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1、基于51单片机的水质检测系统设计摘要本系统是基于低功耗的AT89S51单片机，通过Ne555定时器构成的多谐振荡器产生一定频率的波，再通过单片机的I/O接口对捕获高低电平的读出频率，然后通过程序算法处理抽换算成电阻的值，使用DS18B20作为温度采集模块，用RS485实现远距离传送。经过主机的数据转换和处理，将温度值通过字符液晶1602显示器显示。本设计结构简单，使用灵活，具有很大的使用和研究价值。关键字 水质监测仪 NE555定时器 温度采集 RS485通信 Abstract The system is based on low power consumption AT89S51 MCU,
2、through the Ne555timer multivibrator generates a certain frequency of the wave, and then through the MCU I / O interface to capture level read frequency, and then through the program algorithm is converted into the pumping resistance value, use DS18B20 as the temperature acquisition module, using RS
3、485realize long-distance transmission. After a host data processing and conversion, the temperature value through the character LCD 1602LCD display. This design has the advantages of simple structure, flexible use, has great application and research value. Key words water quality monitor Ne555 timer
4、 multivibrator temperature collection RS485 communication protocol 1毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收
5、集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名：
6、 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日.目 录第1章 引言1第2章 水质检测的因素22.1 一般水质检测的因素22.2 电子设备检测的因素22.3 水质与水的导电率的相互关系2第3章 系统设计要求及总体设计方案33.1系统设计要求33.2 总体设计的
7、总体设计方案3第4章 系统各组成单元方案设计与论证44.1 测量电阻模块方案设计44.2 温度传感器方案选择54.3 通信模块的方案选择5第5章 系统硬件设计75.1 AT89S51单片机及其他器件的功能介绍及原理75.2 DS18B20温度传感器的简介105.3 NE555的简介及应用125.4 RS485总线的应用及介绍145.5 字符液晶1602的介绍165.6电源模块的设计19第6章 系统软件的设计216.1 程序设计216.2 系统主程序流程图21第7章 测试方法及结果.237.1 调试方法237.2 电导率的检测237.3 温度的检测23结束语24致谢25参考文献26附录127附录
8、228附录329附录436第1章 引言水是生命之本，是本设计赖以生存必不可少的物质资源之一，水也是为人体获得各种营养物质的重要途径之一。随着科技的发展，水污染越来越严重。对水资源的保护成为一项重要的工程。水质检测是对水资源保护的重要指标。水质检测越来越受到人们的关注。因此本次设计本设计选择水质检测系统。其中饮水安全则是影响人体健康和国计民生的重大问题。饮用水主要考虑对人体健康的影响，其水质标准除有物理指标、化学指标外，还有微生物指标；对工业用水则考虑是否影响产品质量或易于损害容器及管道。近年来,由于国际上一些地区和国家频繁发生恶性事件,饮水安全和卫生问题引起了全球的关注,饮水安全已成为全球性的
9、重大战略性问题。近年来由于本设计国工业生产水平的迅猛发展，每年的废水也不断增加，其中对环境产生影响的来源主要有：未经处理而排放的工业废水未经处理而排放的生活污水大量使用化肥、农药、除草剂的农田污水堆放在河边的工业废弃物和生活垃圾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。严峻的水形势提高了人们对水污染控制的重视，对废水的处理和检测成为了维护良好人民生活环境所必不可少的要求，废水中是否有对环境产生重大影响的元素和他们的含量是否在标准以内直接关系到本设计的生存环境，做好水质监测是本设计这次课程设计的目标。第2章 水质检测的因素2.1一般水质监测的因素水
10、质检测是指对水样的各项指标进行测试，可以根据这些指标对水质进行分类，对水体质量进行判断和综合评价。其检测内容可以是pH值、CODCr、高锰酸盐指数、BOD5、氨氮、砷、氟化物、挥发酚、阴离子表面活性剂、总氮、总磷、粪大肠菌群、铅、镉、汞、锌、铜、石油类、硫化物、六价铬、氰化物等；地下水可以是PH、总硬度、溶解性总固体、高锰酸盐指数、氨氮、硝酸盐氮、亚硝酸盐氮、氟化物、氯化物、硫酸盐、阴离子表面活性剂、氰化物、挥发酚、六价铬、铜、铅、锌、铁、锰、镉、总汞、总砷、硒、总大肠菌群、细菌总数及矿化度等2.2电子设备检测的因素使用电子设备进行水质检测，主要是利用各类传感器，对水中的参数进行检测。其检测内
11、容可以为PH值，电导率，温度等。2.3水质与水的导电率的相互关系下面介绍一下水质及水的导电率的相互关系：纯水本身可微弱地介离，使水具有微弱的导电能力。水中含有各种溶解盐类，并以离子的形态存在，使水溶液具有更强的导电性。当水中插入一对电极时，通电之后，在电场的作用下，带电的离子就产生一定方向的移动，水中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，使水溶液起导电作用，水的导电能力的强弱程度，就成为电导。电导度反映了水中含盐量的多少，是水的纯净度的一个重要指标。水质越纯，温度越低，电离度越低。因此水的导电率越低。超纯水几乎不能导电。溶液导电能力以电阻值来表示，导电能力强电阻值小。纯水导电性微弱。电阻率P的物理意
12、义是1cm，截面为1cm2均匀导电体的电阻值（即1cm，水或水溶液的电阻值），并称之为水的“电阻率”或“比导电”。电阻率的单位为欧姆厘米(cm）。电阻率(P的倒数称为电导率(x)(单位为记作欧姆-1厘米-1）。 表2-1 某质量分数各水样的相对电导率范围序列测量内容相对电导率变化范围1自来水-0.002-0.0022加入8mg硫酸亚铁-0.176-0.5673加入4mg硫酸亚铁-0.063-0.2524加入4mg氯化钾-0.509-0.8365加入2mg氯化钾-0.406-0.5316加入1mg氯化钾-0.048-0.2017加入2mg磷酸三钠-0.061-0.1958生活污水-0.283-0
13、.2759某电气公司处理前水样-0.500-0.62210某电气公司处理后水样-0.478-0.41211加入汽油的水样-0.448-1.10412加入煤油的水样-0.620-0.820第3章 系统设计要求及总体设计要求3.1 系统设计要求由于不同水质的导电能力不同，不同温度对水的电导率也有影响，本设计通过检测不同水质及不同温度下水中的电阻，从而得出其电导，判断水质是否纯净。 本系统要能实现基本功能：1、实现对水质的检测（电阻等） 2、实现对水温的检测3、远距离传送3.2 系统设计的总体设计方案本设计将温度模块、485发送模块、485接收模块、测电阻模块、显示模块通过多路开关，传送到单片机中进
14、行检测，在接通电源的条件下，通过显示系统显示检验水质的各种参数。整体设计框图如下图所示。电路的工作原理：通过Ne555定时器构成的多谐振荡器和电容反馈式三点式攀比成的振荡电路产生的一定频率的波，再通过单片机的I/O接口对捕获高低电平的读出频率，然后通过程序算法处理抽换算成电进行主从机之间的通信，将从机信号发送到主机，经过主机的数据转换和处理，将温度值以及电阻值通过字符液晶1602显示器显示。温度检测模块51单片机485发送模块485接收模块51单片机显示模块测电阻模块图3-1 系统整体设计框图第4章 系统各组成单元方案设计与论证4.1 电阻检测模块方案论证相位测量方案的关键问题是电阻测量方法的选择：方案一：串联分压原理图4-1 串联电路原理图根据串联电路的分压原理可知，串联电路上电压与电阻成正比
