基于51單片機(jī)的水質(zhì)檢測儀畢業(yè)論文設(shè)計(jì)

1、<p>　　基于51單片機(jī)的水質(zhì)檢測系統(tǒng)設(shè)計(jì)</p><p><b>　　[摘要]</b></p><p>　　本系統(tǒng)是基于低功耗的AT89S51單片機(jī)，通過Ne555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器產(chǎn)生一定頻率的波，再通過單片機(jī)的I/O接口對(duì)捕獲高低電平的讀出頻率，然后通過程序算法處理抽換算成電阻的值，使用DS18B20作為溫度采集模塊，用RS485實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳送。

2、經(jīng)過主機(jī)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理，將溫度值通過字符液晶1602顯示器顯示。本設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活，具有很大的使用和研究價(jià)值。</p><p><b>　　[關(guān)鍵字]</b></p><p>　　水質(zhì)監(jiān)測儀 NE555定時(shí)器 溫度采集 RS485通信 </p><p>　　[ Abstract ]</p>

3、<p>　　The system is based on low power consumption AT89S51 MCU, through the Ne555timer multivibrator generates a certain frequency of the wave, and then through the MCU I / O interface to capture level read frequenc

4、y, and then through the program algorithm is converted into the pumping resistance value, use DS18B20 as the temperature acquisition module, using RS485realize long-distance transmission. After a host data processing and

5、 conversion, the temperature value through the character LCD 1602LCD di</p><p>　　[ Key words ]</p><p>　　water quality monitor Ne555 timer multivibrator </p><p>　　temper

6、ature collection RS485 communication protocol </p><p>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明</p><p><b>　　原創(chuàng)性聲明</b></p><p>　　本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文），是我個(gè)人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。盡我所知

7、，除文中特別加以標(biāo)注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機(jī)構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。</p><p>　　作 者 簽 名：　　 　 　　日　 期：　　 　 　　 </p><p>　　指導(dǎo)教師簽名：　

8、　 　 　　 日　　期：　　 　 　　 </p><p><b>　　使用授權(quán)說明</b></p><p>　　本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文

9、；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。</p><p>　　作者簽名：　　 　 　　 日　 期：　　 　 　　 </p><p><b>　　學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明</b></p><p>　　本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。除了文中特別加以標(biāo)注

10、引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本文的研究做出重要貢獻(xiàn)的個(gè)人和集體，均已在文中以明確方式標(biāo)明。本人完全意識(shí)到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。</p><p>　　作者簽名： 日期： 年 月 日</p><p>　　學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書</p><p>　　本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的

11、規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。本人授權(quán)　　 　 　大學(xué)可以將本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。</p><p>　　涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。</p><p>　　作者簽名：日期： 年 月 日</p><p>

12、;　　導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日</p><p><b>　　.目 錄</b></p><p><b>　　第1章 引言1</b></p><p>　　第2章 水質(zhì)檢測的因素2</p><p>　　2.1 一般水質(zhì)檢測的因素2</p>

13、<p>　　2.2 電子設(shè)備檢測的因素2</p><p>　　2.3 水質(zhì)與水的導(dǎo)電率的相互關(guān)系2</p><p>　　第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及總體設(shè)計(jì)方案3</p><p>　　3.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求3</p><p>　　3.2 總體設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)方案3</p><p>　　第4章 系統(tǒng)各組成單元

14、方案設(shè)計(jì)與論證4</p><p>　　4.1 測量電阻模塊方案設(shè)計(jì)4</p><p>　　4.2 溫度傳感器方案選擇5</p><p>　　4.3 通信模塊的方案選擇5</p><p>　　第5章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)7</p><p>　　5.1 AT89S51單片機(jī)及其他器件的功能介紹及原理7</p>

15、;<p>　　5.2 DS18B20溫度傳感器的簡介10</p><p>　　5.3 NE555的簡介及應(yīng)用12</p><p>　　5.4 RS485總線的應(yīng)用及介紹14</p><p>　　5.5 字符液晶1602的介紹16</p><p>　　5.6電源模塊的設(shè)計(jì)19</p><p>　　

16、第6章 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)21</p><p>　　6.1 程序設(shè)計(jì)21</p><p>　　6.2 系統(tǒng)主程序流程圖21</p><p>　　第7章 測試方法及結(jié)果....................................................23</p><p>　　7.1 調(diào)試方法23</p>

17、<p>　　7.2 電導(dǎo)率的檢測23</p><p>　　7.3 溫度的檢測23</p><p><b>　　結(jié)束語24</b></p><p><b>　　致謝25</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)26</b></p><p

