基于單片機(jī)的水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

摘要在經(jīng)濟(jì)技術(shù)快速發(fā)展的現(xiàn)代中國(guó)社會(huì)，社會(huì)生活的快捷方便使得人們的生活水平愈來(lái)愈高，人們的生活質(zhì)量和前進(jìn)的動(dòng)力越來(lái)越在智能便利方面體現(xiàn)出來(lái)。水作為人類必不可少東西，水質(zhì)的一個(gè)好壞很大程度上會(huì)影響一個(gè)人的身體健康程度。而目前水資源情況不容樂(lè)觀，水源污染已成為社會(huì)密切關(guān)注的話題，而傳統(tǒng)人工測(cè)量或者肉眼觀察是困難且不是行之有效的方法，因此基于智能檢測(cè)技術(shù)的水質(zhì)檢測(cè)設(shè)備開(kāi)發(fā)刻不容緩。本次課題設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)采用單片機(jī)技術(shù)對(duì)飲用水的水質(zhì)進(jìn)行智能，主要通過(guò)主控模板、交互模板選擇然后利用總原理框架對(duì)系統(tǒng)硬件軟件精心設(shè)計(jì)準(zhǔn)確的檢測(cè)和判斷。采用變光型濁度傳感器和A/D轉(zhuǎn)換芯片完成了對(duì)于水質(zhì)數(shù)據(jù)的一個(gè)采集和處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于水質(zhì)的實(shí)時(shí)檢測(cè)和結(jié)果顯示。經(jīng)過(guò)多次系統(tǒng)測(cè)試驗(yàn)證，本次設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)于家庭飲用水資源的水質(zhì)數(shù)據(jù)采集檢測(cè)達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，可基本實(shí)現(xiàn)對(duì)于飲用水資源的水質(zhì)檢測(cè)。關(guān)鍵詞：?jiǎn)纹瑱C(jī)；濁度傳感器；水源污染緒論研究背景中國(guó)雖然說(shuō)是地大物博的國(guó)家，但是水資源的分布很分散，因?yàn)槿祟愃斐傻母鞣N環(huán)境污染問(wèn)題，包括水資源已經(jīng)受到很嚴(yán)重的污染。這些環(huán)境的污染導(dǎo)致了各種問(wèn)題，最大的問(wèn)題是波及到人類的健康生活。在這些問(wèn)題下引起了社會(huì)對(duì)污染的重視，其中包括了水污染的控制。因?yàn)榧儍舻乃Y源再生起來(lái)太過(guò)于長(zhǎng)久，所以該如何處理廢水將有效的幫助我們解決這些問(wèn)題，要想把廢水處理首先要檢測(cè)廢水。在這基礎(chǔ)上本次設(shè)計(jì)研究的就是水質(zhì)的檢測(cè)，如廢水中含有什么會(huì)產(chǎn)生污染，還有其含量等等。水是生命源泉，從各種資料當(dāng)中可以知道水對(duì)于人類的重要性，地球上很大一部分雖然是水但是能夠真正用到的水資源卻有限，面臨當(dāng)今社會(huì)各種水資源因?yàn)楦鞣N問(wèn)題被破壞，保護(hù)好水資源是當(dāng)今社會(huì)不可忽略的一個(gè)問(wèn)題。由于人類的保護(hù)意識(shí)不夠再加上各種問(wèn)題導(dǎo)致了水資源污染，污染又導(dǎo)致了水資源會(huì)越來(lái)越缺乏。可以說(shuō)水是萬(wàn)物的源泉，對(duì)于生活在地球上的人來(lái)說(shuō)水資源是我們不可缺少的資源。雖然現(xiàn)在各種技術(shù)越來(lái)越發(fā)達(dá)但相反生活當(dāng)中的污染更嚴(yán)重了，所以要怎么把所擁有的技術(shù)運(yùn)用到保護(hù)水資源上也是該考慮的問(wèn)題。廢水該怎么處理，廢水中是否有對(duì)環(huán)境有重大影響的元素及其含量，直接關(guān)系到生活環(huán)境，所以在這次研究的就是關(guān)于水質(zhì)檢測(cè)的系統(tǒng)從而了解關(guān)于廢水的檢測(cè)處理。研究目的和意義現(xiàn)在水源污染已經(jīng)成為社會(huì)密切關(guān)注的話題，所以對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)成了保護(hù)水資源的一項(xiàng)重要措施，另外通過(guò)對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究，可以對(duì)監(jiān)測(cè)和測(cè)控有一個(gè)更深入的了解，尤其是在電子測(cè)控方面，應(yīng)用到電子測(cè)試的一些基本知識(shí)隨著各種傳感器技術(shù)與無(wú)線傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，基于單片機(jī)技術(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)用于社會(huì)的各界的不同行業(yè)，各種環(huán)境數(shù)據(jù)的采集以及各種采集模式能夠根據(jù)產(chǎn)品所應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行完美結(jié)合，各種硬件監(jiān)測(cè)設(shè)備在我們的生活中變得十分重要。低至家庭日常生活高至航空航天都無(wú)法離開(kāi)各種環(huán)境指標(biāo)的監(jiān)測(cè)，硬件的檢測(cè)技術(shù)與無(wú)線傳輸技術(shù)在各類型產(chǎn)品中已經(jīng)被廣泛運(yùn)用，例如生命體征監(jiān)測(cè)，智能化火災(zāi)預(yù)警、遠(yuǎn)程報(bào)警監(jiān)控設(shè)備等給人們的生活帶來(lái)非常大的便利以及提供了可靠性極高的財(cái)產(chǎn)與生命保障。本次設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)備在依靠與單片機(jī)技術(shù)這一基礎(chǔ)上，將傳感器與外圍電路配合，將感應(yīng)的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)也是非常重要的，這樣對(duì)傳感器的模數(shù)轉(zhuǎn)換器的應(yīng)用也會(huì)得到認(rèn)識(shí)上的提升，另外就是單片機(jī)的學(xué)習(xí)尤為重要，可以豐富自己的設(shè)計(jì)能力和單片機(jī)程序語(yǔ)言的設(shè)計(jì)能力。國(guó)內(nèi)外水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀國(guó)外水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀對(duì)于水質(zhì)監(jiān)測(cè)傳統(tǒng)的方法就是現(xiàn)場(chǎng)取樣，然后使用化學(xué)反應(yīng)的方法檢測(cè)水源水質(zhì)狀況，由于人工檢測(cè)不可避免的會(huì)帶來(lái)操作誤差，隨著技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了機(jī)器檢測(cè)。早期的機(jī)器檢測(cè)就是攜帶機(jī)器對(duì)于需要檢測(cè)的水質(zhì)，可通過(guò)機(jī)器快速得到檢測(cè)結(jié)果，但是這種方法出現(xiàn)了很多缺點(diǎn)。