水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)以單片機(jī)為主要控制器件主要包括硬件電路的設(shè)計(jì)和系統(tǒng)程序的設(shè)計(jì)。硬件電路主要包括傳感器的選取，單片機(jī)的選取與應(yīng)用，A/D轉(zhuǎn)換的選用，電源設(shè)計(jì)，顯示部分設(shè)計(jì)等;軟件設(shè)計(jì)主要包括主程序設(shè)計(jì)和子程序設(shè)計(jì)，監(jiān)測結(jié)果通過顯示模塊顯示.以下是系統(tǒng)的框圖，本系統(tǒng)是基于單片機(jī)技術(shù)的水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng),傳感器采集目標(biāo)對象的信息，將信息送到A/D的模擬通道中，由單片機(jī)通過程序?qū)⒔?jīng)過A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換后的信息讀到自己內(nèi)部的寄存器中，單片機(jī)通過自己內(nèi)部的ROM中的程序，將輸入的信息處理，然后將得到的信息通過顯示裝置顯示出來。顯示裝置*一一單片機(jī)與電源一”AD轉(zhuǎn)換J 傳感器數(shù)據(jù)單片機(jī)的最小系統(tǒng)有三部分組成，即電源,時(shí)鐘電路和復(fù)位電路。其中單片機(jī)的電源引腳與5V電源連通即可,而時(shí)鐘電路和復(fù)位電路還需接口擴(kuò)展，這也是單片機(jī)的基本電路操作。時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時(shí)鐘信號,時(shí)序是指令執(zhí)行中各信號之間的相互關(guān)系。單片機(jī)本身就如同一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時(shí)鐘信號控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)行工作。顯示電路設(shè)計(jì)本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能要求對待測場所的環(huán)境溫度實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)控和顯示，因此，需要有顯示電路的設(shè)計(jì)，來完成這一功能。傳輸模塊隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)日益廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在一個(gè)系統(tǒng)往往由多臺計(jì)算機(jī)組成，需要解決多站、遠(yuǎn)距離通信的問題。這就是迫切需要一種總線能適合遠(yuǎn)距離的數(shù)字通信.RS232線路簡單，應(yīng)用廣泛，但距離受限，數(shù)據(jù)傳輸效率也不很高.RS-422使用差分信號，差分傳輸使用兩根線發(fā)送和接收信號（共4線），對比RS—232,它能更好的抗噪聲和有更遠(yuǎn)的傳輸距離。在工業(yè)環(huán)境中更好的抗噪性和更遠(yuǎn)的傳輸距離是一個(gè)很大的優(yōu)點(diǎn)?在RS-422標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，EIA研究出了一種支持多節(jié)點(diǎn)、遠(yuǎn)距離和接收高靈敏度RS-485總線標(biāo)準(zhǔn).在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，廣泛采用RS—485收發(fā)器.RS—485收發(fā)器采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抗干擾的能力，加上接收器具有高的靈敏度、能檢測抵達(dá)200mv的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復(fù)?使用RS—485總線，一對雙絞線就能實(shí)現(xiàn)多站聯(lián)網(wǎng)，構(gòu)成分布式系統(tǒng)，設(shè)備簡單、價(jià)格低廉、能進(jìn)行長距離通信的優(yōu)點(diǎn)使其得到了廣泛的應(yīng)用。數(shù)碼管介紹單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，LED數(shù)碼管一般用做簡單顯示輸出設(shè)備，一般用于顯示數(shù)字和簡單信息。LED數(shù)碼管顯示器具有顯示清晰、亮度高、操作簡單、接口方便等優(yōu)點(diǎn)，基本可以滿足普通單片機(jī)系統(tǒng)的需要而被廣泛使用.LED數(shù)碼管是由發(fā)光二極管按一定的結(jié)構(gòu)排列而成的顯示器件。通常使用的是帶有小數(shù)點(diǎn)的8段數(shù)碼管，分為共陽極和共陰極數(shù)碼管兩種nbedcfgdpanbedcfgdpabc<1efgdpcom coina）則日極數(shù)碼菅b）共陰極數(shù)碼管c）數(shù)碼彗弓腳圖A/D轉(zhuǎn)換：由于單片機(jī)只能識別數(shù)字信號所以必把傳感器輸出的模擬信號進(jìn)行數(shù)字化處理，因此,在智能儀器的輸入通道中加入能把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號的芯片即A/D轉(zhuǎn)換芯片。使用A/D轉(zhuǎn)換器時(shí)需要根據(jù)實(shí)際所需精度與分辨率的不同選擇不同的A/D轉(zhuǎn)換芯片，確定采樣頻率一保證單片機(jī)的實(shí)時(shí)行要求。由于環(huán)境對A/D轉(zhuǎn)換器存在一定影響，一次在選擇A/D轉(zhuǎn)換器的時(shí)候必須考慮環(huán)境因素。還應(yīng)根據(jù)單片機(jī)接口特征選擇A/D轉(zhuǎn)換器的輸出狀態(tài)。A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)的接口一般要完成的操作有單片機(jī)發(fā)出啟動轉(zhuǎn)換信號，單片機(jī)取回轉(zhuǎn)換結(jié)束狀態(tài)信號，讀取需要轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)。由于A/D轉(zhuǎn)換對于提高數(shù)據(jù)精度具有較大影響，因此需要選擇一款精度較高的器件.以ADC0832作為A/D轉(zhuǎn)換芯片為列。ADC0832是一8位分辨率、雙通道A/D轉(zhuǎn)換芯片。由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價(jià)比高而深受單片機(jī)愛好者及企業(yè)歡迎，其目前已經(jīng)有很高的普及率。ADC0832具有以下特點(diǎn)：（1）8位分辨率;（2）雙通道A/D轉(zhuǎn)換;（3）輸入輸出電平與TTL/CMOS相兼容；(4)5V電供電時(shí)輸入電壓在0?5V之間；(5)工作頻率為250KHZ,轉(zhuǎn)換時(shí)間為32口S;(6)—般功耗僅為15mW；單片機(jī)對ADC0832的控制原理：正常情況下單片機(jī)與ADC0832的接口應(yīng)該為4條數(shù)據(jù)線，分別是DI、CS、DO、CLK。但因?yàn)镈I端和DO端在通信時(shí)未同時(shí)有效地并與單片機(jī)的接口是雙向的，固電路設(shè)計(jì)時(shí)可以將DI和DO并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。采集數(shù)據(jù)DS18B20是DALLAS半導(dǎo)體公司生產(chǎn)的，是一種單總線溫度傳感器，屬于新一代適配微處理器的智能溫度傳感器，有兩種封裝形式分別為3腳PR—35封裝和16腳SSOP封裝。本文采用的是3腳PR—35封裝，其具有以下特點(diǎn):采用了單總線技術(shù)，傳感器直接以二進(jìn)制輸出被測溫度，可通過串行口線，也可與單機(jī)通過I/O口連接；測量溫度范圍為：-55°C~+125°C，測量精度高達(dá)+0.5°C;內(nèi)含寄生電源,在兩線方式下可通過數(shù)據(jù)線提供寄生電源，而不需要再單獨(dú)供電；轉(zhuǎn)換時(shí)間在分辨率為12位(即0.0625C)時(shí)最大為750ms；用戶可分別對每個(gè)器件設(shè)定溫度上下限；DS18B20在使用時(shí)不需要任何外圍元件，全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi);電源極性接反時(shí)，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作;每個(gè)DS18B20器件對