多参数水质检测控制系统设计
摘 要水质自动检测系统的工作机理是主要运用自动分析仪，运用现代传感技术以及测量和控制系统技术，并且运用计算机相关技术和分析技术所组成的一个综合性的在线自动监测体系。水质自动检测系统能够智能、持续、快速、精准地监视目标水域的水体情况，数据可以全自动的列出数据表格以及进行远距离传输。和原先的人工检测相比，节省了时间和成本，并且对水体洁净程度进行预报警、从而解决多个省区水质污染追责问题、监管总量控制制度实施等目的。大力推行水质自动监测是建设先进的环境监测预警系统的必由之路。因此，本次研究设计了多参数水质检测控制系统，以此来完成电路的设计，并且确保参数的检测是否达标。在设计过程中，采用C语言进行设计，同时单片机选择AT89S51，通过整体研究，对系统显示电路以及键盘电路进行设计，并且应用温度、PH以及浑浊度等传感器对水质进行指标检测。本次设计了几种传感器采集数据的多路开关，将数据传输到A/D转换器，之后传输到单片机。通过实验分析发现，本次系统设计可以满足度水质检测的参数检测需求，且在电路异常的情况下，可以完成系统的报警，具有较高的准确性以及可靠性。
Key words: multiparameter, water quality monitoring and control; AT89S51 目 录
1绪 论 1
1.1 研究的背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本论文主要内容 2
2多参数水质检测系统设计 3
2.1 设计目标 3
2.2 设计原理 3
2.3 系统设计方案和框架 4
3硬件电路设计 6
3.1最小系统电路 6
3.2 PH传感器电路设计 7
3.3 浑浊度传感器电路 8
3.4 温度传感器设计 9
3.5 A/D转换电路 10
3.6 LCD显示电路设计 11
3.7 键盘电路设计 12
3.8 继电器电路设计 13
3.9 串口通信电路设计 14
4系统软件设计 15
4.1 系统程序设计步骤和思想 15
4.2系统主程序和模块设 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
计 15
4.3传感器程序设计 17
4.3.1 温度传感器程序设计 17
4.3.2 PH采集程序设计 17
4.3.3 浑浊度传感器数据采集 18
4.4 显示程序设计 19
4.5 通信程序设计 22
5系统调试 23
5.1硬件测试 23
5.2软件测试 23
5.3联机调试 24
5.4 调试问题的解决 24
6 结论与展望 25
6.1结论 25
6.2展望 25
参考文献 27
致 谢 29
附录A 29
附录B 32
1绪 论
1.1 研究的背景及意义
水是人们生活中必不可少的部分，且是人们维持生命特征的必然保障，与人们的生活息息相关，在此情况下，人们逐渐加强对水质检测的关注，以此来满足人们的生活需求[1]。MSC51单片机具有稳定的特征，且工作可靠，价格相对较低，该系列的单片机包括两个RAM、FLASH ROM或者系统中会包括三个16位定时器[2]。在此情况下，同样需要I/O接口设计。在单片机的设计中，性能得以不断的完善，且资源满足大部分场景的需求，同时单片机具有较高的集成度以及功能，在工业控制中取得了较为广泛的应用。随着单片机技术的不断发展，逐渐实现了自动化水平，传统仪器逐渐被键盘取代，测试人员根据需求按键，缩减了人工调节的繁琐性[3]，另外，在设计过程中，需要充分的考虑软件以及硬件等因素，只有将多方面因素结合起来，才可以达到最佳的设计效果。在本次设计中，应用温度、PH以及浑浊度等传感器对水质进行指标检测[4]。本次设计了几种传感器采集数据的多路开关，将数据传输到A/D转换器，之后传输到单片机。通过本文的研究，必然可以丰富多参数水质检测系统的相关理论，且为系统的设计提供实验保障。
1.2 国内外研究现状
到目前为止我国在环境监督工作中采用着比较原始的监理方法，一般是工作人员人工采集，并带到实验室人工分析。并且我国在水质分析中运用设备主要来源于国外，直到二十一世纪起，我国才拥有了自己生产的较为成熟的仪器，并加以推广。从此项监管中可以看出我国水质污染程度较高和监督管理的低迷。所以水质监督的实施是水质管理的前提
最近得知，自动检测相关技术普遍应用于对各个国家水体监控，而且我国的坚持技术也获得了极大的进步。虽然发展迅速，可是对于表层水的检测和数据分析传输还并不完善。最近的数据传输网络，大多数是上下环境监环境部门已检测部门间的数据问题，基于及时水体检测环节不完善。
1.3 本论文主要内容
本设计通过研究单片机的MSC51系列的AT89S51芯片，将其作为系统的控制核心，然后通过按键来选择所需要的通道，并通过温度、PH以及浑浊度等传感器来进行数据采集，再利用A/D转换器把模拟的信号转换为数字信号，然后把数据进行比较得出水质是否合格的判断。本论文将从硬件设计以及软件设计的设计参数，本论文主要内容如下：
（1）研究背景意义的相关内容；
（2）对于此系统的设计参数等数据进行介绍；
（3）重要组建的设计方法和各个电路的设计方法，依据结构与功能要求，选择合适硬件电路，完成系统硬件系统搭建。例如多参数水质检测系统的中央处理器单片机电路、A/D转换电路、LCD显示电路、各传感器电路、串口通信等详细的硬件设计介绍；
（4）主要介绍了软件设计方案，主要详细阐述了各个组件的软件设计，包括系统总体设计、传感器软件设计、软件显示部分设计、通信软件设计；
（5）主要是介绍系统的运行过程和调试，以及工作状态；
（6）对未来前景的预测，系统工作总结，并对多参数水质检测控制系统未来发展方向进行展望。
2多参数水质检测系统设计
