基于单片机的水质监测系统的设计_毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的水质监测系统的设计_毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

系统，是指一个真正可用的单片机的最小配置系统。 对于单片机内部资源已能够满足系统余姚的，可直接采用最小系统。 由于MCS51系列单片机片内不能集成时钟电路所需要的晶体振荡器，也没有复位电路，因此在构成最小系统时必须外接这些部件。 8051\8751的最小系统特点如下：（1） 由于片外没有扩展存储器和外设，P0、PPP3都可以作为用户I/O接口使用。 （2） 片内数据存储器有128B，地址空间为00H~7FH，没有片外数据存储器。 （3） 内部有4KB的程序存储器，地址空间为0000H~0FFFH，没有片外程序存储器。 EA应接高电平。 （4） 可以使用两个定时/计数器T0和T1，一个全双工的串行通信接口，5个中断源。 如下图为AT89C51的最小原理图[3] 单片机最小系统原理图 复位电路和晶振电路单片机若要正常工作，还需要有一些必要的外围电路，才能正常的工作。 比如复位电路和晶振电路就是单片机必要的外围的电路。 （1）复位电路单片机的复位如同计算机的重启一样，任何单片机工作之前都要有一个复位的过程，对于单片机来说，复位是单片机还没有执行程序之前而做的准备工作。 一般单片机的复位只需要5ms的时间。 复位电路是典型的单片机系统的外部电路，基本的复位电路一般采用上电复位和按键复位两种复位方式。 本系统设计采用按键复位电路，方便并且可以对单片机工作状态进行直接重启。 a）上电复位电路b）按键复位电路（2）晶振电路与复位电路一样，晶振电路同样是单片机系统的典型外围电路。 单片机的工作，是从ROM中读取指令，然后执行的过程。 单片机访问一次存储器的时间，称为一个机器周期，作为单片机工作的时间基准。 没有晶振，就没有时钟周期，没有时钟周期，就无法执行程序，单片机就无法工作。 因此，晶振可以说是单片机系统的心脏。 本系统采用的晶振频率为12MHz。 晶振电路一般可以分为内部时钟方式和外部时钟方式。 本系统采用内部时钟方式的晶振电路[3]。 晶振电路 显示电路设计本系统实现的功能要求对待测场所的环境温度实现实时监控和显示，因此，需要有显示电路的设计，来完成这一功能。 （1）数码管介绍单片机应用系统中，LED数码管一般用做简单显示输出设备，一般用于显示数字和简单信息。 LED数码管显示器具有显示清晰、亮度高、操作简单、接口方便等优点，基本可以满足普通单片机系统的需要而被广泛使用。 LED数码管是由发光二极管按一定的结构排列而成的显示器件。 通常使用的是带有小数点的８段数码管，分为共阳极和共阴极数码管两种[4]。 a) 共阳极数码管 b) 共阴极数码管 c) 数码管引脚图 8段LED数码管结构图 数字字符对应共阴极和共阳极字段码显示字符共阴极字段码共阳极字段码显示字符共阴极字段码共阳极字段码03FHC0HC39HC6H106HF9HD5EHA1H25BHA4HE79H86H34FHB0HF71H8EH466H99HP73H8CH56DH92HU3EHC1H67DH82HT31HCEH707HF8HY6EH91H87FH80HL38HC7H96FH90H8FFH0A77H88H灭0FFHB7CH83H.....….......（2） 数显电路设计 数码管显示电路图 传感器的选择变光型浊度传感器原理：当被测物质浊度变化时，使光源的强度随之变化，光源的强度可对应到被测物质的浊度。 当液体浊度增加时，由于液体阻碍增强，光的通过率低，光敏电阻器接受光线弱。 当液体浊度下降时，光敏电阻器接受光线强。 让传感器接收到的光信号强度一定，当被测物质浊度发生变化时，使光源的强度随之变化，光源强度可对应到被测物的浊度。 下图为变光型浊度传感器的结构[5]变光型浊度传感器的结构：传感器由光敏电阻器、平衡检测器、固定电源、反馈控制、可调电源、光源和外壳等组成，本传感器的最主要的特点就是要求2个光敏电阻器的阻值相等，也就是他们接受的光强一样，如不同平衡检测器能识别出来，然后，由反馈控制产生信号调整可调电源，从而调整光源的强度来实现这一要求。 此传感器具有量程宽、标定过程简单、功耗低、成本低、体积小等特点，该传感器的另一个特点是在高浑浊度时分辨率比低浑浊度高，可满足一些特殊的测量要求[5]。 传感器的性能测试实验数据表测试点（序号）12345678910浊度值（mg/L）74122202332544701898115614811904电压值（mV）106107112125159195253350508770统计实验数据可以得出：浊度值与电压值之间近似一条二次曲线，因此，采用二次曲线拟和，得到浊度传感器的测试公式为：式中Z为浊度mg/L；V为浊度传感器的电压读数mV。 相关系数r= A/D转换A/D转换：由于单片机只能识别数字信号所以必把传感器输出的模拟信号进行数字化处理，因此，在智能仪器的输入通道中加入能把模拟信号转换成数字信号的芯片即A/D转换芯片。 使用A/D转换器时需要根据实际所需精度与分辨率的不同选择不同的A/D转换芯片，确定采样频率一保证单片机的实时行要求。 由于环境对A/D转换器存在一定影响，一次在选择A/D转换器的时候必须考虑环境因素。 还应根据单片机接口特征选择A/D转换器的输出状态。 A/D转换器与单片机的接口一般要完成的操作有单片机发出启动转换信号，单片机取回转换结束状态信号，读取需要转换的数据14]。 由于A/D转换对于提高数据精度具有较大影响，因此需要选择一款精度较高的器件，所以本次采用ADC0832作为A/D转换芯片[6]。 ADC0832 是美国国家半导体公司生产的一种 8 位分辨率、 双通道 A/D 转换芯片。 由于它体积小，兼容性强，性价比高而深受单片机爱好者及企业欢迎，其目前已经有很高的普及率。 ADC0832 具有以下特点：(1) 8 位分辨率；(2)双通道 A/D 转换；(3)输入输出电平与 TTL/CMOS 相兼容；(4)5V 电供电时输入电压在 0~5V 之间；(5)工作频率为 250KHZ，转换时间为 32μS；(6)一般功耗仅为 15mW；(7)8P、14P—DIP（双列直插） 、PICC 多种封装；(8)商用级芯片温宽为0176。 C to +70176。 C，工业级芯片温宽为−40176。 C to +85176。 C单片机对ADC0832的控制原理：正常情况下单片机与ADC0832的接口应该为4条数据线，分别是DI、CS、DO、CLK。 但因为DI端和DO端在通信时未同时有效地并与单片机的接口是双向的，固电路设计时可以将DI和DO并联在一根数据线上使用，详情见下图[6]。 ADC0832与单片机的接口电路4 水质监测系统的软件设计 C语言的特点和程序结构软件设计就是用计算机所能接受的语言把所需解决问题的步骤逐一描述出来，也就是编制计算机的程序，在设计应用系统时，软件的编制是重要环节。 C语言是近年来在国内外普遍使用的一种程序设计语言，其功能丰富，表达力强，使用灵活方便，应用面广，目标程序效率高，可移植性好，而且也能直接对计算机硬件进行操作，既有高级语言的特点，。