水质检测系统的设计(附件)【字数：8646】
本课题采用基于 AT89C51单片机，对水源进行采集，再经过浊度传感器对采集到的水源进行浊度测试产生模拟信号，之后再通过PCF8591（A/D转换器）将所采集到的浊度转为数字量，由PCF8591所转换的数字量直接传输到单片机内进行一个数据的转换。水质的温度检测则通过DB18B20温度传感器模块进行一个温度检测，最后通过RS485将处理好的温度和浊度进行数据的传输，传输到显示模块进行一个显示。通过这个水质检测系统就可以有效地检测出水中污浊度、温度，从而判断水的污染情况！ 保证水质的安全。
目录
引言 1
（一）课题的提出和意义 1
（二）国内水质检测技术的现状 1
一、系统总体设计 1
（一）浊度传感模块的方案设计 1
（二）通信模块的选择 2
（三）总体框架图 3
二、单片机的概述 3
三、系统的硬件设计 5
（一）单片机最小系统 5
（二）浊度检测电路 6
（三）温度检测电路 8
（四）显示电路 9
（五）电源电路 10
（六）RS485电路 11
四、系统的软件设计 11
（一）系统软件主程序设计 11
（二）温度子程序设计 13
（三）浊度检测子程序设计 14
（四）通信子程序设计 15
（五）显示子程序设计 16
五、系统的软硬件调试 17
（一）实物焊接 17
（二）硬件调试 18
（三）整体调试 18
结束语 20
参考文献 22
致 谢 23
附录一 原理图 24
附录二 源程序 25
引言
水作为人生活最基本的物质，水的健康安全就是一切事物的基础，因此有一个好的水质检测装置就格外重要，本设计选择水质检测系统。 将浊度检测，温度的检测融为一体。 更好的实现水质的检测就能更好的实现身体的健康。
课题的提出和意义
水作为生命之源，人类的日常生活和日常发展都离不开水，生物学 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
上说人没有食物可以存活七天而没有水的话最多就只能存活三天，因此水资源作为地球上的馈赠我们应当更加珍惜。但是随着人类的科技和工业的发展，水污染日益严重，水污染一出现问题，就是全球化，世界性的问题，所以每一个人都应该为水质的健康安全奉献出自己的一份力，为保护地球保护自己所处的生态环境奉献自己的一份力量，此时就急迫的需要一个检测水质的设备来方便民用来检测水源。
国内水质检测技术的现状
目前，国外的水质检测技术越发成熟，主要是以欧美为代表的一些工厂商家，他们主要现在转向一些特殊的水质参数的检测，相对比我国来说，我国目前还是处于一般的水质检测状态下，在我国的水质检测的历史中，最早的是现场检测手段就是水质检测车，就相当于一个小型的移动实验室，耗费巨大的人力物力，过于笨重且庞大，本国在环境水质监测装置还往往主要依赖进口，自从2000年开始本国才开始逐渐开展了水质分析仪的国产化产品的研发以及生产工作
近些年来，我国在水质检测仪器方面获得了一些成就就比如我国自主研发的第一台水质检测仪器样机就是由西安交通大学师生的共同努力下制造研发的，该仪器主要是可以同时检测水质的PH、需氧量和氨氮。此外，还有北京的东方德北研发中心研制一款型号为M29/M33的水质检测仪等等。总体上来说我国的水质检测仪器还是相对来说较落后，主要以单参数的检测仪器为主，所以相对于国外来说， 性能相对有一定的差距因此有一款简便快捷的水质检测仪器显得尤为重要。
一、系统总体设计
（一）浊度传感模块的方案设计
方案一：目前使用的 JZ ZD浊度传感器这一款水质浊度传感器主要是运用光纤技术和传感器完美的结合在一起，使得 JZ ZD浊度传感器具有更出色的重复性和稳定性，不易受到环境光的影响。配合传感器的自动清洁刷可有效消除气泡、并且可以减少玷污对测量的影响使维护周期更长，即使是长期在线使用也能保持极佳的稳定，但由于该传感器用于大型河湖， 针对本设计并不符合本设计的要求，所以淘汰这一浊度传感器。
方案二：TSW30浊度传感器小巧方便，浊度传感器模块将传感器输出的电流信号转换为电压信号，通过PCF8591进行AD转换数据处理。改款模块具有模拟量和数字量输出接口。将处理好的数据存入51单片机进行数据的处理，以获得当前水的污浊度。较为方便的测量出水的污浊度，针对本设计符合设计的要求，因此选择TSW30浊度传感器作为浊度传感器来使用。
