基于单片机的简易水情检测系统设计(附件)【字数：9522】
摘 要在我们的生活中，暴雨容易造成洪涝灾害，工业排水也会造成河水的水质变化。所以，对河水的水位和pH值进行及时有效的检测是非常必要的。如果及时将水情掌握清楚，可减去不少可控性灾难,同时还可以使得水的质量得以保证，积极响应国家绿色环保，得安民心。水情检测系统采用现代科技，对水情数据进行采集、存储和传输。因为水域情况各异，所以要根据水域的不同来分析水情的采集方式和传输方式。本次水情检测近距离河水，设计了以单片机为核心的水情检测系统。单片机选用STC12C5A60S2型号，系统由12V锂电池经过7805模块转换为单片机所需要的5V，传感器连接单片机A/D口之后，处理器将数据进行处理并通过FLASH实时存储，系统通过无线模块将处理过的数据发送给远程监控室的计算机，计算机再对数据进行处理控制。
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题背景 1
1.2国内发展状况 1
1.3论文主要研究内容 1
1.3.1 研究方面 1
1.3.2 章节安排 2
第二章 水情检测系统方案设计 3
2.1系统方案论证 3
2.2方案特色 4
2.3处理器选择 4
2.3.1单片机原理及接口技术 4
2.3.2 STC12C5A60S2优势 4
2.3.3 引脚功能 5
2.4 水位传感器的选择 5
2.5 pH传感器的选择 7
2.5.1 pH电极传感器 7
2.5.2 pH检测整体设计 8
2.6显示电路设计 8
2.6.1 LCD1602引脚功能 9
2.6.2 LCD1602特性 9
2.7 无线通信 9
2.7.1NRF24L01特性 9
2.7.2引脚功能 9
2.8本章小结 10
第三章 水情检测系统硬件设计 11
3.1处理器设计 11
3.2 串口调试接口设计 11
3.3 电源电路设计 12
3.4液位采集电路设计 12
3.5 pH采集电路设计 13 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.6指示灯设计 14
3.7液晶显示设计 14
3.8 NRF24L01模块设计 15
3.9报警设计 15
3.10本章小结 15
第四章 水情检测软件系统设计 17
4.1软件总设计 17
4.2数据采集 17
4.3 A/D转换 18
4.4 FLASH存储的读写 19
第五章 水情检测系统调试 21
5.1调试工具 21
5.2调试中遇到的问题及解决方法 21
5.2.1电源供电问题 21
5.2.2 pH测量影响因素较多 22
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1选题背景
水资源是生存的必要条件，作为对生命的重要支撑，它的存在会对人类造成巨大影响。就我国来说，我国地处季风气候区，每年都会发生不同程度的洪涝灾害，造成很多令人心痛的悲剧和不可挽回的损失。据统计，19511990年间平均每年发生严重洪涝灾害5.9次，死亡在三四千左右，房屋倒塌两千余万间。所以,对于这种因人为的或自然灾害所形成的未知水域及时实施有效的检测也是非常必要的。如果及时将水情掌握清楚，可减去不少可控性灾难，同时使得水的质量得以保障，积极响应国家绿色环保，得安民心。
水情检测系统主要是采用先进技术，采集、存储和传输所需要的水情数据。目前设计出一种简易的水情检测系统是具有实际应用价值的。
1.2国内发展状况
从国外来讲，水情检测系统最早受到美国和日本的重视。十九世纪七十年代时，美国研制出了一套自动水情测报的系统。在我国，20世纪70年代中期，国家研制出一些初期产品，基本应用于一些水库。但是国家刚刚成立不就，资金缺乏，所投资的设备无法满足要求，这样的情况容易导致测量误差较大，所以逐渐被淘汰。78年以后， 我国迅速成长，同时也在改进了自己的技术，建成了自己的水情检测系统。我国这一专业技术发展最快的时期是在八十年代的后十年，有了不错的发展。
目前，水情信息采集方式有多种方式，近距离直接读取或者通过无线的方式进行远程传输，有线方面的话，可以想到家庭中的电话，互联网光纤也可以；无线方面可通过 GSM等设备进行通讯。近年来, 无线网络 GPRS 和 CDMA 技术发展迅速 ,在信号覆盖面和信息传输质量上都能完全满足具体需要；再结合 Internet 网络技术实现的远程控制在某些行业日益成熟 ,水情检测系统已能在远程抄表、夜灯照明、油田监测、自动测量、智能仪表等方面成功应用。
传感器是实现探测的第一步，模拟传感器和数字传感器是传感器的两种类型，将模拟传感器与所需要的仪器连接，再经过数模转换器，使模拟输入转换成数字输出；目前的传感器性能成熟，有强抗干扰能力，功率损耗小。
而传感器的缺陷是其测量精度深受自身稳定性的影响，不过系统就会自动修正其所输出的特性曲线，确保了传感器本身的精以及稳定 ，从而使得传感器的测量精度也得以保证。
1.3论文主要研究内容
1.3.1 研究方面
本次设计功能主要是完成水位和pH值数据的检测还有存储和传输，主要包括以下几个方面：
数据采集：两个采集传感器与单片机连接，液位传感器采集水的高度，pH值传感器采集pH值信息。
