

1.2.2 国外水质监测技术的现状在国外,早期的河流水质监测办法是选取河流断面定点定时采集水样,带至实验室分析。

这种人工抽查方法不能及时准确的掌握不断变化中的水质数据。

为了尽早发现水质的异常变化,提高下游水质污染防治预报,及时追踪污染源,研究水的稀释及水环境的自我净化规律,国外在完善实验室监测同时,发展了水质移动监测系统和水质自动监测系统。

水质移动监测系统是一个以移动监测车为基本监测单元,采用便携水质实验室及现场水质参数分析仪采集水质变化,运用GPS(Global Positioning System)全球卫星定位系统和GPRS/GSM(General Packet Radio Service/global system for mobile communications)无线数据通讯装置进行信息通信的水质检测、分析系统。

解决了偏远地区及水域水质监测的困难。

水质自动监测系统,常用在监测水质污染及一些特定指标。

通过在片区域或一个水系放置若干有连续自动监测仪器的监测站来采集被检测物的变化信息,再传送到统一的控制中心,实现随时对该片区域或一个水系的水质进行连续自动的监测。

二、基于单片机的水质监测系统设计设计思路:以单片机为主要控制器件设计一种水质监测系统,主要包括硬件电路的设计和系统程序的设计。

硬件电路主要包括传感器的选取,单片机的选取与应用,A/D转换的选用,电源设计,显示部分设计等;软件设计主要包括主程序设计和子程序设计,监测结果通过显示模块显示。

2.1 水质pH值监测系统2.1.1 水质pH简介这次设计选择的监测项目为反映水质综合性状况的水质监测项目,水质pH 值。

氢离子浓度指数的数值,即俗称为“pH值”,是表示溶液碱性或酸性程度的数值,为溶液所含氢离子浓度的常用对数的负值。

总的来说,水中的p H值主要是由水中的氢离子数量的多寡决定。

因为水中的PH值可以体现出水中的酸碱度,湖水中水的PH值从一定的程度上反映了水质的好坏。

所以,水中的PH对于生活在水中的动植物有着重要的影响。

人体健康与PH间的直接关系不明显,一般pH值在6.5~9.5范围内时不太影响健康。

生活饮用水pH值的国家标准是6.5~8.5之间。

但现在大部分人觉得饮用弱碱性水比较健康。

水处理工程会影响水的PH值,软化水质提高pH,氯化作用降低pH。

pH升高水会产生苦味,色度会增加。

pH<7时,被污染的水会生成硫化氢二散发出臭鸡蛋味;pH值在5.5~8.2之间是最为适合铁细菌生长而形成“红水”。

另外PH值还影响水的混凝、沉淀、过滤过程而影响水中杂质含量。

2.1.2 系统原理框图下图2-1是水质pH值监测系统的设计框图,本系统是单片机技术的水质监测系统,传感器采集目标对象的信息,将信息送到A/D的模拟通道中,由单片机通过程序将经过A/D模数转换后的信息读到自己内部的寄存器中,单片机通过自己内部程序存储器中的的程序,将输入的信息处理,然后将得到的信息通过显示装置显示出来。

系统原理框图:图2-1 水质pH值监测系统原理设计框图2.2 硬件设计与选择(1) 单片机的选择单片机也称为微控制器或嵌入式微控制器。

其内部结构与普通计算机结构类似,也是由中央处理器(CPU)、存储器和输入/输出(I/O)3大基本部分构成。

实际就是把一台普通计算机经过简化,浓缩在一小片芯片内,形成了芯片级计算机,即单芯片微型计算机,简称单片机。

具有性能高,价格低;体积小,可靠性高;低电压,低功耗的特点。

本次设计即是选用AT89C51单片机,其引脚如图2-2。

单片机振荡电路石英晶体振荡器频率选12MHz,则振荡周期= 1/(12MHz),机械周期=12×振荡周期=1μs。

(振荡周期:也称时钟周期,是指为单片机提供时钟信号的振荡源的周期,一般为11.0592MHZ,12MHZ和24MHZ用的也比较多;机器周期:一个机器周期包含6个状态周期S1~S6,也就是12个时钟周期。

