污水处理过程水温检测仪的设计(附件)
随着我国快速的发展，城市化，工业化的脚步也越加迅速，国家其中对城市污水和工业废水的处理关注度也日益提升。在污水处理的过程中，水温检测是其中至关重要的环节。由于处理过程中对温度有相关的需求，需要设计一种具有多功能的水温检测仪器。本论文设计的水温检测仪采用CC2530芯片作为主控芯片，温度传感器DS18B20进行采集温度，使用ZigBee协议栈进行无线通信，通过协调器接受数据并通过串口通信与电脑进行传输，并且可以实现直接与电脑的串口通信，可以通过TFT彩屏显示温度。关键词 水温检测仪，无线通信，CC2530,串口通信
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 国内外现状 1
2 ZigBee无线传感器网络 2
2.1 ZigBee技术概述 2
2.2 ZigBee协议 3
2.3 无线传感网络 4
2.4 ZigBee原语 5
3 水温检测仪的硬件设计 5
3.1 系统硬件框图 5
3.2 芯片选择 6
3.2 温度传感器模块 6
3.3 显示模块 7
3.4 接口模块 8
3.5 无线收发 9
4 软件设计 10
4.1 软件介绍 10
4.2 ZStack协议栈 11
4.3 DS18B20数据采集 14
4.4 串口通信 15
4.5 彩屏显示 17
4.6 无线通信网络 18
5 调试与结果 21
5.1调试 21
5.1结果 22
总 结 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
附 件 28
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
随着时代的进步，各种能源的开采，地球环境的问题变得日益严重，其中水资源是最不可缺的。在中国现有水资源总量是很多，在世界的排名为第6位，但人均占有量少。城市生活污水与工业污水如未经处理大量排入水域会造成大量的经济损失，更重要的是对水环境的污染，造成饮 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
水危机，就拿无锡太湖蓝藻爆发来说，平常的自来水也是散发的臭味，对人们的生活造成诸多不便，各级政府需要采取大量人力，财力来处理这次蓝藻大爆发。因此，在污水处理这一方面需要投注更多的目光。
一般污水中会存在着大量的微生物，它们对周围生存环境的温度感觉是特别敏感的。坏境温度高时，微生物会大量的死亡；温度低，它们生长缓慢；在某一个温度范围内，如果它们生存坏境的温度每当提高10摄氏度，可以让污水中微生物的生长速率疯狂增加。污水的表面电荷、密度和各种化学元素也会随着温度的变化从而受到一定的影响，进而影响着污水处理的过程，如沉降作用等。经过一些相关专业的研究表明，在温度不变化的条件下进行处理时，对污水处理的效果非常低，如在温度很低的情况下进行处理，会产生大量的丝状菌，在污水中的固体颗粒会在丝状菌作用下变得疏松，密度也会减小，污水处理的效率会的到提高，所以一款合适的水温检测仪器对污水处理是非常重要的。
1.2 国内外现状
1.2.1温度测量现状
就目前国内使用温度计而言，品种繁多，应用范围也是相当的广泛，检测技术包括以下几种方法：
第一种是比较传统，生活中常用也比较常见的利用物体热障冷缩原理制成的温度计，如玻璃温度计（水银、酒精、甲苯等）、双金属温度计（温度变化，金属会因为膨胀系数的不同而产生不同程度的弯曲）、压力式温度计（能够感受温度变化的物质氮气、水银、甘油等）。第二种是发展比较早，到如今在技术也非常成熟的，利用热电效应技术制成的温度检测元件。一直被广泛使用的检测原件。第三种利用热阻效应技术制成的温度计。如热电阻测温元件、半导体测温原件和陶瓷热敏元件。第四种利用热辐射原理测温如红外测温。
压电石英频率温度计由前苏联研制成功，其测量的精度可达0.0001℃；美国标准局研制的电阻温度计25欧标准铂电阻温度计可达到0.00002℃。我国研制的石英温度传感器达到了一定的程度，其精度也可以达到0.0001℃，还有5901(STP1000)?型粘贴式测温片，其静态测温精度0.0005℃.测温未来发展重点在于扩展检测范围，扩大测温对象，发展更加新颖实用产品，可以适应各种特殊环境下测温，在显示上数字化，可以进行跟容易的进行标定做到跟进一步的自动化程度。随着各种技术的飞速发展和交融，测温仪表的功能在未来变得多样化或者更加的集成，也愈发的智能。
1.2.2无线通信技术
信息化的时代最离不开的就是无线通信技术，无线通信技术因许多技术的发展也得到了大大的提升。无线通信技术不像物理线路需要大量的人力和财力去铺设，物理线路会造成资源的浪费。无线通信对适应环境变化的能力强，比如一些高温测温中，对物理线路耐温的要求就提高了不止一个档次，而高温对无线的影响就不是特别大，对于故障的诊断也是非常方便的。当前比较流行的技术有RFID、GPRS、Bluetooth、WiFi、IrDA、UWB、ZigBee和NFC。其未来的发展会向着宽带化、信息个人化、核心网络一体化、接入方式多样化、通信技术的结构变革等方面进行。
2 ZigBee无线传感器网络
2.1 ZigBee技术概述
