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1、毕业设计说明书（论文）中文摘要本设计是基于单片机技术原理，以单片机芯片AT89C52作为核心控制器，通过硬件电路的制作以及软件程序的编制，设计制作出一个具有警戒水位报警和时间显示的废水排放监测器。显示器是由液晶1602制作而成，它显示废水排放的时间和水位，蜂鸣器和LED灯起到超过警戒水位报警的提示作用。该废水排放监测器主要由液晶显示模块、声光报警模块、A/D转换模块、键盘控制模块组成。关键词 单片机、1602液晶显示模块、A/D转换模块。Title The campus wastewater discharge Monitor AbstractThe design is based on th
2、e principle of SCM technology and AT89C52 microcontroller chip is the core controller.By hardware circuit design as well as the preparation of the software program, We design the wastewater discharge monitor with the function of warning water level alarm and time display.The display is made by LCD 1
3、602,it shows the time and the water level of the wastewater discharge.Buzzer and LED lights play a role above the warning level alarm prompt.The wastewater discharge monitor is mainly composed of a liquid crystal display module,sound and light alarm module,A / D conversion module,keyboard control mo
4、dule.Keywords SCM 1602 LCD module A / D conversion module目 次1 绪论11.1本设计研究的背景以及现实意义11.1本设计对于专业知识的综合应用情况12 本课题的总体设计22.1本课题的总体设计思路22.2 本课题的设计框图23 本课题硬件电路的设计33.1 单片机模块33.2 1602液晶模块33.3液位传感器63.4滤波电路73.5 A/D转换模快83.6 蜂鸣器模块103.7 按钮操作模块113.6应用Protel实现电路原理图及PCB设计114 本课题的软件设计与编程144.1 KEIL软件的简介144.2 KEIL的模块化编程1
5、44.3软件设计结构144.4主程序模块的设计154.5 1602液晶程序184.6 A/D转换程序204.7 报警程序255 本课题的仿真和调试275.1 软件调试275.2 硬件调试28硬件电路调试准备状态28致谢31311 绪论1.1本设计研究的背景以及现实意义为了满足广大师生的正常生活和维持校园的清洁环境，学校每天都要通过地下通道向外面排放大量的污水，在正常情况下学校的地下通道是可以安全排除污水的，但是每当遇到下雨天气大量积水时，地下排水通道则不能正常排水，会出现污水外溢的情况。给广大师生带来不便，污染校园环境，需要人工及时进行排水。污水排放监测在工业控制以及日常生活中具有广泛的应用。
6、在工程领域进行污水排放量和排放时间的监测是一个极为基础也极为重要的研究。采用典型的A/D模数转换作为水位数据的采集，应用无线传输的模式实现测量点的自由选择以及水量和时间数据的传输。同时考虑到工程应用的实际情况。采用RS485串口将数据传输到上位机进行识别以及实时处理。这样的污水排放量和时间的监测系统具有一定的实用性。同时对于工程领域的污水排放测量具有一定的实用价值。更有利于针对污染情况及时的采取有利对策1。1.1本设计对于专业知识的综合应用情况因为学习的知识的深度的限制以及实际情况的考虑，对于校园废水排放监测器的电路设计采用了Protel99SE软件进行了系统的原理图绘制。电路上参考了扬州工业
7、职业技术学院的AT89C51单片机开发板设计的。在设计电路中力求以最简单的电路来稳定完成所以的功能。在写程序中则是用C语言来完成，C语言相比汇编语言带来的好处就是简明易懂，而且可移植性高。最后调试则是用Proteus仿真软件来完成。在整个设计到编程到最后的调试过程中完全是按照大学期间所学的模拟电子产品的安装与调试、数字电子产品的安装及调试、电子产品的安装及调试、单片机应用与项目实践化教程等多门专业课程本课题选题难度适中，能够对所学的单片机编程，以及Proteus仿真，Protel99SE绘制电路图有一个综合的应用2。2 本课题的总体设计2.1本课题的总体设计思路 本课题是基于单片机的废水排放监
8、测器的设计与制作。该监测器能实现废水排放的水位和时间监测。该监测器先通过模数转换将测得水位的模拟信号进行处理转换成数字信号传送给单片机。单片机进行判断测得的水位值有没有超过警戒水位，若高于警戒水位，则单片机向蜂鸣器和led灯传递报警信息，此时报警模块就会向外界发出报警信号。以便工作人员及时的进行人工排水处理，减少不必要的损失和污染，提高废水排放的警戒处理效率3。 本课题设计采用功能模块化的设计思想，本课题主要分为总体方案设计、硬件和软件的设计三大部分。总设计方案分为以下几个步骤：（1）硬件电路的设计；（2）软件的设计与编程；（3）硬件电路及软件的调试；（4）结论。2.2 本课题的设计框图校园废