18、><b>　　附錄127</b></p><p><b>　　附錄228</b></p><p><b>　　附錄329</b></p><p><b>　　附錄436</b></p><p><b>　　引言</b>&

19、lt;/p><p>　　水是生命之本，是本設(shè)計(jì)賴以生存必不可少的物質(zhì)資源之一，水也是為人體獲得各種營養(yǎng)物質(zhì)的重要途徑之一。隨著科技的發(fā)展，水污染越來越嚴(yán)重。對(duì)水資源的保護(hù)成為一項(xiàng)重要的工程。水質(zhì)檢測是對(duì)水資源保護(hù)的重要指標(biāo)。水質(zhì)檢測越來越受到人們的關(guān)注。因此本次設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)選擇水質(zhì)檢測系統(tǒng)。其中飲水安全則是影響人體健康和國計(jì)民生的重大問題。飲用水主要考慮對(duì)人體健康的影響，其水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)除有物理指標(biāo)、化學(xué)指標(biāo)外，還有微生物指

20、標(biāo)；對(duì)工業(yè)用水則考慮是否影響產(chǎn)品質(zhì)量或易于損害容器及管道。近年來,由于國際上一些地區(qū)和國家頻繁發(fā)生惡性事件,飲水安全和衛(wèi)生問題引起了全球的關(guān)注,飲水安全已成為全球性的重大戰(zhàn)略性問題。近年來由于本設(shè)計(jì)國工業(yè)生產(chǎn)水平的迅猛發(fā)展，每年的廢水也不斷增加，其中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響的來源主要有：</p><p>　　·未經(jīng)處理而排放的工業(yè)廢水</p><p>　　·未經(jīng)處理而排放的生活污

21、水</p><p>　　·大量使用化肥、農(nóng)藥、除草劑的農(nóng)田污水</p><p>　　·堆放在河邊的工業(yè)廢棄物和生活垃圾</p><p><b>　　·水土流失</b></p><p><b>　　·礦山污水</b></p><p>　　

22、導(dǎo)致人類周圍的水環(huán)境污染日趨嚴(yán)重，嚴(yán)重制約了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和危害著人類的健康。嚴(yán)峻的水形勢(shì)提高了人們對(duì)水污染控制的重視，對(duì)廢水的處理和檢測成為了維護(hù)良好人民生活環(huán)境所必不可少的要求，廢水中是否有對(duì)環(huán)境產(chǎn)生重大影響的元素和他們的含量是否在標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)直接關(guān)系到本設(shè)計(jì)的生存環(huán)境，做好水質(zhì)監(jiān)測是本設(shè)計(jì)這次課程設(shè)計(jì)的目標(biāo)。</p><p><b>　　水質(zhì)檢測的因素</b></p><p

23、>　　2.1一般水質(zhì)監(jiān)測的因素</p><p>　　水質(zhì)檢測是指對(duì)水樣的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行測試，可以根據(jù)這些指標(biāo)對(duì)水質(zhì)進(jìn)行分類，對(duì)水體質(zhì)量進(jìn)行判斷和綜合評(píng)價(jià)。其檢測內(nèi)容可以是pH值、CODCr、高錳酸鹽指數(shù)、BOD5、氨氮、砷、氟化物、揮發(fā)酚、陰離子表面活性劑、總氮、總磷、糞大腸菌群、鉛、鎘、汞、鋅、銅、石油類、硫化物、六價(jià)鉻、氰化物等；地下水可以是PH、總硬度、溶解性總固體、高錳酸鹽指數(shù)、氨氮、硝酸鹽氮、亞硝酸

24、鹽氮、氟化物、氯化物、硫酸鹽、陰離子表面活性劑、氰化物、揮發(fā)酚、六價(jià)鉻、銅、鉛、鋅、鐵、錳、鎘、總汞、總砷、硒、總大腸菌群、細(xì)菌總數(shù)及礦化度等</p><p>　　2.2電子設(shè)備檢測的因素</p><p>　　使用電子設(shè)備進(jìn)行水質(zhì)檢測，主要是利用各類傳感器，對(duì)水中的參數(shù)進(jìn)行檢測。其檢測內(nèi)容可以為PH值，電導(dǎo)率，溫度等。</p><p>　　2.3水質(zhì)與水的導(dǎo)電率的相