檢測(cè)數(shù)據(jù)參數(shù)單一同時(shí)無(wú)法連網(wǎng)數(shù)據(jù)難以共享，這就造成數(shù)據(jù)匯總帶來(lái)很多麻煩。若水源突然變壞或者水質(zhì)參數(shù)出現(xiàn)異常而無(wú)法及時(shí)得到最新水質(zhì)數(shù)據(jù)。這將導(dǎo)致水源只能先污染后治理，往往帶來(lái)嚴(yán)重的污染，才會(huì)引起相關(guān)部門的注意，到最后成了難以解決的重大污染而聽(tīng)之任之的做法，給環(huán)境帶來(lái)巨大的危害[1]。鑒于此，世界各國(guó)都在采取積極的應(yīng)對(duì)方案，結(jié)合嵌入式技術(shù)為核心，結(jié)合化學(xué)方法原理，以傳感器檢測(cè)為依托結(jié)合單片機(jī)應(yīng)用，為水源水質(zhì)高效檢測(cè)提供了重要手段。當(dāng)前世界很多國(guó)家都建立了水質(zhì)在線自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)WPMS(WaterPollutionMonitoringSystem)。WPMS有一個(gè)中心控制站控制若干個(gè)子基站，子基站可建立連接組成一個(gè)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，可隨時(shí)準(zhǔn)確檢測(cè)該地區(qū)水質(zhì)狀況。當(dāng)然不同國(guó)家建立的系統(tǒng)，采用的設(shè)備、建設(shè)費(fèi)用、技術(shù)方法和管理模式等方法均有所不同[2]。對(duì)于水源方面問(wèn)題，發(fā)達(dá)國(guó)家較早注意到這一點(diǎn)，例如部分發(fā)達(dá)國(guó)家像美和歐洲等國(guó)家，從1970年開(kāi)始，便陸續(xù)建立了各自的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，在水質(zhì)監(jiān)測(cè)方面一直處于世界領(lǐng)先地位。美國(guó)是世界上最先開(kāi)始，將水源保護(hù)提高到國(guó)家法律層面并出臺(tái)水源保護(hù)法的國(guó)家之一[3]。20世紀(jì)中期美國(guó)在全國(guó)建立6000多個(gè)關(guān)于環(huán)境方面的檢測(cè)點(diǎn)，其中一部分是關(guān)于水質(zhì)檢測(cè)點(diǎn)，到了1975年，各檢測(cè)點(diǎn)可以連網(wǎng)，組成了國(guó)家水質(zhì)監(jiān)測(cè)網(wǎng)，對(duì)于河流水質(zhì)、地表水、地下水質(zhì)等自動(dòng)監(jiān)測(cè)[4]。20世紀(jì)中期，日本也相繼開(kāi)展水質(zhì)監(jiān)測(cè)設(shè)計(jì)，并開(kāi)發(fā)出了一套完整的水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)方案[5]。各國(guó)都在積極采集分析水源數(shù)據(jù)，各國(guó)都建立了以水質(zhì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)及其特定參數(shù)的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，歐美多國(guó)近年來(lái)，都在大力研究水質(zhì)監(jiān)測(cè)方法，改善監(jiān)測(cè)技術(shù)，使水質(zhì)監(jiān)測(cè)更加準(zhǔn)確，更加普及[6]。國(guó)內(nèi)水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀目前，發(fā)展中國(guó)家普遍面臨著水質(zhì)緊缺性現(xiàn)狀，制約著發(fā)展中國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，一方面儲(chǔ)水量少，一方面水污染在逐漸的加重，發(fā)展中國(guó)家為了發(fā)展本國(guó)經(jīng)濟(jì)，常常忽略環(huán)境保護(hù)，尤其水源方面污染在逐漸加重。近年來(lái)，環(huán)境污染帶來(lái)的問(wèn)題越來(lái)越多，已影響到人們的生活，不得不引起國(guó)家的注意，對(duì)于污染如何有效治理、如何使用有效監(jiān)控技術(shù)和有效的分析預(yù)防成為各國(guó)政府的首要任務(wù)。針對(duì)我國(guó)目前環(huán)境水質(zhì)現(xiàn)狀問(wèn)題大大超出我們的想象，我國(guó)面臨著多地區(qū)環(huán)境污染形勢(shì)相當(dāng)嚴(yán)峻[7]。水質(zhì)遭到嚴(yán)重破壞，不合格的劣質(zhì)水分布全國(guó)各地，不經(jīng)過(guò)高效的過(guò)濾設(shè)備，很難供人生活。我國(guó)水質(zhì)監(jiān)測(cè)較發(fā)達(dá)國(guó)家起步晚，總的來(lái)說(shuō)，許多地方企業(yè)保護(hù)水源意識(shí)淡薄，為了追求一時(shí)的經(jīng)濟(jì)效益，減少投入購(gòu)買污水處理設(shè)備，常常將工廠使用過(guò)的水排放環(huán)境中去，雖然現(xiàn)在很多企業(yè)設(shè)置排污監(jiān)測(cè)儀器，環(huán)保部門具有監(jiān)測(cè)到企業(yè)排污量收取排污費(fèi)用，這樣一方面造成只要交錢就可以排放污水的意識(shí)，另一方面監(jiān)測(cè)儀器簡(jiǎn)單，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)不準(zhǔn)，監(jiān)測(cè)參數(shù)少，對(duì)于排放的污水很難做到全面的監(jiān)測(cè)衡量。政府部門發(fā)現(xiàn)這樣只治標(biāo)不治本的做法，不能長(zhǎng)久下去，與當(dāng)前國(guó)家所提倡的可持續(xù)發(fā)展相違背。我國(guó)早期的建立的水污染監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)立在黃浦江河流域的企業(yè)排水點(diǎn)。該系統(tǒng)得已實(shí)際的運(yùn)行，標(biāo)志著我國(guó)進(jìn)入水質(zhì)監(jiān)測(cè)的智能化時(shí)代，對(duì)我國(guó)水質(zhì)監(jiān)測(cè)上升了一個(gè)新的高度，同時(shí)也為我國(guó)在這一方面提供了寶貴的理論經(jīng)驗(yàn)[8]。