水环境无线监测系统软件设计(附件)
工业不断发展、人口不断增长，使得生活用水、工业用水受到越来越大的挑战，水量减少，水质变差。我国由于技术相对落后，对于支流、乡镇及广大农村地区依旧不能够进行大范围的水环境监测，水污染情况和污水排放问题得不到很好的解决。因此，推广成本适中符合水环境监测要求的产品迫在眉睫。本设计采用了STC12C605AS2单片机为中央处理器，进行数据采集、分析、传输和报警。对电导率TDS传感器、酸度检测传感器、DS18B20温度传感器和超声波传感器发送指令，进行水环境中电导率、酸度、水位、水温这四种重要参数的数据采集。采集完毕后，数据传输到单片机进行数据分析与处理，转化到常规单位进行显示（例如温度传感器采集的是二进制，要转化到温度直观显示），同时判断数据是否超过水环境初始值设定。将数据通过串口传输到BT06蓝牙模块，蓝牙模块传输到手机客户端进行实时显示，数据超标会报警显示。关键词 水环境监测，单片机，传感器技术，无线通信技术
目 录
1 绪论1
1.1 研究背景1
1.2 国内外发展现状1
1.3 研究意义2
1.4 论文结构安排2
2 系统总体结构设计3
2.1 系统设计目标3
2.2 系统设计总结构图3
2.3 系统模块介绍4
3 软件流程图设计11
3.1 软件总流程图11
3.2 超声波传感器模块子流程图12
3.3 PH检测模块子流程图14
3.4 温度传感器模块子流程图15
3.5 蓝牙模块串口通信子流程图16
3.6 电导率串口通信子流程图19
4 软件调试过程22
结论 24
致谢 25
参考文献26
附录A 完整程序28
1 绪论
1.1 研究背景
20世纪，奇迹与危机并存。无论是工业革命，电气革命，还是世纪末的网络发展，不断给世界带来惊喜，推动生活水平提升。然而，表面的光鲜亮丽一定有背后的尖酸和痛楚。工业的发展，将大量的废弃物直接排放在了大自然中；人口增加，土地的不断开垦，使得树 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
木遭到砍伐。同时，在二战以后，因为医疗行业的崛起，同时各国政府对二胎政策的扶持，全球人口在不断增多，产生的生活垃圾绝大多数采用掩埋的方式处理，污染了土地。大自然是有一定的自净能力，一直对大自然的索取，入不敷出，雾霾、酸雨、流感等自然问题相继出现，尤其是八大公害事件，受到了全世界的关注。种种问题的出现使得人类开始反省，沉思，污染问题开始得到重视，对控制和改善环境技术的投入逐年提升，尤其是进入了21世纪后，更是一度成为持续发展、为子孙谋福利的关键。
1.2 国内外发展现状
中国，作为发展中国家的领头羊，在几十年中，由于工业不断发展、医疗技术提升、基础设施的建设、人口的不断增加，生活用水、工业用水受到越来越大的挑战，水量减少，水质变差[1]，加大水环境监测，在根本上控制水环境。尤其是在中国经济腾飞后的近几前，国民对水环境更加重视了，国家也大力投入，将主要河流进行了监测。对于支流、城镇，和广大农村地区，仍然没有设施可以对水环境进行监测，企业将污水随意排放的行为得不到改善，水环境污染得不到很好的监测。水污染状况和水环境监测不同步，水环境监测需要更大技术投入[2,3]。
近几年来，水环境监测在我国受到重视，监测技术也有了很大的进步。从最早的实地考察取水样，到现在的建立检查站，利用网络传输，实现辐射式的水环境监测系统[4,5]。虽然技术在不断进步，但操作简单同时低价适合普及的产品依旧没有出现。
在国外，对于水环境的监测起步早，技术也比较成熟。起步阶段都相同，利用人工采集水，带到工作室分析，收集数据进行分析并采取行动。信息滞后和方式老套，不断加大资金投入，开发出了水质移动监测系统和水质自动监测系统。
水质移动监测系统是为了解觉偏远地区水样搜集困难而研制出来的[6,7]。该技术主要利用监测小车作为传输模块，同时建立起便捷水质监测实验室，对水环境快速检测，节省了时间，最后使用GPS技术，实时将测量出的数据传输。