数据存储：采用STC12C5A60S2内部FLASH存储。
数据传输：利用无线通信方式近距离远程传输。
本次设计的基于单片机的简易水情检测系统运用液位传感器和pH传感器将水位、pH值等水情数据， 通过与单片机A/D连接传送至单片机存储；无线通信将单片机采集到的水情数据信息传输到监控室的监控计算机，这样顺利完成水情数据检测系统的水位和pH值的采集、无线传输和FLASH存储。
1.3.2 章节安排
目 录
第一章 绪论 1
1.1选题背景 1
1.2国内发展状况 1
1.3论文主要研究内容 1
1.3.1 研究方面 1
1.3.2 章节安排 2
第二章 水情检测系统方案设计 3
2.1系统方案论证 3
2.2方案特色 4
2.3处理器选择 4
2.3.1单片机原理及接口技术 4
2.3.2 STC12C5A60S2优势 4
2.3.3 引脚功能 5
2.4 水位传感器的选择 5
2.5 pH传感器的选择 7
2.5.1 pH电极传感器 7
2.5.2 pH检测整体设计 8
2.6显示电路设计 8
2.6.1 LCD1602引脚功能 9
2.6.2 LCD1602特性 9
2.7 无线通信 9
2.7.1NRF24L01特性 9
2.7.2引脚功能 9
2.8本章小结 10
第三章 水情检测系统硬件设计 11
3.1处理器设计 11
3.2 串口调试接口设计 11
3.3 电源电路设计 12
3.4液位采集电路设计 12
3.5 pH采集电路设计 13 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
3.6指示灯设计 14
3.7液晶显示设计 14
3.8 NRF24L01模块设计 15
3.9报警设计 15
3.10本章小结 15
第四章 水情检测软件系统设计 17
4.1软件总设计 17
4.2数据采集 17
4.3 A/D转换 18
4.4 FLASH存储的读写 19
第五章 水情检测系统调试 21
5.1调试工具 21
5.2调试中遇到的问题及解决方法 21
5.2.1电源供电问题 21
5.2.2 pH测量影响因素较多 22
结束语 23
致 谢 24
参考文献 25
第一章 绪论
1.1选题背景
水资源是生存的必要条件，作为对生命的重要支撑，它的存在会对人类造成巨大影响。就我国来说，我国地处季风气候区，每年都会发生不同程度的洪涝灾害，造成很多令人心痛的悲剧和不可挽回的损失。据统计，19511990年间平均每年发生严重洪涝灾害5.9次，死亡在三四千左右，房屋倒塌两千余万间。所以,对于这种因人为的或自然灾害所形成的未知水域及时实施有效的检测也是非常必要的。如果及时将水情掌握清楚，可减去不少可控性灾难，同时使得水的质量得以保障，积极响应国家绿色环保，得安民心。
水情检测系统主要是采用先进技术，采集、存储和传输所需要的水情数据。目前设计出一种简易的水情检测系统是具有实际应用价值的。
1.2国内发展状况
从国外来讲，水情检测系统最早受到美国和日本的重视。十九世纪七十年代时，美国研制出了一套自动水情测报的系统。在我国，20世纪70年代中期，国家研制出一些初期产品，基本应用于一些水库。但是国家刚刚成立不就，资金缺乏，所投资的设备无法满足要求，这样的情况容易导致测量误差较大，所以逐渐被淘汰。78年以后， 我国迅速成长，同时也在改进了自己的技术，建成了自己的水情检测系统。我国这一专业技术发展最快的时期是在八十年代的后十年，有了不错的发展。
目前，水情信息采集方式有多种方式，近距离直接读取或者通过无线的方式进行远程传输，有线方面的话，可以想到家庭中的电话，互联网光纤也可以；无线方面可通过 GSM等设备进行通讯。近年来, 无线网络 GPRS 和 CDMA 技术发展迅速 ,在信号覆盖面和信息传输质量上都能完全满足具体需要；再结合 Internet 网络技术实现的远程控制在某些行业日益成熟 ,水情检测系统已能在远程抄表、夜灯照明、油田监测、自动测量、智能仪表等方面成功应用。
传感器是实现探测的第一步，模拟传感器和数字传感器是传感器的两种类型，将模拟传感器与所需要的仪器连接，再经过数模转换器，使模拟输入转换成数字输出；目前的传感器性能成熟，有强抗干扰能力，功率损耗小。
而传感器的缺陷是其测量精度深受自身稳定性的影响，不过系统就会自动修正其所输出的特性曲线，确保了传感器本身的精以及稳定 ，从而使得传感器的测量精度也得以保证。
1.3论文主要研究内容
1.3.1 研究方面
本次设计功能主要是完成水位和pH值数据的检测还有存储和传输，主要包括以下几个方面：
数据采集：两个采集传感器与单片机连接，液位传感器采集水的高度，pH值传感器采集pH值信息。
数据存储：采用STC12C5A60S2内部FLASH存储。
数据传输：利用无线通信方式近距离远程传输。
本次设计的基于单片机的简易水情检测系统运用液位传感器和pH传感器将水位、pH值等水情数据， 通过与单片机A/D连接传送至单片机存储；无线通信将单片机采集到的水情数据信息传输到监控室的监控计算机，这样顺利完成水情数据检测系统的水位和pH值的采集、无线传输和FLASH存储。
1.3.2 章节安排
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