污水处理过程溶解氧检测仪的设计(附件)
污水处理过程中溶解氧的检测是一个重要的过程，溶解氧的含量是污水处理是否达标的一项重要参数指标。本课题利用ZigBee无线通信技术，实现对溶解氧检测的终端数据采集。本设计采用CC2530为主控芯片，集成了电源模块、LCD模块、串口模块、A/D转换模块和无线网络模块，设计一套溶解氧检测系统。利用CC2530兼容的一个IEEE802.15.4无线收发器，实现数据的无线传输；溶解氧传感器进行采集水中的浓度采集，进过数模转换后，将数据在LCD模块上进行数值显示；同时通过ZigBee协议的无线通信技术，协调器模块接收终端节点传送过来的数据，并将收到的数据在计算机端进行串口显示。关键词 溶解氧，协调器，终端节点，串口
目 录
第1章 绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2溶解氧传感器介绍 1
1.2.1技术参数 2
1.2.2产品特点 2
1.2.3应用领域 3
第2章 ZigBee技术简介 3
2.1 ZigBee的特点 3
2.2 ZigBee协议与其他无线网络协议的对比 4
2.3 ZigBee的网络划分 4
2.4 ZigBee无线网络拓扑结构 5
2.5 ZigBee典型应用 6
第3章 系统硬件设置 7
3.1系统硬件框图 7
3.2电源模块 7
3.3 CC2530芯片模块 8
3.4 LCD显示模块 9
3.5串口模块 10
3.6 A/D转换模块 11
3.6.1 数模转换的基本原理介绍 11
3.6.2 CC2530的A/D转换模块 11
3.6.3 ADC模块的信号输入 11
3.6.4 ADC相关的几个概念 11
第4章 系统软件设置 13
4.1 IAR集成开发环境介绍 13
4.2 程序设计 14
4.2.1 A/D转换子程序设计 14
4.2.2串行通讯子程序设计 15
4.2.3无线通讯子程序设计 16
4.3调 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
试运行 17
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
附 录 22 第1章 绪论
1.1课题研究背景及意义
污水处理是工业废水排放的必经环节，对自然环境的保护具有极其重要的意义。污水的检测中，溶解氧是一个极其重要的参数；河流生态系统中，溶解氧的浓度直接关系到水生物的生长状况，也是水生生物生存环境所需要控制的一个重要参数。
目前为止，溶解氧的检测方法通常被分为两大类：化学法和仪器法。化学法测定溶解氧的含量，主要利用溶解氧与各种还原性物质的化学反应，然后通过消耗的还原性物质的量来算出溶解氧的量。化学法的测定必须溶解氧的固定、滴定、指示剂的选取以及干扰项的排除，操作十分的繁琐，耗费的时间较长。当然，借助设备上的改进，它的结果仍然是最准确的，通常在结果对照、标准分析中被采用。普遍被使用的化学法是碘量法，其基本原理为：二价的锰在碱性碘化钾的溶液中，先产生白色的Mn(OH) 2 沉淀，当水中存在溶解氧时，Mn(OH) 2立即被氧化成棕色高价锰的氢氧化物[MnO(OH) 2 ]沉淀，此反应称为氧的固定。酸化后沉淀溶解使碘离子氧化成碘，游离状态的碘用Na2S2O3 标液滴定，最后根据Na2S2O3 的用量求出溶解氧的含量[1]。通过碘量法的基本原理可见化学法的测定多么复杂，虽然结果精确，但是操作确实十分的繁琐，不适合普遍的群众使用。
仪器法测定的基本原理就是利用各种仪器测定溶解氧在化学反应过程中产生的各种物理信号，然后将这些信号转化成电信号，或者直接测定溶解氧在电极反应中生成的电信号，电信号再经过放大处理或者数模转换，最后将结果输出大仪器表头，从而直接地测出溶解氧的含量。同样的，仪器法也必须考虑到仪器的灵敏度、稳定性和选择性，以及各种干扰的产生和排除[1]。相比于化学法，仪器的法的使用更加普遍，而且使用方便，更适合于携带外出勘察测定使用。
本设计主要利用ZigBee技术，结合溶解氧传感器，信号调整校正电路，A/D转化电路，显示电路，实现被测对象的溶解氧检测。并利用ZigBee的无线传输功能，将数据传输通过终端节点发送到网络协调节点，实现数据的无线传输。
1.2溶解氧传感器介绍
溶解氧传感器是测量水中氧气含量的传感器，它测量的基本原理其实也是建立在化学法的基础上，我们知道，化学法的氧化还原反应会有电子产生，而电子的流动就会产生电流。溶解氧传感器的实质就是利用氧在电极上的还原反应产生的电流，在一定条件下，这种电流的大小和水中溶解氧的浓度存在着正比关系，利用这种原理来检测水中溶解氧的含量。
溶解氧一般采取一点校准的方法，把电极置于空气中（电极垂直放置），或者用一个装入一定水量的容器，用鼓气泵鼓气半个小时以上，再放入电极进行校准，此时认为是饱和氧状态。
1.2.1技术参数
型号：JFDO485
参数：DO和温度（输出为485方式时）、DO（420ma或05V，单位mg/L）；
电极：采用国外进口原材料，维护简单，性能稳定，使用寿命长；
电压及功耗：DC5V/DC12V;?功耗约0.1W；
输出方式（可选）：485（Modbus?RTU标准协议），420ma，05V；