我國(guó)相繼在一些大城市建立了水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)無(wú)需人工操作的自動(dòng)實(shí)時(shí)在線可長(zhǎng)時(shí)間監(jiān)測(cè)，隨著大規(guī)模的推廣系統(tǒng)初具規(guī)模，國(guó)內(nèi)的監(jiān)測(cè)設(shè)備使用量在不斷的增加，這大大提高了工作效率和解放了人力，但是系統(tǒng)使用的一些傳感器、嵌入式芯片和專業(yè)性通信方式和上位機(jī)還是靠國(guó)外進(jìn)口，不能對(duì)于國(guó)內(nèi)檢測(cè)水源環(huán)境設(shè)計(jì)出符合實(shí)際情況的儀器，所以在系統(tǒng)工作時(shí)出現(xiàn)故障情況時(shí)有發(fā)生，導(dǎo)致水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)數(shù)據(jù)出現(xiàn)偶爾的錯(cuò)誤，嚴(yán)重影響了檢測(cè)數(shù)據(jù)的正確性和可靠性，同時(shí)對(duì)于監(jiān)測(cè)設(shè)備不能與多部門聯(lián)網(wǎng)，檢測(cè)數(shù)據(jù)不能及時(shí)共享，為此，國(guó)家在逐漸的建立更加完備的系統(tǒng)，從1999年開(kāi)始，國(guó)家環(huán)保部門開(kāi)始在淮河流域、長(zhǎng)江流域和珠江三角洲區(qū)域等多地建立水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)站點(diǎn)，通過(guò)衛(wèi)星通信將檢測(cè)數(shù)據(jù)上傳至國(guó)家監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中心，首次實(shí)現(xiàn)國(guó)內(nèi)多地區(qū)聯(lián)網(wǎng)[9]。當(dāng)前國(guó)內(nèi)水質(zhì)在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分為遠(yuǎn)程服務(wù)器和檢測(cè)終端兩部分，上位機(jī)服務(wù)器是基于聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接收監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)和應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)軟件，下位基站基于聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)平臺(tái)結(jié)合傳感器對(duì)水質(zhì)參數(shù)數(shù)據(jù)的檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成[10]。從系統(tǒng)運(yùn)行整體來(lái)看，這種系統(tǒng)存在一些弊端：首先，下位監(jiān)測(cè)點(diǎn)系統(tǒng)中通過(guò)外拉電線對(duì)設(shè)備供電，一旦出現(xiàn)意外停電，設(shè)備就處于癱瘓狀態(tài)，無(wú)法正常工作。其二，信通信道單一，通信費(fèi)用高，一旦網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)異常，數(shù)據(jù)就終止發(fā)送，有線的數(shù)據(jù)傳輸，增加了布線成本和通信費(fèi)用。其三，數(shù)據(jù)儲(chǔ)存量小，需要定期刪除以前的保存數(shù)據(jù)來(lái)保存新的數(shù)據(jù)，不利用數(shù)據(jù)長(zhǎng)時(shí)間留存[11]。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)：一是下位機(jī)單片機(jī)采集數(shù)據(jù)系統(tǒng)封裝小，可由太陽(yáng)能電池進(jìn)行供電，由于STM32功率小，性能高，可長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定工作[12]。二是上位機(jī)利用C#開(kāi)發(fā)的軟件，更加方便管理人員操作[13]。四是通過(guò)SQL數(shù)據(jù)庫(kù)，對(duì)采集數(shù)據(jù)可以長(zhǎng)時(shí)間保存和C#軟件緊密結(jié)合，大大提高了開(kāi)發(fā)速度和為管理操作人員提供簡(jiǎn)潔易懂的人機(jī)交互界面，提高管理水平和工作效率[14]。五是系統(tǒng)擴(kuò)展性，本系統(tǒng)后期可進(jìn)行水質(zhì)元素（氮、氧、碳元素及其化合物）成分定量分析，增加系統(tǒng)監(jiān)測(cè)的完整性和高效性[15]。研究主要工作本次基于單片機(jī)的水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要通過(guò)硬件與軟件的聯(lián)合開(kāi)發(fā)才能實(shí)現(xiàn)基本的數(shù)據(jù)采集與傳輸要求，在此過(guò)程中要進(jìn)行相關(guān)硬件與軟件的開(kāi)發(fā)流程：1.硬件電路設(shè)計(jì)：通過(guò)相關(guān)資料的研究，選擇出適合本系統(tǒng)的各個(gè)硬件組成部分，再對(duì)各硬件部分進(jìn)行對(duì)比與討論，進(jìn)而選擇出最適合本系統(tǒng)的硬件傳感器、顯示器。再根據(jù)自己所選擇的硬件模塊，通過(guò)論文、論壇、相關(guān)電子類書(shū)籍等途徑進(jìn)行電路設(shè)計(jì)與搭建的學(xué)習(xí)。2.模塊實(shí)驗(yàn)調(diào)試在完成硬件模塊的選擇以及電路的搭建之后，通過(guò)不同的軟件編程對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行初始化工作，完成對(duì)應(yīng)的檢測(cè)工作，確定各硬件模塊工作正常。論文結(jié)構(gòu)安排本文的內(nèi)容分為六個(gè)章節(jié)。第一章緒論，介紹了本設(shè)計(jì)的研究背景和目的意義，然后從國(guó)內(nèi)外本課題的發(fā)展現(xiàn)狀作了概述，分析當(dāng)前使用的系統(tǒng)的不足和本設(shè)計(jì)的改進(jìn)后的優(yōu)點(diǎn)，最后針對(duì)全文每一章節(jié)研究?jī)?nèi)容和組織結(jié)構(gòu)做了概括總結(jié)。第二章系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，介紹了系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)及各個(gè)部分的方案優(yōu)缺點(diǎn)討論進(jìn)而選擇最后使用的方案。第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，論述了系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)模塊進(jìn)行具體性能以及各個(gè)部分的硬件設(shè)計(jì)電路圖與電路設(shè)計(jì)原理。第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)，在完成硬件各模塊的選擇的基礎(chǔ)上，選擇合適的編譯軟件以及相應(yīng)編程語(yǔ)言的介紹并簡(jiǎn)述軟件邏輯工作流程，通過(guò)對(duì)編譯環(huán)境的搭建和系統(tǒng)架構(gòu)的選擇，來(lái)一步步的測(cè)試調(diào)試。第五章系統(tǒng)性能測(cè)試。將硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，對(duì)系統(tǒng)的整體的工作過(guò)程進(jìn)行測(cè)試。