水质自动监测系统普遍被使用在研究水自静功能的试验中。在一片区域中，放入若干装置，实时的监测该水域中不同地点、不同环境参数下水质的实时变化，随后传送到统一的数据中心，让工作人员观察分析[8]。
1.3 研究意义
相较于国外，我国由于技术的相对落后，对于支流、乡镇及广大农村地区依旧不能进行大范围的普及，水污染情况和污水排放问题得不到很好的解决。与此同时，对于已经建立的监测站点，由于各个子系统之间合作与整合的不够完善，在水环境预警上还需有待加强[9]。因此，推广和普及智能化、自动化以及成本适中符合水环境监测要求的产品迫在眉睫。由此可知，本次毕业设计的研究内容有很强的实用意义。同时，20世纪以来，大规模集成电路的发展，单片机等控制器件的普及，为设计增添了可行性，普及水环境监测设备将变为现实[10]。
本设计采用了单片机为中央处理器，成本低，使用传感器技术，对水环境中电导率、酸度、水位、水温这四种最重要的参数进行实时的检测[11]。软件部分使用C语言，将每个模块都分开编写，然后用主函数调用[12,13]。移植性强，有利于后期的调试，灵活性高便于改进和扩充，降低了难度。调试工具性强，写入的程序紧凑容易理解，效率高。在检测到数据后发送给单片机处理，最后通过BT06蓝牙模块发送到手机客户端显示，实现了实时监控的目的。在水环境发生变化超过标准指标后，中央处理器会发送报警信号，手机端接受显示，让工作人员及时处理。
1.4 论文结构安排
本设计分为硬件和软件两部分，对水环境中水温、水位、电导率和PH值的参数采集并进行判断是否超标，通过蓝牙无线传输到手机客户端实时显示，在超标时进行报警显示，实现水环境无线监测系统设计。本文着重介绍软件部分，包括绪论、系统总体结构设计、系统子模块介绍、软件流程图设计、调试、总结、致谢七部分。第一章绪论中，主要叙述研究背景与意义，说明本设计的设计初衷与原因。第二章到第五章是文章主体，介绍设计思路与设计难点。由浅入深，让读者对水环境无线监测系统软件部分有一个明确的认识。
2 系统总体结构设计
2.1 系统设计目标
本系统以单片机为主控单元，利用无线通信技术、传感器技术和集成技术，实现对水位、水温、电导率、酸度进行监侧。将采集的数据传输给单片机后，利用算法计算出需要的数据。通过无线通信技术向手机客户端发送水质信息。
具体设计需要达到的要求和实现的功能如下：
（1）检测水环境中的PH值，即酸度。
（2）检测水环境中水的温度。
目 录
1 绪论1
1.1 研究背景1
1.2 国内外发展现状1
1.3 研究意义2
1.4 论文结构安排2
2 系统总体结构设计3
2.1 系统设计目标3
2.2 系统设计总结构图3
2.3 系统模块介绍4
3 软件流程图设计11
3.1 软件总流程图11
3.2 超声波传感器模块子流程图12
3.3 PH检测模块子流程图14
3.4 温度传感器模块子流程图15
3.5 蓝牙模块串口通信子流程图16
3.6 电导率串口通信子流程图19
4 软件调试过程22
结论 24
致谢 25
参考文献26
附录A 完整程序28
1 绪论
1.1 研究背景
20世纪，奇迹与危机并存。无论是工业革命，电气革命，还是世纪末的网络发展，不断给世界带来惊喜，推动生活水平提升。然而，表面的光鲜亮丽一定有背后的尖酸和痛楚。工业的发展，将大量的废弃物直接排放在了大自然中；人口增加，土地的不断开垦，使得树 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: &351916072&
木遭到砍伐。同时，在二战以后，因为医疗行业的崛起，同时各国政府对二胎政策的扶持，全球人口在不断增多，产生的生活垃圾绝大多数采用掩埋的方式处理，污染了土地。大自然是有一定的自净能力，一直对大自然的索取，入不敷出，雾霾、酸雨、流感等自然问题相继出现，尤其是八大公害事件，受到了全世界的关注。种种问题的出现使得人类开始反省，沉思，污染问题开始得到重视，对控制和改善环境技术的投入逐年提升，尤其是进入了21世纪后，更是一度成为持续发展、为子孙谋福利的关键。