量程：DO：020mg/L；温度：080度；
传输协议：RS485采用Modbus标准协议，可软件修改地址、波特率、校准等；420ma及05V和量程为线性对应关系；
精度：0.1mg/L；
温度补偿：自动补偿；
校准：命令方式（软件校准）；
防水等级：IP78;
485输出为四线制：电源，A，B，地；420ma或05V为三线制：电源，地，信号；
目 录
第1章 绪论 1
1.1课题研究背景及意义 1
1.2溶解氧传感器介绍 1
1.2.1技术参数 2
1.2.2产品特点 2
1.2.3应用领域 3
第2章 ZigBee技术简介 3
2.1 ZigBee的特点 3
2.2 ZigBee协议与其他无线网络协议的对比 4
2.3 ZigBee的网络划分 4
2.4 ZigBee无线网络拓扑结构 5
2.5 ZigBee典型应用 6
第3章 系统硬件设置 7
3.1系统硬件框图 7
3.2电源模块 7
3.3 CC2530芯片模块 8
3.4 LCD显示模块 9
3.5串口模块 10
3.6 A/D转换模块 11
3.6.1 数模转换的基本原理介绍 11
3.6.2 CC2530的A/D转换模块 11
3.6.3 ADC模块的信号输入 11
3.6.4 ADC相关的几个概念 11
第4章 系统软件设置 13
4.1 IAR集成开发环境介绍 13
4.2 程序设计 14
4.2.1 A/D转换子程序设计 14
4.2.2串行通讯子程序设计 15
4.2.3无线通讯子程序设计 16
4.3调 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
试运行 17
结 论 19
致 谢 20
参 考 文 献 21
附 录 22 第1章 绪论
1.1课题研究背景及意义
污水处理是工业废水排放的必经环节，对自然环境的保护具有极其重要的意义。污水的检测中，溶解氧是一个极其重要的参数；河流生态系统中，溶解氧的浓度直接关系到水生物的生长状况，也是水生生物生存环境所需要控制的一个重要参数。
目前为止，溶解氧的检测方法通常被分为两大类：化学法和仪器法。化学法测定溶解氧的含量，主要利用溶解氧与各种还原性物质的化学反应，然后通过消耗的还原性物质的量来算出溶解氧的量。化学法的测定必须溶解氧的固定、滴定、指示剂的选取以及干扰项的排除，操作十分的繁琐，耗费的时间较长。当然，借助设备上的改进，它的结果仍然是最准确的，通常在结果对照、标准分析中被采用。普遍被使用的化学法是碘量法，其基本原理为：二价的锰在碱性碘化钾的溶液中，先产生白色的Mn(OH) 2 沉淀，当水中存在溶解氧时，Mn(OH) 2立即被氧化成棕色高价锰的氢氧化物[MnO(OH) 2 ]沉淀，此反应称为氧的固定。酸化后沉淀溶解使碘离子氧化成碘，游离状态的碘用Na2S2O3 标液滴定，最后根据Na2S2O3 的用量求出溶解氧的含量[1]。通过碘量法的基本原理可见化学法的测定多么复杂，虽然结果精确，但是操作确实十分的繁琐，不适合普遍的群众使用。
仪器法测定的基本原理就是利用各种仪器测定溶解氧在化学反应过程中产生的各种物理信号，然后将这些信号转化成电信号，或者直接测定溶解氧在电极反应中生成的电信号，电信号再经过放大处理或者数模转换，最后将结果输出大仪器表头，从而直接地测出溶解氧的含量。同样的，仪器法也必须考虑到仪器的灵敏度、稳定性和选择性，以及各种干扰的产生和排除[1]。相比于化学法，仪器的法的使用更加普遍，而且使用方便，更适合于携带外出勘察测定使用。
本设计主要利用ZigBee技术，结合溶解氧传感器，信号调整校正电路，A/D转化电路，显示电路，实现被测对象的溶解氧检测。并利用ZigBee的无线传输功能，将数据传输通过终端节点发送到网络协调节点，实现数据的无线传输。
1.2溶解氧传感器介绍
溶解氧传感器是测量水中氧气含量的传感器，它测量的基本原理其实也是建立在化学法的基础上，我们知道，化学法的氧化还原反应会有电子产生，而电子的流动就会产生电流。溶解氧传感器的实质就是利用氧在电极上的还原反应产生的电流，在一定条件下，这种电流的大小和水中溶解氧的浓度存在着正比关系，利用这种原理来检测水中溶解氧的含量。
溶解氧一般采取一点校准的方法，把电极置于空气中（电极垂直放置），或者用一个装入一定水量的容器，用鼓气泵鼓气半个小时以上，再放入电极进行校准，此时认为是饱和氧状态。
1.2.1技术参数
型号：JFDO485
参数：DO和温度（输出为485方式时）、DO（420ma或05V，单位mg/L）；
电极：采用国外进口原材料，维护简单，性能稳定，使用寿命长；
电压及功耗：DC5V/DC12V;?功耗约0.1W；
输出方式（可选）：485（Modbus?RTU标准协议），420ma，05V；
量程：DO：020mg/L；温度：080度；
传输协议：RS485采用Modbus标准协议，可软件修改地址、波特率、校准等；420ma及05V和量程为线性对应关系；
精度：0.1mg/L；
温度补偿：自动补偿；
校准：命令方式（软件校准）；
防水等级：IP78;
485输出为四线制：电源，A，B，地；420ma或05V为三线制：电源，地，信号；
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