系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)本章主要介紹系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)時(shí)主體思路及各模塊選型及總原理框架?？傇O(shè)計(jì)方案設(shè)計(jì)本次基于單片機(jī)的水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)主要使用單片機(jī)及少數(shù)外圍原器件再配合外加的數(shù)據(jù)測(cè)量傳感器構(gòu)成的水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，大大簡(jiǎn)化了內(nèi)部電路的結(jié)構(gòu)，把各種處理功能放在單片機(jī)內(nèi)，功能強(qiáng)大，再加上單片機(jī)可編程使得系統(tǒng)更加靈活，并且外接電路簡(jiǎn)單而且成本低。本系統(tǒng)以51系列AT89C52單片機(jī)為控制核心，對(duì)水源進(jìn)行采集，再通過(guò)變光型濁度傳感器對(duì)采集到的水源進(jìn)行處理產(chǎn)生模擬信號(hào)，之后再通過(guò)模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)變之后的信號(hào)再傳給單片機(jī)，單片機(jī)接收到信號(hào)之后進(jìn)行處理后再顯示模塊進(jìn)行顯示，利用單片機(jī)智能控制來(lái)實(shí)現(xiàn)最終的水質(zhì)監(jiān)測(cè)的功能。為了方便系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)和研究，主要的研究?jī)?nèi)容可以分為以下幾個(gè)方面：（1）選擇濁度傳感器，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水質(zhì)的渾濁度以及光線強(qiáng)度。（2）圍繞單片機(jī)進(jìn)行相關(guān)邏輯模塊銜接處理，完成本系統(tǒng)的主要工作。（3）設(shè)計(jì)AD轉(zhuǎn)換電路，對(duì)于濁度傳感器測(cè)量的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能處理的數(shù)字信號(hào)。（4）設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)顯示電路，將濁度傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)顯示出來(lái)供用戶查看。主控模塊的選擇在此設(shè)計(jì)中，有兩個(gè)選項(xiàng)可以選擇主控制模塊：解決方案1：使用STM32系列微控制器。該內(nèi)核使用由ARM生產(chǎn)和開(kāi)發(fā)的Cortex-M3內(nèi)核，并且屬于ARM系列，能夠與要的進(jìn)行各種微信號(hào)的處理，由于其特殊的處理芯片選擇，能夠?qū)τ诟髂K的具體操作進(jìn)行高效的回應(yīng)。高效干擾保護(hù)和高穩(wěn)定性是本芯片最主要的特點(diǎn)。由于具有占據(jù)很高市場(chǎng)份額，快速發(fā)展和很高利用率的一系列優(yōu)點(diǎn)，該單片機(jī)具有大量數(shù)據(jù)，非常適合開(kāi)發(fā)人員。解決方案2：使用AT89C52微控制器。AT89C52微控制器是基于52核心設(shè)計(jì)的微控制器。AT89C52微控制器還具有豐富的內(nèi)部資源和異步串行通信接口，可用于本設(shè)計(jì)中.AT89C52微控制器的功耗較低，適用于智能家居設(shè)備。AT89C52單片機(jī)可以存儲(chǔ)8，000個(gè)字節(jié)的程序，并且此設(shè)計(jì)可能需要控制功耗，但是它的要求不是很高。上述兩種類型的微控制器相比，兩種類型的微控制器都具有設(shè)計(jì)優(yōu)勢(shì)，但是AT89C52微控制器具有更高的成本效益，并且AT89C52微控制器的處理能更適合本次系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。因此在多種因素以及我們系統(tǒng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的健壯性以及高效性我們選擇通過(guò)AT89C52作為主邏輯處理系統(tǒng)。交互模塊的選擇由于本系統(tǒng)要進(jìn)行感應(yīng)信號(hào)測(cè)量的計(jì)數(shù)值顯示，所以要選擇合適的顯示模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的顯示，顯示功能又稱為人機(jī)交互功能，在系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)中是必不可少的一部分，它能夠提供給用戶對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)最直觀的顯示。目前市場(chǎng)上顯示模塊的種類可以說(shuō)是琳瑯滿目，所以本系統(tǒng)在設(shè)的過(guò)程有以下三種方案。方案一：數(shù)碼管。數(shù)碼管是人們?cè)谶M(jìn)行數(shù)字顯示時(shí)最常用的模塊之一，其內(nèi)部集成8段發(fā)光二極管，這8段二極管可以通過(guò)共陽(yáng)極連接或者共陰極連接，用戶可以通過(guò)操控這8段發(fā)光二極管進(jìn)而組成自己想要顯示的字符，操作簡(jiǎn)單，且電流消耗小，缺點(diǎn)是其顯示位數(shù)較少，想要增加顯示字符數(shù)比較浪費(fèi)單片機(jī)的I/O口資源，或者選擇采用鎖存器等數(shù)據(jù)處理單元，增加系統(tǒng)的成本。方案二：LCD。LCD是一種液晶顯示屏，目前常見(jiàn)的種類有LCD1602，LCD12864等，它的優(yōu)點(diǎn)在于顯示能力強(qiáng)大，可以根據(jù)軟件編程對(duì)每個(gè)字符的顯示位置進(jìn)行更改，這一特點(diǎn)使得用戶能夠充分利用LCD的顯示資源，同時(shí)LCD一般采用并行串口通訊方式，能夠顯示通過(guò)取模軟件所生成的大部分字符，而且LCD還可以通過(guò)外圍電路手動(dòng)控制顯示的對(duì)比度、亮度等，是目前使用比較廣泛的顯示器。方案三：OLED顯示屏。OLED是一種新型的顯示方案，在顯示時(shí)無(wú)需使用背光源、其具有對(duì)比度高、體積輕薄等先進(jìn)優(yōu)點(diǎn)，是目前平面顯示器的新興技術(shù)，一般通過(guò)IIC或者SPI通訊方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，具有更新速度快、溫度范圍廣等優(yōu)良特性，而且OLED是十分省電的。缺點(diǎn)就是在進(jìn)行OLED顯示設(shè)計(jì)時(shí)，由于其并不具備背光功能，所以其在沒(méi)有任何程序進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的時(shí)候是沒(méi)有任何顯示的，所以在進(jìn)行基于OLED顯示系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，很容易遇見(jiàn)OLED不顯示內(nèi)容的情況，而對(duì)于這種情況我們又不能清楚的排查是其硬件或者軟件原因，有可能會(huì)導(dǎo)致開(kāi)發(fā)進(jìn)度的緩慢進(jìn)行。