9、水排放监测器由 单片机模块，A/D转换模块，1602液晶模块，蜂鸣器模块，复位晶振模块,按钮控制模块，LED模块等七个模块组成。其工作过程是：首先A/D模块将外部的废水排放的模拟信号转换成数字信号，然后将数字信号传给单片机进行处理. 并且废水排放的时间和水位不停地显示在1602液晶上。如果废水排放量达到了设置警戒水位,蜂鸣器和LED灯会发出报警提示信号。外部的按钮则是来控制废水排放监测器的启动和复位4。结构框图如图2.1所示。模数转换报警发送启动，停止信号报警输出显示复位复位晶振按钮模块A/D转换模块LED模块蜂鸣器模块1602液晶模块AT89C51单片机图 2.1 本设计的图 2.1 本设计
10、的电路结构框图3 本课题硬件电路的设计3.1 单片机模块单片机最小系统电路由单片机、单片机复位电路、晶体振荡回路组成，能够完成单片机工作的最基本需要。其中单片机的外部晶振是11.1592，而复位电路则是要给RST引脚至少两个机器周期就可实现复位5。图3.1 单片机模块外部接线图3.2 1602液晶模块1602液晶是我们比较常用的一个液晶，它具有操作简单，价格低廉，而且可以应用于各种小型的项目。1602液晶的主要技术参数：显示容量16x2个字符，芯片工作电压是4.5V-5.5V，工作电流是2.0mA，模块最佳工作电压是5V，字符尺寸是2.95x4.35mm.1602液晶是16个引脚，是8位操作。
11、LCD1602读操作时序图如图3.2所示图 3.2读时序图LCD1602写操作时序图如图3.3所示图 3.3写时序图液晶屏幕上的每个字符位置与内部数据存储器（DDRAM）之间有着一一对应关系。如图3.4所示。图 3.4液晶电路的外部接线如图3.5所示图 3.5 液晶模块外部接线图3.3液位传感器液位传感器（静压液位计/液位变送器/液位传感器/水位传感器）是一种测量液位的压力传感器静压投入式液位变送器（液位计）是基于所测液体静压与该液体的高度成比例的原理，采用国外先进的隔离型扩散硅敏感元件或陶瓷电容压力敏感传感器，将静压转换为电信号，再经过温度补偿和线性修正，转化成标准电信号（一般为420mA/
12、15VDC）6。液位传感器实物如图3.6所示。图3.6液位传感器实物3.3.1工作原理用静压测量原理：当液位变送器投入到被测液体中某一深度时，传感器迎液面受到的压力公式为： = .g.H + Po式中：P ：变送器迎液面所受压力：被测液体密度g ：当地重力加速度Po ：液面上大气压H ：变送器投入液体的深度同时，通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压腔，再将液面上的大气压 Po 与传感器的负压腔相连，以抵消传感器背面的 Po ，使传感器测得压力为： .g.H ，显然 , 通过测取压力 P ，可以得到液位深度。3.3.2功能特点1 稳定性好，满度、零位长期稳定性可达 0.1%FS/ 年。在
13、补偿温度 0 70 范围内，温度飘移低于 0.1%FS ，在整个允许工作温度范围内低于 0.3%FS 。2 具有反向保护、限流保护电路，在安装时正负极接反不会损坏变送器，异常时送器会自动限流在 35MA 以内。3 固态结构，无可动部件，高可靠性，使用寿命长。4 安装方便、结构简单、经济耐用。3.3.3液位传感器与液位开关的区别液位开关是根据液位传感器的信号输出开启放水或者进水的阀门而使水位保持恒定的一种控制器。也可以说液位开关输出的是一种开关信号，液位开关首先要确定液位的高度，依据这个高度来输出开关量信号。而液位传感器是将液位的高度转化为电信号的形式进行输出。我们可以对电信号进行处理比如和pl
14、c、数据采集器或者专业显示器相连进而输出液位的高度。还有就是液位开关和液位传感器的原理虽然相同。但是液位开关是开关控制电路，而液位传感器是相当于变压，变流用的电路元件。3.4滤波电路滤波电路常用于滤去整流输出电压中的纹波，一般由电抗元件组成，如在负载电阻两端并联电容器C，或与负载串联电感器L，以及由电容，电感组成而成的各种复式滤波电路7。滤波电路如图3.7所示。识别滤波电路的方法：若信号频率趋于零时有确定的电压放大倍数，且信号频率趋于无穷大时电压放大倍数趋于零，则为低通滤波器；反之，若信号频率趋于无穷大时有确定的电压放大倍数，且信号频率趋于零时电压放大倍数趋于零，则为高通滤波器；若信号频率趋于
15、零和无穷大时电压放大倍数均趋于零，则为带通滤波器；反之，若信号频率趋于零和无穷大时电压放大倍数具有相同的确定值，且在某一频率范围内电压放大倍数趋于零，则为带阻滤波器。图3.7 滤波电路3.5放大电路经过滤波器处理后，信号的高次谐波得到了很好的削弱，但是输出信号幅度较小，为了能够让单片机有效接受处理，信号需要进行放大处理，这里采用成熟的集成运放进行放大，放大电路的电路原理图如图3.8所示8。图3.8放大电路的电路原理图3.5 A/D转换模快PCF8591是一个单片集成、单独供电、低功耗、8-bit CMOS数据获取器件。PCF8591具有4个模拟输入、1个模拟输出和1个串行IC总线接口。PCF8591的3个地址引脚A0, A1和A2可用于硬件地址编程，允许在同个IC总线上接入8个PC