（二）通信模块的选择
方案一：zigbee的无线通讯模块所运用的zigbee是基于IEEE802.15.4标准的个域网协议，其中此协议规定的技术是一种短间距的无线通信技术。它的特点是：复杂度低、功耗低、成本低因此多适用于工业现场应用。因此针对本产品的设计不宜采用此种通信方式。
方案二：RS485通信模块是一款用于485通信的低功耗、限摆率收发器，采用原装进口芯片，它的特点是：抗干扰能力强，可在工业现场以及野外恶劣的环境下使用，工作温度为40℃到+85℃，传输距离可达千米。支持多机通信，允许接在最多128个设备总线上可进行热插拔，不会出现其他485芯片热插拔出现的信号栓死现象。因为RS485通信的距离长以及价格低廉的特点，本设计采用RS485作为通信模块进行长距离的传送方案。
（三）总体框架图
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图1总体设计框图
如上图1为本水质检测的总体设计框图其中一共包含了电源模块、温度检测模块、浊度检测模块、通信和显示模块这五个部分。主要是通过浊度检测模块以及温度检测模块来对水质的浊度和温度进行一个检测的目的，随后将检测到的浊度进行一个PCF8591的一个A/D转换，对所检测到的浊度进行一个数模的转换。随后所测量到的数据便会通过通信模块进行数据的传输，最后通过显示模块进行一个浊度和温度的显示。电源模块来对整体的电压提供一个保障，从而实现整体的功能。
二、单片机的概述
本设计中采用的单片机为AT89C51，内部含有ISP的可以反复擦写差不多1000次左右的flash只读存储器消耗功能低、性价高的八位单片机，这款单片机兼容MCS51系列指令，其中这块芯片内部集成了8位中央处理器ISP存储单元，这块单片机一共含有40个单位引脚，其中这些引脚包括8kb的程序存储器，4个8位输入输出端口，含有5个中断优先级和3个16位可编程定时计数器。
在这块AT89C51单片机中含有4个8位I/O端口（P0~P3），这些I/O口一共占用了32个引脚，并且每一个引脚的作用各不相同，他们的特点如下所示：
目录
引言 1
（一）课题的提出和意义 1
（二）国内水质检测技术的现状 1
一、系统总体设计 1
（一）浊度传感模块的方案设计 1
（二）通信模块的选择 2
（三）总体框架图 3
二、单片机的概述 3
三、系统的硬件设计 5
（一）单片机最小系统 5
（二）浊度检测电路 6
（三）温度检测电路 8
（四）显示电路 9
（五）电源电路 10
（六）RS485电路 11
四、系统的软件设计 11
（一）系统软件主程序设计 11
（二）温度子程序设计 13
（三）浊度检测子程序设计 14
（四）通信子程序设计 15
（五）显示子程序设计 16
五、系统的软硬件调试 17
（一）实物焊接 17
（二）硬件调试 18
（三）整体调试 18
结束语 20
参考文献 22
致 谢 23
附录一 原理图 24
附录二 源程序 25
引言
水作为人生活最基本的物质，水的健康安全就是一切事物的基础，因此有一个好的水质检测装置就格外重要，本设计选择水质检测系统。 将浊度检测，温度的检测融为一体。 更好的实现水质的检测就能更好的实现身体的健康。
课题的提出和意义
水作为生命之源，人类的日常生活和日常发展都离不开水，生物学 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
上说人没有食物可以存活七天而没有水的话最多就只能存活三天，因此水资源作为地球上的馈赠我们应当更加珍惜。但是随着人类的科技和工业的发展，水污染日益严重，水污染一出现问题，就是全球化，世界性的问题，所以每一个人都应该为水质的健康安全奉献出自己的一份力，为保护地球保护自己所处的生态环境奉献自己的一份力量，此时就急迫的需要一个检测水质的设备来方便民用来检测水源。
国内水质检测技术的现状