綜合以上幾種方案的優(yōu)缺點(diǎn)，我們最終選擇LCD作為本系統(tǒng)的顯示模塊，因?yàn)長(zhǎng)CD是一款能夠做到多個(gè)參數(shù)調(diào)節(jié)的顯示器，我們可以根據(jù)系統(tǒng)的不同應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)LCD的對(duì)比度、亮度等進(jìn)行調(diào)節(jié)，而且本系統(tǒng)所需要顯示的參數(shù)并不復(fù)雜，以LCD的顯示能力完全可以完成本系統(tǒng)的顯示功能。在進(jìn)行對(duì)本系統(tǒng)需要顯示的參數(shù)分析后，決定使用LCD1602作為顯示模塊。LCD1602是一款16x2的顯示液晶屏，可以通過(guò)外部引腳對(duì)其對(duì)比度以及亮度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使用并行串口通訊方式傳輸數(shù)據(jù)，且基于AT89C52的LCD1602顯示程序是目前嵌入式行業(yè)的入門程序，我們可以很容易的獲取相關(guān)顯示資料，而且LCD1602具有較小的體積，能夠減小系統(tǒng)的整體重量，提升產(chǎn)品的便利性?？傇砜蚣軋D本次基于單片機(jī)的水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)以52單片機(jī)為主控板，外接渾濁度傳感器對(duì)水質(zhì)的渾濁度和光照強(qiáng)度實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，采用ADC0832將傳感器測(cè)量出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可以識(shí)別處理的數(shù)字信號(hào)得到渾濁度和光照強(qiáng)度數(shù)值，再通過(guò)顯示屏顯示出來(lái)。功能模塊圖如下圖所示：圖2-1硬件模塊框架圖本章小結(jié)本章節(jié)介紹了本次課題設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)方案及各個(gè)部分的方案優(yōu)缺點(diǎn)討論進(jìn)而選則最后使用的方案。通過(guò)分析整個(gè)系統(tǒng)所需要實(shí)現(xiàn)的基本主控模塊，數(shù)據(jù)測(cè)量模塊、硬件控制、硬件檢測(cè)模塊等技術(shù)產(chǎn)品的選擇，并按照系統(tǒng)所需要的技術(shù)指標(biāo)對(duì)各模塊進(jìn)行對(duì)比選擇出最合適的模塊并簡(jiǎn)述整體的工作流程，最后對(duì)于整體設(shè)計(jì)的一個(gè)硬件框架進(jìn)行了描述。

系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)本章主要介紹系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)過(guò)程，選擇主控模板、光照采集模板、濁度傳感器模塊以及顯示模塊。主控模塊主控模塊采用的是AT89C52單片機(jī)以及其外部晶振電路與復(fù)位電路組成。AT89C52是一款8位單片機(jī)，外部晶振電路的設(shè)計(jì)是為了在電路其他需要較低頻率使用的部分而進(jìn)行設(shè)計(jì)，在本系統(tǒng)中使用12Mhz與兩個(gè)30uF電容組成的并聯(lián)型晶體諧振電路，使用晶體諧振電路使得整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及準(zhǔn)確度得到較大提高。避免了在外部電路需要較低頻率時(shí)鐘時(shí)在程序內(nèi)部進(jìn)行分頻的繁瑣操作，在進(jìn)行電路的搭建時(shí)，應(yīng)注意晶振電路應(yīng)盡可能的靠近主控芯片，以免對(duì)時(shí)鐘的準(zhǔn)確性造成影響，而且能夠提高整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。晶振電路電路圖如圖3-1所示。圖3-1晶振電路對(duì)于復(fù)位電路，此電路位于每臺(tái)單片機(jī)內(nèi)用于微處理器的初始化，此電路的作用等同于對(duì)微處理器重啟，設(shè)計(jì)此電路的目的是為了防止系統(tǒng)由于操作錯(cuò)誤或者程序邏輯錯(cuò)誤導(dǎo)致死循環(huán)而準(zhǔn)備的，當(dāng)AT89C52單片機(jī)的RST被置高時(shí)，系統(tǒng)將從原始狀態(tài)重新開(kāi)始運(yùn)行，故此電路在系統(tǒng)的調(diào)試與工作過(guò)程中十分重要。復(fù)位電路電路圖如圖3-2所示。主控模塊總體電路圖如圖3-3所示。圖3-2復(fù)位電路圖3-3主控模塊電路光照采集模塊本設(shè)計(jì)中下位機(jī)的光照采集模塊使用的是光敏電阻傳感器，光敏電阻是用硫化鎘或硒化鎘等半導(dǎo)體材料制成的特殊電阻器，其工作原理是基于內(nèi)光電效應(yīng)。光照愈強(qiáng)，阻值就愈低，隨著光照強(qiáng)度的升高，電阻值迅速降低，亮電阻值可小至1KΩ以下。光敏電阻對(duì)光線十分敏感，其在無(wú)光照時(shí)，呈高阻狀態(tài)，暗電阻一般可達(dá)1.5MΩ。光敏電阻的特殊性能，隨著科技的發(fā)展將得到廣泛應(yīng)用。光敏電阻作為敏感元件對(duì)于光照的強(qiáng)弱具有明顯的特性變化，光敏電阻器是利用半導(dǎo)體的光電導(dǎo)效應(yīng)制成的一種電阻值隨入射光的強(qiáng)弱而改變的電阻器，又稱為光電導(dǎo)探測(cè)器；入射光強(qiáng)，電阻減小，入射光弱，電阻增大。還有另一種入射光弱，電阻減小，入射光強(qiáng)，電阻增大。感光電路原理圖如圖3-4。圖3-4感光電路濁度傳感器模塊濁度傳感器采用TSW-30型號(hào)，這款濁度傳感器采用光學(xué)原理，通過(guò)溶液中透光率及散射率兩個(gè)數(shù)據(jù)綜合判斷水中渾濁度情況。傳感器內(nèi)部采用紅外線對(duì)射管，光線通過(guò)一定量的水后，透過(guò)的光線越多表明水的污濁程度越清澈，反之則表明水越渾濁。另一的接收端接收的光線越多，電流越大。這款濁度傳感器有兩路輸出，分別是AO模擬量輸出，DO數(shù)字量輸出，AO則是輸出轉(zhuǎn)換后的模擬電壓量，DO輸出高低電平，高低電平取決于模塊上電位器設(shè)置的閾值，高于閾值是DO口輸出低電平，同時(shí)點(diǎn)亮模塊的led進(jìn)行提醒。渾濁度傳感器模塊可以將傳感器測(cè)量輸出的電流信號(hào)變換成電壓信號(hào)，通過(guò)單片機(jī)來(lái)進(jìn)行AD數(shù)模轉(zhuǎn)換，由于本次采用的AT89C52單片機(jī)內(nèi)部沒(méi)有帶AD轉(zhuǎn)換器，因此外接一個(gè)ADC0832的8位數(shù)模轉(zhuǎn)換器，將傳感器測(cè)量出的模擬電壓值轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓值送入單片機(jī)處理。濁度傳感器原理圖如圖3-5。圖3-5濁度傳感器顯示模塊本文選擇用的是能夠同一時(shí)刻顯示兩行多字節(jié)的LCD1602液晶顯示屏，其顯示屏能夠?qū)崿F(xiàn)多數(shù)據(jù)的同時(shí)提示以及對(duì)于用戶能夠?qū)崿F(xiàn)簡(jiǎn)單的邏輯編程，而不用實(shí)現(xiàn)其硬件多個(gè)連接口的設(shè)置，更能夠讓用戶集中思緒處理整體的邏輯交互提示工作，而不至于忽視系統(tǒng)的著重點(diǎn)。本次字符液晶可以顯示32個(gè)字符，位置地址顯示地址如表3-1所示：3-1位置顯示地址顯示字符第一行地址1H2H3H4H5H6H第二行地址0H1H2H3H4H5H6H顯示字符012··第一行地址7H8H9HAHH··第二行地址7H8H9HAHBH··通過(guò)各種電信號(hào)的處理以及總芯片的邏輯處理進(jìn)行各種不同字符的輸出控制，可以顯示不同的字符。電路原理圖如圖3-6所示。圖3-6顯示模塊本章小結(jié)本章介紹了本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)所用到的硬件模塊，分析了各個(gè)硬件模塊如主控模塊，顯示模塊，濁度傳感器模塊，光照采集模塊等模塊的硬件模塊特點(diǎn)特性和使用方法，通過(guò)對(duì)系統(tǒng)所要實(shí)現(xiàn)的技術(shù)指標(biāo)模塊進(jìn)行具體性能的介紹，同時(shí)還介紹了各個(gè)部分的硬件設(shè)計(jì)電路圖與電路設(shè)計(jì)原理。