在一个机器周期内,CPU可以完成一个独立的操作;指令周期:它是指CPU完成一条操作的所需的全部时间。

每条指令执行时间都是有一个或几个机器周期组成。

)AT89C51 与80C51单片机的基本机构是一样的,编程所使用的指令及单片机的管脚都与80C51相同,即完全兼容。

由于采用了Flash工艺制作内部存储器(也称闪速存储器),用户可以用电方式进行反复快速擦出、改写。

这为初学者学习单片机提供了极大的方便。

图2-2 AT89C51单片机引脚图(2) 传感器的选用传感器是直接进行测量的环节。

本次选用的传感器是化学传感器,化学传感器是指利用化学反应产生的电信号或其他信息(如光效应、热效应、场效应及质量变化等)来进行测定的传感器。

本文选用的是玻璃电极,其测量的线性范围是1~9.5pH。

PH玻璃电极是20世纪初出现的电化学式传感器,它有多种形式,其中目前应用广泛的是这样一种结构,它包括:电极引线,电极帽,铅玻璃,PH敏感玻璃膜,内参比液,Ag-AgcL电极。

首先把PH敏感玻璃膜的配料熔融为液态玻璃体。

然后用铅玻璃管(对H离子无响应)蘸取融化的玻璃体趁热吹成珠泡形,冷却后装入内参比液和Ag- AgcL参比电极,接好电极引线,封上电极帽后就是PH 玻璃电极。

(3) 模拟/数字转换器的选用模拟/数字转换器(ADC)即A/D转换器,将输入模拟信号转换成数字信号的装置。

信号输入端可以是转换器或传感器的输出。

输出信号可提供给微处理器。

本次设计选用的是使用较广泛的8位连续渐进式模拟/数字转换器ADC0804。

图2-3 ADC0804的典型接法ADC0804的VREF、CLK、CLKR各脚接法如图2-3,图中可得周期T=1.1RC=1.1×10K×150pF此周期决定转换所需周期,如图3-3中为例,频率约为600KHz,转换时间约为100ms。

在ADC0804开始工作后,当/INTR=L时表示转换已完成,此时DB7-DB0的数据才是最新数据,再配合/CS=L、/RD=L可将此数据读取。

当/RD信号在上升边缘时,则/INTR将会转为高电位(High)以便当下一回转换完成时,转为低电平提供给外界得知。

要注意的是,ADC0804的引脚/WR为重置ADC作用,并非将数据写入ADC中。

将单片机与ADC0804连接时,因单片机需要对ADC0804作沟通,所以需要单片机的两个Port,一个口作数据总线,另一个口作为控制端口用。

如下图2-4中所示,端口0与ADC连接作数据总线;P2.0接至ADC的/RD、/WR引脚,方便控制;P2.1接至/INTR引脚,以判断是否转换完成。

本次设计采用的是非中断方式。

(4) 显示模块设计本次设计的显示部分采用两个数码管的共阳极连接,采用动态显示驱动。

R 是限流电阻。

如下图2-4中所示,端口1连接数码管,以显示输入模拟电压转换后的数字值。

Q1和Q2是两只共阳极数码显示管的控制三极管,三极管的基极分别接在单片机P2端口的P2.6和P2.7引脚上。

也就是,P2.6输出为0时三极管Q1导通,与其相连的共阳极数码管显示器开始工作;P2.6输出为1时三级管Q1截止,与其相连的数码管显示器停止工作。

三极管Q2的工作与Q1三级管相同。

(5)protues环境中的各元件连接图2-4 水质pH值监测系统的元件连接总框图2.3 系统软件设计由水质pH值监测系统的硬件连接框图设计该系统软件部分。

启动模拟/数字转换器(ADC);检查模/数转换是否完成,若转换未完成(/INTR为1)则继续检查,若转换完成(/INTR为0)则跳转至数值读取部分;读取部分,设定读取,调用显示子程序。

下面是软件程序的流程图。

图2-5 水质pH值监测系统的软件程序流程图以下是用汇编语言编写的监测系统程序:通过程序我们可以观察到数码管上显示的数字的变化,可以检测监测系统是否正常工作。

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