目前，国外的水质检测技术越发成熟，主要是以欧美为代表的一些工厂商家，他们主要现在转向一些特殊的水质参数的检测，相对比我国来说，我国目前还是处于一般的水质检测状态下，在我国的水质检测的历史中，最早的是现场检测手段就是水质检测车，就相当于一个小型的移动实验室，耗费巨大的人力物力，过于笨重且庞大，本国在环境水质监测装置还往往主要依赖进口，自从2000年开始本国才开始逐渐开展了水质分析仪的国产化产品的研发以及生产工作
近些年来，我国在水质检测仪器方面获得了一些成就就比如我国自主研发的第一台水质检测仪器样机就是由西安交通大学师生的共同努力下制造研发的，该仪器主要是可以同时检测水质的PH、需氧量和氨氮。此外，还有北京的东方德北研发中心研制一款型号为M29/M33的水质检测仪等等。总体上来说我国的水质检测仪器还是相对来说较落后，主要以单参数的检测仪器为主，所以相对于国外来说， 性能相对有一定的差距因此有一款简便快捷的水质检测仪器显得尤为重要。
一、系统总体设计
（一）浊度传感模块的方案设计
方案一：目前使用的 JZ ZD浊度传感器这一款水质浊度传感器主要是运用光纤技术和传感器完美的结合在一起，使得 JZ ZD浊度传感器具有更出色的重复性和稳定性，不易受到环境光的影响。配合传感器的自动清洁刷可有效消除气泡、并且可以减少玷污对测量的影响使维护周期更长，即使是长期在线使用也能保持极佳的稳定，但由于该传感器用于大型河湖， 针对本设计并不符合本设计的要求，所以淘汰这一浊度传感器。
方案二：TSW30浊度传感器小巧方便，浊度传感器模块将传感器输出的电流信号转换为电压信号，通过PCF8591进行AD转换数据处理。改款模块具有模拟量和数字量输出接口。将处理好的数据存入51单片机进行数据的处理，以获得当前水的污浊度。较为方便的测量出水的污浊度，针对本设计符合设计的要求，因此选择TSW30浊度传感器作为浊度传感器来使用。
（二）通信模块的选择
方案一：zigbee的无线通讯模块所运用的zigbee是基于IEEE802.15.4标准的个域网协议，其中此协议规定的技术是一种短间距的无线通信技术。它的特点是：复杂度低、功耗低、成本低因此多适用于工业现场应用。因此针对本产品的设计不宜采用此种通信方式。
方案二：RS485通信模块是一款用于485通信的低功耗、限摆率收发器，采用原装进口芯片，它的特点是：抗干扰能力强，可在工业现场以及野外恶劣的环境下使用，工作温度为40℃到+85℃，传输距离可达千米。支持多机通信，允许接在最多128个设备总线上可进行热插拔，不会出现其他485芯片热插拔出现的信号栓死现象。因为RS485通信的距离长以及价格低廉的特点，本设计采用RS485作为通信模块进行长距离的传送方案。
（三）总体框架图
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图1总体设计框图
如上图1为本水质检测的总体设计框图其中一共包含了电源模块、温度检测模块、浊度检测模块、通信和显示模块这五个部分。主要是通过浊度检测模块以及温度检测模块来对水质的浊度和温度进行一个检测的目的，随后将检测到的浊度进行一个PCF8591的一个A/D转换，对所检测到的浊度进行一个数模的转换。随后所测量到的数据便会通过通信模块进行数据的传输，最后通过显示模块进行一个浊度和温度的显示。电源模块来对整体的电压提供一个保障，从而实现整体的功能。
二、单片机的概述
本设计中采用的单片机为AT89C51，内部含有ISP的可以反复擦写差不多1000次左右的flash只读存储器消耗功能低、性价高的八位单片机，这款单片机兼容MCS51系列指令，其中这块芯片内部集成了8位中央处理器ISP存储单元，这块单片机一共含有40个单位引脚，其中这些引脚包括8kb的程序存储器，4个8位输入输出端口，含有5个中断优先级和3个16位可编程定时计数器。
在这块AT89C51单片机中含有4个8位I/O端口（P0~P3），这些I/O口一共占用了32个引脚，并且每一个引脚的作用各不相同，他们的特点如下所示：
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