系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在本章中系統(tǒng)采用的STC89C52單片機(jī)，擁有二十多個(gè)引腳，通過(guò)連接外部器件使形成一個(gè)電子產(chǎn)品，這套系統(tǒng)連接了顯示屏電路、報(bào)警電路、按鍵電路、感光電路和濁度檢測(cè)電路，通過(guò)連接這些電路來(lái)形成一個(gè)用主芯片52組成的基于單片機(jī)水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。軟件設(shè)計(jì)思路編寫軟件keil軟件：本程序設(shè)計(jì)軟件使用的是keil的多文件編譯集成軟件，使用keil編譯軟件的主要原因之一是它已經(jīng)提供了一個(gè)豐富的軟件庫(kù)和一個(gè)強(qiáng)大的軟件集成程序開(kāi)發(fā)工具μvision4。它提供了使用簡(jiǎn)單易于操作的windows應(yīng)用界面。通過(guò)多文件編譯代碼的方式來(lái)自動(dòng)生成16進(jìn)制的hex文件供開(kāi)發(fā)板的燒寫軟件人員進(jìn)行讀寫并將其燒錄下來(lái)到用于開(kāi)發(fā)板的硬盤或單片機(jī)上。keil軟件能將所有的工程代碼進(jìn)行分類并通過(guò)對(duì)c語(yǔ)言程序中的多文件編程的基礎(chǔ)知識(shí)，還能輕松的編寫和移植大批量關(guān)于工程的文件。編譯過(guò)程：調(diào)試器μvision4擁有一個(gè)強(qiáng)大的項(xiàng)目管理器，能夠有效的讓8051的項(xiàng)目設(shè)計(jì)過(guò)程變得簡(jiǎn)單，編寫程序時(shí)需要有以下的步驟和方法來(lái)控制它的進(jìn)行。(1)在項(xiàng)目中選擇你要?jiǎng)?chuàng)建的硬件工程，然后在項(xiàng)目中選擇與硬件相對(duì)應(yīng)的硬件工程庫(kù)。(2)在項(xiàng)目中新建一個(gè)源文件并把它重新加入到自己的項(xiàng)目中。(3)在項(xiàng)目中增加并重新配置你所選擇的應(yīng)用程序啟動(dòng)代碼。(4)對(duì)你所使用的硬件工程庫(kù)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置或者工具選項(xiàng)。仿真軟件仿真軟件介紹：本系統(tǒng)在由英國(guó)公司開(kāi)發(fā)的EDA工具Protues仿真軟件上進(jìn)行系統(tǒng)的軟硬件聯(lián)合調(diào)試實(shí)驗(yàn)，Protues是一款比較好的仿真工具，同時(shí)支持KEIL、IAR等編譯器的代碼下載與調(diào)試。仿真步驟：本實(shí)驗(yàn)是為了驗(yàn)證系統(tǒng)的軟硬件電路能夠正常運(yùn)行，能夠達(dá)到正常的濁度和光照處理以及顯示功能。在進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的過(guò)程中，需要注意元器件的擺放位置以及電器連線的規(guī)范性，可根據(jù)情況合理進(jìn)行總線連接，同時(shí)對(duì)各個(gè)模塊的擺放要求層次分明，按照數(shù)據(jù)流的順序進(jìn)行拜訪，同時(shí)不允許出現(xiàn)元器件重疊現(xiàn)象，在對(duì)傳感器進(jìn)行仿真時(shí)，要對(duì)各個(gè)模擬傳感器輸入口備注說(shuō)明文字。實(shí)驗(yàn)步驟分為以下幾步：1.將系統(tǒng)使用的元器件在庫(kù)中找到并將其放置在仿真界面上。2.將各個(gè)模塊進(jìn)行分層次布置，然后按照原理圖進(jìn)行電氣連接。3.向單片機(jī)內(nèi)燒寫系統(tǒng)程序。4.開(kāi)始仿真，觀察實(shí)驗(yàn)結(jié)果。畫(huà)圖軟件AultiumDesignerautiumdesigner(ad)這是一套專門為電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)而進(jìn)行設(shè)計(jì)的電子產(chǎn)品軟件，這款電子產(chǎn)品軟件最初的版本是由protel軟件開(kāi)發(fā)有限公司設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)的。這款電子產(chǎn)品軟件主要是運(yùn)行在auwindows操作系統(tǒng)上，因?yàn)槠渌牟僮飨到y(tǒng)不被社會(huì)公眾廣泛使用。目前該軟件主要集成了電路原理圖設(shè)計(jì)、pcb電路繪圖、連續(xù)電路仿真和原理圖編輯等多種設(shè)計(jì)技術(shù)，采用的主要是電路邏輯拓?fù)渥詣?dòng)原理圖布線和設(shè)計(jì)電路自動(dòng)輸出的兩種方式進(jìn)行電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和實(shí)踐開(kāi)發(fā)，為設(shè)計(jì)各種電子產(chǎn)品和設(shè)計(jì)的人員和開(kāi)發(fā)者提供了一個(gè)好的電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)和實(shí)踐平臺(tái)，避免了直接自己動(dòng)手設(shè)計(jì)和實(shí)踐的巨大成本。電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作人員在安裝和使用電子產(chǎn)品軟件時(shí)，可以清楚地直接看到電路的設(shè)計(jì)和質(zhì)量，大大提高了電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)工作人員的質(zhì)量和工作效率。目前采用ad的最高產(chǎn)品設(shè)計(jì)版本是最新的ad20.0.9，本產(chǎn)品設(shè)計(jì)軟件采用了ad17.0.1。aultiumdesigner主要功能：(a)嵌入式電路板設(shè)計(jì)原理及結(jié)構(gòu)圖的設(shè)計(jì)(b)印刷電路板及線框圖設(shè)計(jì)(c)嵌入式電路信號(hào)的模擬及仿真(d)fpga及相關(guān)邏輯器件及結(jié)構(gòu)圖設(shè)計(jì)(e)高級(jí)電路信號(hào)完整性設(shè)計(jì)分析。程序流程通過(guò)編程先使各個(gè)模塊進(jìn)入初始化狀態(tài)，能夠開(kāi)始工作。