ZigBee技术在通信协议IEEE 802.15.4的推动下，不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域取得了成功的应用，在未来其应用可能涉及人类日常生活和社会生产活动的所有领域，真正实现无处不在的网络。它是一种无线连接，在目前技术发展下，ZigBee无线通信技术主要使用3个频段，如下表：
目 录
1 绪论 1
1.1 课题研究背景及意义 1
1.2 国内外现状 1
2 ZigBee无线传感器网络 2
2.1 ZigBee技术概述 2
2.2 ZigBee协议 3
2.3 无线传感网络 4
2.4 ZigBee原语 5
3 水温检测仪的硬件设计 5
3.1 系统硬件框图 5
3.2 芯片选择 6
3.2 温度传感器模块 6
3.3 显示模块 7
3.4 接口模块 8
3.5 无线收发 9
4 软件设计 10
4.1 软件介绍 10
4.2 ZStack协议栈 11
4.3 DS18B20数据采集 14
4.4 串口通信 15
4.5 彩屏显示 17
4.6 无线通信网络 18
5 调试与结果 21
5.1调试 21
5.1结果 22
总 结 24
致 谢 25
参 考 文 献 26
附 件 28
1 绪论
1.1 课题研究背景及意义
随着时代的进步，各种能源的开采，地球环境的问题变得日益严重，其中水资源是最不可缺的。在中国现有水资源总量是很多，在世界的排名为第6位，但人均占有量少。城市生活污水与工业污水如未经处理大量排入水域会造成大量的经济损失，更重要的是对水环境的污染，造成饮 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: @351916072@
水危机，就拿无锡太湖蓝藻爆发来说，平常的自来水也是散发的臭味，对人们的生活造成诸多不便，各级政府需要采取大量人力，财力来处理这次蓝藻大爆发。因此，在污水处理这一方面需要投注更多的目光。
一般污水中会存在着大量的微生物，它们对周围生存环境的温度感觉是特别敏感的。坏境温度高时，微生物会大量的死亡；温度低，它们生长缓慢；在某一个温度范围内，如果它们生存坏境的温度每当提高10摄氏度，可以让污水中微生物的生长速率疯狂增加。污水的表面电荷、密度和各种化学元素也会随着温度的变化从而受到一定的影响，进而影响着污水处理的过程，如沉降作用等。经过一些相关专业的研究表明，在温度不变化的条件下进行处理时，对污水处理的效果非常低，如在温度很低的情况下进行处理，会产生大量的丝状菌，在污水中的固体颗粒会在丝状菌作用下变得疏松，密度也会减小，污水处理的效率会的到提高，所以一款合适的水温检测仪器对污水处理是非常重要的。
1.2 国内外现状
1.2.1温度测量现状
就目前国内使用温度计而言，品种繁多，应用范围也是相当的广泛，检测技术包括以下几种方法：
第一种是比较传统，生活中常用也比较常见的利用物体热障冷缩原理制成的温度计，如玻璃温度计（水银、酒精、甲苯等）、双金属温度计（温度变化，金属会因为膨胀系数的不同而产生不同程度的弯曲）、压力式温度计（能够感受温度变化的物质氮气、水银、甘油等）。第二种是发展比较早，到如今在技术也非常成熟的，利用热电效应技术制成的温度检测元件。一直被广泛使用的检测原件。第三种利用热阻效应技术制成的温度计。如热电阻测温元件、半导体测温原件和陶瓷热敏元件。第四种利用热辐射原理测温如红外测温。
压电石英频率温度计由前苏联研制成功，其测量的精度可达0.0001℃；美国标准局研制的电阻温度计25欧标准铂电阻温度计可达到0.00002℃。我国研制的石英温度传感器达到了一定的程度，其精度也可以达到0.0001℃，还有5901(STP1000)?型粘贴式测温片，其静态测温精度0.0005℃.测温未来发展重点在于扩展检测范围，扩大测温对象，发展更加新颖实用产品，可以适应各种特殊环境下测温，在显示上数字化，可以进行跟容易的进行标定做到跟进一步的自动化程度。随着各种技术的飞速发展和交融，测温仪表的功能在未来变得多样化或者更加的集成，也愈发的智能。
1.2.2无线通信技术
信息化的时代最离不开的就是无线通信技术，无线通信技术因许多技术的发展也得到了大大的提升。无线通信技术不像物理线路需要大量的人力和财力去铺设，物理线路会造成资源的浪费。无线通信对适应环境变化的能力强，比如一些高温测温中，对物理线路耐温的要求就提高了不止一个档次，而高温对无线的影响就不是特别大，对于故障的诊断也是非常方便的。当前比较流行的技术有RFID、GPRS、Bluetooth、WiFi、IrDA、UWB、ZigBee和NFC。其未来的发展会向着宽带化、信息个人化、核心网络一体化、接入方式多样化、通信技术的结构变革等方面进行。
2 ZigBee无线传感器网络
2.1 ZigBee技术概述
ZigBee技术在通信协议IEEE 802.15.4的推动下，不仅在工业、农业、军事、环境、医疗等传统领域取得了成功的应用，在未来其应用可能涉及人类日常生活和社会生产活动的所有领域，真正实现无处不在的网络。它是一种无线连接，在目前技术发展下，ZigBee无线通信技术主要使用3个频段，如下表：
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