1.2 国内外发展现状
中国，作为发展中国家的领头羊，在几十年中，由于工业不断发展、医疗技术提升、基础设施的建设、人口的不断增加，生活用水、工业用水受到越来越大的挑战，水量减少，水质变差[1]，加大水环境监测，在根本上控制水环境。尤其是在中国经济腾飞后的近几前，国民对水环境更加重视了，国家也大力投入，将主要河流进行了监测。对于支流、城镇，和广大农村地区，仍然没有设施可以对水环境进行监测，企业将污水随意排放的行为得不到改善，水环境污染得不到很好的监测。水污染状况和水环境监测不同步，水环境监测需要更大技术投入[2,3]。
近几年来，水环境监测在我国受到重视，监测技术也有了很大的进步。从最早的实地考察取水样，到现在的建立检查站，利用网络传输，实现辐射式的水环境监测系统[4,5]。虽然技术在不断进步，但操作简单同时低价适合普及的产品依旧没有出现。
在国外，对于水环境的监测起步早，技术也比较成熟。起步阶段都相同，利用人工采集水，带到工作室分析，收集数据进行分析并采取行动。信息滞后和方式老套，不断加大资金投入，开发出了水质移动监测系统和水质自动监测系统。
水质移动监测系统是为了解觉偏远地区水样搜集困难而研制出来的[6,7]。该技术主要利用监测小车作为传输模块，同时建立起便捷水质监测实验室，对水环境快速检测，节省了时间，最后使用GPS技术，实时将测量出的数据传输。
水质自动监测系统普遍被使用在研究水自静功能的试验中。在一片区域中，放入若干装置，实时的监测该水域中不同地点、不同环境参数下水质的实时变化，随后传送到统一的数据中心，让工作人员观察分析[8]。
1.3 研究意义
相较于国外，我国由于技术的相对落后，对于支流、乡镇及广大农村地区依旧不能进行大范围的普及，水污染情况和污水排放问题得不到很好的解决。与此同时，对于已经建立的监测站点，由于各个子系统之间合作与整合的不够完善，在水环境预警上还需有待加强[9]。因此，推广和普及智能化、自动化以及成本适中符合水环境监测要求的产品迫在眉睫。由此可知，本次毕业设计的研究内容有很强的实用意义。同时，20世纪以来，大规模集成电路的发展，单片机等控制器件的普及，为设计增添了可行性，普及水环境监测设备将变为现实[10]。
本设计采用了单片机为中央处理器，成本低，使用传感器技术，对水环境中电导率、酸度、水位、水温这四种最重要的参数进行实时的检测[11]。软件部分使用C语言，将每个模块都分开编写，然后用主函数调用[12,13]。移植性强，有利于后期的调试，灵活性高便于改进和扩充，降低了难度。调试工具性强，写入的程序紧凑容易理解，效率高。在检测到数据后发送给单片机处理，最后通过BT06蓝牙模块发送到手机客户端显示，实现了实时监控的目的。在水环境发生变化超过标准指标后，中央处理器会发送报警信号，手机端接受显示，让工作人员及时处理。
1.4 论文结构安排
本设计分为硬件和软件两部分，对水环境中水温、水位、电导率和PH值的参数采集并进行判断是否超标，通过蓝牙无线传输到手机客户端实时显示，在超标时进行报警显示，实现水环境无线监测系统设计。本文着重介绍软件部分，包括绪论、系统总体结构设计、系统子模块介绍、软件流程图设计、调试、总结、致谢七部分。第一章绪论中，主要叙述研究背景与意义，说明本设计的设计初衷与原因。第二章到第五章是文章主体，介绍设计思路与设计难点。由浅入深，让读者对水环境无线监测系统软件部分有一个明确的认识。
2 系统总体结构设计
2.1 系统设计目标
本系统以单片机为主控单元，利用无线通信技术、传感器技术和集成技术，实现对水位、水温、电导率、酸度进行监侧。将采集的数据传输给单片机后，利用算法计算出需要的数据。通过无线通信技术向手机客户端发送水质信息。
具体设计需要达到的要求和实现的功能如下：
（1）检测水环境中的PH值，即酸度。
（2）检测水环境中水的温度。
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