然后通過(guò)先編程采集濁度的函數(shù)來(lái)獲取濁度，再獲取光照，通過(guò)中斷來(lái)一直判斷設(shè)置的濁度和光照的閾值有沒(méi)有大于預(yù)期閾值，如果大于就報(bào)警，如果不大于不做任何響應(yīng)，通過(guò)這個(gè)方法來(lái)完成一個(gè)小型的控制系統(tǒng)編程。圖4-1系統(tǒng)程序流程圖仿真過(guò)程利用Protues軟件進(jìn)行仿真，仿真結(jié)果如圖所示。仿真的步驟是通過(guò)按下水質(zhì)檢測(cè)的按鈕開(kāi)始進(jìn)行水質(zhì)檢測(cè)的仿真，然后仿真圖上面的顯示屏就開(kāi)始就行水質(zhì)檢測(cè)的數(shù)值變化，當(dāng)檢測(cè)到的水質(zhì)數(shù)值超過(guò)最開(kāi)始軟件編程設(shè)置的閾值，就將進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警從而來(lái)完成仿真。光照強(qiáng)度也是通過(guò)設(shè)置閾值，然后判斷閾值來(lái)完成這個(gè)功能。圖4-2系統(tǒng)仿真圖電路圖設(shè)計(jì)此次電路圖設(shè)計(jì)采用的是AD這款軟件，這款軟件是為電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)專門研究的一套電子軟件，方便之處就在于可以便捷的作圖和布線，避免實(shí)際操作損失材料資源。圖4-3采用的是STC89C52單片機(jī)，擁有二十多個(gè)引腳，通過(guò)連接外部器件使形成一個(gè)電子產(chǎn)品，這套系統(tǒng)連接了顯示屏電路、報(bào)警電路、按鍵電路、感光電路和濁度檢測(cè)電路，通過(guò)連接這些電路來(lái)形成一個(gè)用主芯片52組成的基于單片機(jī)水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)。圖4-3電路設(shè)計(jì)圖本章小結(jié)在完成硬件各模塊的選擇的基礎(chǔ)上，選擇合適的編譯軟件以及相應(yīng)編程語(yǔ)言的介紹并簡(jiǎn)述軟件邏輯工作流程，通過(guò)對(duì)編譯環(huán)境的搭建和系統(tǒng)架構(gòu)的選擇，來(lái)一步步的測(cè)試調(diào)試，不斷練習(xí)來(lái)完成軟件設(shè)計(jì)部分的編程，從而最終實(shí)現(xiàn)基于單片機(jī)的水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)的工作流程。

總體調(diào)試本章節(jié)主要是對(duì)軟件和硬件進(jìn)行調(diào)試，將硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，對(duì)系統(tǒng)的整體的工作過(guò)程進(jìn)行測(cè)試。軟件調(diào)試在確定好主程序和所有子程序，緊接著就是硬件及軟件的調(diào)試安裝工作。單片機(jī)調(diào)試時(shí)需要對(duì)模塊實(shí)物正在進(jìn)行的應(yīng)用功能測(cè)試并及時(shí)得到所預(yù)測(cè)的數(shù)據(jù)結(jié)果，如何預(yù)先想要實(shí)現(xiàn)的功能不同，就要去程序上查找模塊的使用和功能編寫的相關(guān)代碼，通過(guò)檢測(cè)結(jié)果知道哪個(gè)模塊出現(xiàn)了問(wèn)題，就在哪個(gè)應(yīng)用程序進(jìn)行排查和修改。這種方式可以及時(shí)的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題且在最短時(shí)間內(nèi)解決問(wèn)題，比從頭到尾檢查的效率高很多，一般情況下可以很及時(shí)的解決單片機(jī)的問(wèn)題，如果遇到實(shí)在不能及時(shí)解決的情況，就可以發(fā)現(xiàn)是否與其他模塊有相關(guān)問(wèn)題的關(guān)系。比如一個(gè)單片機(jī)應(yīng)用程序在運(yùn)行中延時(shí)和狀態(tài)機(jī)中斷之間可能會(huì)出現(xiàn)矛盾和拖慢系統(tǒng)的整體正常運(yùn)行的速度等問(wèn)題，在一般的大項(xiàng)目和大工程中，都不會(huì)采用延時(shí)而是使用狀態(tài)機(jī)的方式來(lái)達(dá)到效果，因?yàn)檫@個(gè)辦法一般不會(huì)出錯(cuò)和拖慢系統(tǒng)的整體。最終使用Protues進(jìn)行仿真的調(diào)試，如下圖5-1所示，是我在仿真過(guò)程中進(jìn)行的調(diào)試時(shí)對(duì)數(shù)值判斷和檢測(cè)進(jìn)行的一個(gè)調(diào)試，進(jìn)行剛剛開(kāi)始檢測(cè)的功能調(diào)試。圖5-1仿真調(diào)試圖下圖為圖5-2所示，是調(diào)試完框架后，開(kāi)始對(duì)部分功能進(jìn)行調(diào)試和檢測(cè)的仿真圖，下圖為先檢測(cè)渾濁度，然后通過(guò)判斷閾值是否超出再通過(guò)蜂鳴器進(jìn)行報(bào)警的仿真過(guò)程圖。圖5-2渾濁度仿真調(diào)試圖圖5-3是進(jìn)行光照強(qiáng)度的調(diào)試過(guò)程圖，在對(duì)代碼進(jìn)行調(diào)試時(shí)對(duì)所出現(xiàn)的現(xiàn)象的進(jìn)行的截圖，屏幕上顯示了數(shù)據(jù)，目前數(shù)據(jù)超過(guò)設(shè)置的閾值，所以進(jìn)行報(bào)警。圖5-3光線強(qiáng)度仿真調(diào)試圖硬件調(diào)試如果感覺(jué)程序里面的模塊都找不到任何錯(cuò)誤時(shí)，可以去找一下電路板關(guān)于焊接的一些問(wèn)題，看是否存在漏焊，未焊好等情況。電路板的調(diào)試檢測(cè)是一個(gè)整體的檢測(cè)，并不是哪一部分完成好就行?？梢詫?duì)電路板簡(jiǎn)單的分成幾個(gè)步驟并對(duì)每一部分模塊逐一進(jìn)行排查，這樣才能不至于錯(cuò)過(guò)一些細(xì)節(jié)，避免二次的檢查。本次的電路板焊接更多的是對(duì)電子元器件的模塊進(jìn)行焊接，電路板焊接任務(wù)不是特別的困難，但一些焊接的注意事項(xiàng)仍然需要特別注意：(1)判斷晶體三極管的好壞用萬(wàn)用表進(jìn)行檢測(cè)三極管的電阻值來(lái)判斷是否有損壞。(2)單片機(jī)各引腳連接的器件電路的好壞通過(guò)萬(wàn)用表自動(dòng)測(cè)量各個(gè)焊接電路板之間是否出現(xiàn)短路和斷路，來(lái)準(zhǔn)確的判斷各個(gè)電路板的焊接過(guò)程是否正常和焊接器件結(jié)構(gòu)是否因?yàn)楹附訒r(shí)出現(xiàn)燒壞、漏焊和多焊等異常情況，進(jìn)行逐一的排查，仔細(xì)認(rèn)真慢慢檢查找出問(wèn)題所在。(3)確定焊接的先后順序。元器件內(nèi)部焊接的加工順序設(shè)置應(yīng)嚴(yán)格遵循先小后大，先低后高的焊接順序。例如常見(jiàn)的電子元器件中，焊接的部件順序大致可以劃分為：三極焊接管、芯片焊接插座等等。(4)芯片與底座都是有方向的。焊接時(shí)，應(yīng)當(dāng)注意原理圖中元器件的管腳的連接方向，以及PCB圖紙中元器件的極性和開(kāi)口方向，防止焊接出現(xiàn)錯(cuò)誤。(5)光學(xué)放大鏡在保證焊接設(shè)備工作安全完成后，用光學(xué)放大鏡仔細(xì)觀察查看每一個(gè)連接焊點(diǎn)，檢查其內(nèi)部是否存在有可能出現(xiàn)虛焊以及發(fā)生短路的特殊虛焊情況并盡可能會(huì)有發(fā)生。