2.1 设计目标
对于运用的系统，需要考虑功能需求以及角度的原则，设计时，中央处理器选AT89S52单片机，其优点是性能高耗能低，在片内含有8KB ISP，可以实现反复擦写，并且次数达到1000次，器件采用高密度存储技术，兼容性较高，而在指令方面，则采用80C51引脚[5]。在单片机内集成了8位中央处理器，可以为嵌入式控制应用提供灵活性的方案[6]。在本次设计中，应用水质检测系统，将温度、PH以及浑浊度传感器纳入到考核指标。
Key words: multiparameter, water quality monitoring and control; AT89S51 目 录
1绪 论 1
1.1 研究的背景及意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 本论文主要内容 2
2多参数水质检测系统设计 3
2.1 设计目标 3
2.2 设计原理 3
2.3 系统设计方案和框架 4
3硬件电路设计 6
3.1最小系统电路 6
3.2 PH传感器电路设计 7
3.3 浑浊度传感器电路 8
3.4 温度传感器设计 9
3.5 A/D转换电路 10
3.6 LCD显示电路设计 11
3.7 键盘电路设计 12
3.8 继电器电路设计 13
3.9 串口通信电路设计 14
4系统软件设计 15
4.1 系统程序设计步骤和思想 15
4.2系统主程序和模块设 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
计 15
4.3传感器程序设计 17
4.3.1 温度传感器程序设计 17
4.3.2 PH采集程序设计 17
4.3.3 浑浊度传感器数据采集 18
4.4 显示程序设计 19
4.5 通信程序设计 22
5系统调试 23
5.1硬件测试 23
5.2软件测试 23
5.3联机调试 24
5.4 调试问题的解决 24
6 结论与展望 25
6.1结论 25
6.2展望 25
参考文献 27
致 谢 29
附录A 29
附录B 32
1绪 论
1.1 研究的背景及意义
水是人们生活中必不可少的部分，且是人们维持生命特征的必然保障，与人们的生活息息相关，在此情况下，人们逐渐加强对水质检测的关注，以此来满足人们的生活需求[1]。MSC51单片机具有稳定的特征，且工作可靠，价格相对较低，该系列的单片机包括两个RAM、FLASH ROM或者系统中会包括三个16位定时器[2]。在此情况下，同样需要I/O接口设计。在单片机的设计中，性能得以不断的完善，且资源满足大部分场景的需求，同时单片机具有较高的集成度以及功能，在工业控制中取得了较为广泛的应用。随着单片机技术的不断发展，逐渐实现了自动化水平，传统仪器逐渐被键盘取代，测试人员根据需求按键，缩减了人工调节的繁琐性[3]，另外，在设计过程中，需要充分的考虑软件以及硬件等因素，只有将多方面因素结合起来，才可以达到最佳的设计效果。在本次设计中，应用温度、PH以及浑浊度等传感器对水质进行指标检测[4]。本次设计了几种传感器采集数据的多路开关，将数据传输到A/D转换器，之后传输到单片机。通过本文的研究，必然可以丰富多参数水质检测系统的相关理论，且为系统的设计提供实验保障。
1.2 国内外研究现状
到目前为止我国在环境监督工作中采用着比较原始的监理方法，一般是工作人员人工采集，并带到实验室人工分析。并且我国在水质分析中运用设备主要来源于国外，直到二十一世纪起，我国才拥有了自己生产的较为成熟的仪器，并加以推广。从此项监管中可以看出我国水质污染程度较高和监督管理的低迷。所以水质监督的实施是水质管理的前提
最近得知，自动检测相关技术普遍应用于对各个国家水体监控，而且我国的坚持技术也获得了极大的进步。虽然发展迅速，可是对于表层水的检测和数据分析传输还并不完善。最近的数据传输网络，大多数是上下环境监环境部门已检测部门间的数据问题，基于及时水体检测环节不完善。
1.3 本论文主要内容
本设计通过研究单片机的MSC51系列的AT89S51芯片，将其作为系统的控制核心，然后通过按键来选择所需要的通道，并通过温度、PH以及浑浊度等传感器来进行数据采集，再利用A/D转换器把模拟的信号转换为数字信号，然后把数据进行比较得出水质是否合格的判断。本论文将从硬件设计以及软件设计的设计参数，本论文主要内容如下：
（1）研究背景意义的相关内容；
（2）对于此系统的设计参数等数据进行介绍；
（3）重要组建的设计方法和各个电路的设计方法，依据结构与功能要求，选择合适硬件电路，完成系统硬件系统搭建。例如多参数水质检测系统的中央处理器单片机电路、A/D转换电路、LCD显示电路、各传感器电路、串口通信等详细的硬件设计介绍；
（4）主要介绍了软件设计方案，主要详细阐述了各个组件的软件设计，包括系统总体设计、传感器软件设计、软件显示部分设计、通信软件设计；
（5）主要是介绍系统的运行过程和调试，以及工作状态；
（6）对未来前景的预测，系统工作总结，并对多参数水质检测控制系统未来发展方向进行展望。
2多参数水质检测系统设计
2.1 设计目标
对于运用的系统，需要考虑功能需求以及角度的原则，设计时，中央处理器选AT89S52单片机，其优点是性能高耗能低，在片内含有8KB ISP，可以实现反复擦写，并且次数达到1000次，器件采用高密度存储技术，兼容性较高，而在指令方面，则采用80C51引脚[5]。在单片机内集成了8位中央处理器，可以为嵌入式控制应用提供灵活性的方案[6]。在本次设计中，应用水质检测系统，将温度、PH以及浑浊度传感器纳入到考核指标。
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