(6)用其他錫接點(diǎn)焊接上面的所用錫時(shí)，焊接的每個(gè)錫焊點(diǎn)長(zhǎng)度不宜盡量不要使用過(guò)多，使每個(gè)用錫焊點(diǎn)上所用錫焊接的每個(gè)錫焊點(diǎn)長(zhǎng)度大致變成一個(gè)半圓錐形時(shí)應(yīng)以焊接的錫長(zhǎng)度為最好。調(diào)試過(guò)程圖5-4焊接調(diào)試圖圖5-5電路板正面圖當(dāng)編程完，擁有了完整程序后就可以按照步驟進(jìn)行調(diào)試和測(cè)試，也試了不按照步驟隨便亂按鍵的操作，會(huì)不會(huì)出現(xiàn)bug的情況。一般都是這樣反復(fù)測(cè)試，慢慢調(diào)試程序出現(xiàn)一個(gè)完整的小型控制系統(tǒng)。圖5-6、5-7是測(cè)試后拍的圖片，連接電源后，給光敏電阻增加光源，光照強(qiáng)度超過(guò)設(shè)定的值，蜂鳴器就會(huì)響，紅燈亮起，把濁度模塊放入有雜質(zhì)的水中，光線透不過(guò)去，超過(guò)一定的數(shù)值，蜂鳴器就會(huì)響起。效果都能達(dá)到預(yù)期效果，沒(méi)有什么大問(wèn)題。圖5-6電路測(cè)試圖圖5-7電路測(cè)試圖本章小結(jié)本章在完成各模塊邏輯軟件調(diào)試之后，將硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試，對(duì)系統(tǒng)的整體的工作過(guò)程進(jìn)行測(cè)試，判斷有哪些部分的不足和bug，通過(guò)軟硬件的結(jié)合來(lái)調(diào)試出功能和效果，調(diào)試結(jié)果證明該設(shè)計(jì)達(dá)到預(yù)期效果。

結(jié)論現(xiàn)在水源污染已經(jīng)成為社會(huì)密切關(guān)注的話題，所以對(duì)水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)成了保護(hù)水資源的一項(xiàng)重要措施，另外通過(guò)對(duì)水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究，可以對(duì)監(jiān)測(cè)和測(cè)控有一個(gè)更深入的了解，尤其是在電子測(cè)控方面，應(yīng)用到電子測(cè)試的一些基本知識(shí)。隨著各種傳感器技術(shù)與無(wú)線傳輸技術(shù)的飛速發(fā)展，基于單片機(jī)技術(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)用于社會(huì)的各界的不同行業(yè)，各種環(huán)境數(shù)據(jù)的采集以及模式能夠根據(jù)產(chǎn)品所應(yīng)用環(huán)境進(jìn)行完美結(jié)合，各種硬件監(jiān)測(cè)設(shè)備在我們的生活中變得十分重要。本次設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)備在依靠與單片機(jī)技術(shù)這一基礎(chǔ)上，主要通過(guò)主控模板、交互模板選擇然后利用總原理框架對(duì)系統(tǒng)硬件軟件精心設(shè)計(jì)準(zhǔn)確的檢測(cè)和判斷。采用變光型濁度傳感器和A/D轉(zhuǎn)換芯片完成了對(duì)于水質(zhì)數(shù)據(jù)的一個(gè)采集和處理，實(shí)現(xiàn)了對(duì)于水質(zhì)的實(shí)時(shí)檢測(cè)和結(jié)果顯示。經(jīng)過(guò)多次系統(tǒng)測(cè)試驗(yàn)證，本次設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的水質(zhì)檢測(cè)系統(tǒng)對(duì)于家庭飲用水資源的水質(zhì)數(shù)據(jù)采集檢測(cè)達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求，可基本實(shí)現(xiàn)對(duì)于飲用水資源的水質(zhì)檢測(cè)。本次的論文完成，離不開(kāi)指導(dǎo)老師的悉心教導(dǎo)，在寫作道路上少走了不少?gòu)澛?。但由于是第一次寫作，還存在一些不足的地方，對(duì)于系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試花了太多的時(shí)間去找原因，相信只要有一顆堅(jiān)持不懈的頑強(qiáng)毅力和不放棄的精神，在未來(lái)向社會(huì)貢獻(xiàn)一份自己的力量。

附錄1：程序#include"sys.h"#include"key.h"#include"1602.h"#include"timer.h"#include"adc0832.h"voidmain(){ lcd1602_init();//初始化1602 write_string_1602(1，0，"Lr：000Tr：000"); write_string_1602(2，0，"Ls：000Ts：000"); Timer_init();//初始化定時(shí)器 while(1) { display();//顯示 }}#include"1602.h"voidwrite_comm(unsignedcharcom)//寫命令{rs=0;//rw=0;en=0;DATA_1602=com;en=1;delay_ms(1);en=0;}voidwrite_dat(unsignedchardat)//寫數(shù)據(jù){rs=1;//rw=0;en=0;DATA_1602=dat;en=1;delay_ms(1);en=0;}voidwrite_add(uint8_tx，uint8_ty，uint8_tdat)//固定位置顯示數(shù)據(jù){if(x==1){write_comm(0x80+y);write_dat(dat);}if(x==2){write_comm(0x80+0x40+y);write_dat(dat);}}voidlcd1602_init()//1602初始化{write_comm(0x38);//設(shè)置顯示模式write_comm(0x0c);//開(kāi)顯示，不顯示光標(biāo)，光標(biāo)不閃爍write_comm(0x06);//整屏移動(dòng) write_comm(0x01);//清屏指令 }voidwrite_string_1602(uint8_tx，uint8_ty，uint8_t*str){ uint8_ti=0; while(str[i]) { write_add(x，y，str[i]); y++;if(y>16){x=2;y=0;} i++; }}unsignedcharad0832read(bitSGL，bitODD){ unsignedchari=0，value=0，value1=0; ADC0832_SCL=0; ADC0832_SDA=1; ADC0832_CS=0; //開(kāi)始 ADC0832_SCL=1; //第一個(gè)上升沿 ADC0832_SCL=0; ADC0832_SDA=SGL; ADC0832_SCL=1; //第二個(gè)上升沿 ADC0832_SCL=0; ADC0832_SDA=ODD; ADC0832_SCL=1; //第三個(gè)上升沿 ADC0832_SCL=0; //第三個(gè)下降沿 ADC0832_SDA=1; for(i=0;i<8;i++) { ADC0832_SCL=1; ADC0832_SCL=0;//開(kāi)始從第四個(gè)下降沿接收數(shù)據(jù) value<<=1; if(ADC0832_SDA) value=value|0x01;