25、互關(guān)系</p><p>　　下面介紹一下水質(zhì)及水的導(dǎo)電率的相互關(guān)系： </p><p>　　純水本身可微弱地介離，使水具有微弱的導(dǎo)電能力。水中含有各種溶解鹽類，并以離子的形態(tài)存在，使水溶液具有更強(qiáng)的導(dǎo)電性。當(dāng)水中插入一對(duì)電極時(shí)，通電之后，在電場的作用下，帶電的離子就產(chǎn)生一定方向的移動(dòng)，水中陰離子移向陽極，陽離子移向陰極，使水溶液起導(dǎo)電作用，水的導(dǎo)電能力的強(qiáng)弱程度，就成為電導(dǎo)。電導(dǎo)

26、度反映了水中含鹽量的多少，是水的純凈度的一個(gè)重要指標(biāo)。水質(zhì)越純，溫度越低，電離度越低。因此水的導(dǎo)電率越低。超純水幾乎不能導(dǎo)電。</p><p>　　溶液導(dǎo)電能力以電阻值來表示，導(dǎo)電能力強(qiáng)電阻值小。純水導(dǎo)電性微弱。電阻率P的物理意義是1cm，截面為1cm2均勻?qū)щ婓w的電阻值（即1cm，水或水溶液的電阻值），并稱之為水的“電阻率”或“比導(dǎo)電”。電阻率的單位為歐姆·厘米(Ω·cm）。電阻率(P>

27、;的倒數(shù)稱為電導(dǎo)率(x)(單位為記作歐姆-1·厘米-1）。</p><p>　　表2-1 某質(zhì)量分?jǐn)?shù)各水樣的相對(duì)電導(dǎo)率范圍</p><p>　　第3章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求及總體設(shè)計(jì)要求</p><p>　　3.1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求</p><p>　　由于不同水質(zhì)的導(dǎo)電能力不同，不同溫度對(duì)水的電導(dǎo)率也有影響，本設(shè)計(jì)通過檢測不同水質(zhì)及不同溫度

28、下水中的電阻，從而得出其電導(dǎo)，判斷水質(zhì)是否純凈。</p><p>　　本系統(tǒng)要能實(shí)現(xiàn)基本功能：</p><p>　　1、實(shí)現(xiàn)對(duì)水質(zhì)的檢測（電阻等） </p><p>　　2、實(shí)現(xiàn)對(duì)水溫的檢測</p><p><b>　　3、遠(yuǎn)距離傳送</b></p><p

29、>　　3.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的總體設(shè)計(jì)方案</p><p>　　本設(shè)計(jì)將溫度模塊、485發(fā)送模塊、485接收模塊、測電阻模塊、顯示模塊通過多路開關(guān)，傳送到單片機(jī)中進(jìn)行檢測，在接通電源的條件下，通過顯示系統(tǒng)顯示檢驗(yàn)水質(zhì)的各種參數(shù)。整體設(shè)計(jì)框圖如下圖所示。</p><p>　　電路的工作原理：通過Ne555定時(shí)器構(gòu)成的多諧振蕩器和電容反饋式三點(diǎn)式攀比成的振蕩電路產(chǎn)生的一定頻率的波，再通過單片機(jī)

30、的I/O接口對(duì)捕獲高低電平的讀出頻率，然后通過程序算法處理抽換算成電進(jìn)行主從機(jī)之間的通信，將從機(jī)信號(hào)發(fā)送到主機(jī)，經(jīng)過主機(jī)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和處理，將溫度值以及電阻值通過字符液晶1602顯示器顯示。</p><p>　　圖3-1 系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)框圖</p><p>　　第4章 系統(tǒng)各組成單元方案設(shè)計(jì)與論證</p><p>　　4.1 電阻檢測模塊方案論證</p>

31、;<p>　　相位測量方案的關(guān)鍵問題是電阻測量方法的選擇：</p><p>　　方案一：串聯(lián)分壓原理</p><p>　　圖4-1 串聯(lián)電路原理圖</p><p>　　根據(jù)串聯(lián)電路的分壓原理可知，串聯(lián)電路上電壓與電阻成正比關(guān)系。通過測量RX和R0上的電壓。由公式 </p><p>　　RX=UX/（U0/RO）</p&g

32、t;<p>　　方案二：利用直流電橋平衡原理的方案</p><p><b>　　圖4-2 電橋</b></p><p>　　其中Z1，Z2，為可變電位器，Z3為已知電阻，Z4為被測電阻，根據(jù)電路平衡原理，不斷調(diào)節(jié)電位器，使得電表指針指向正中間。由Z1*Z4=Z3*Z４.在通過測量電位器電阻值，可得到R４的值。</p><p>　　

33、方案三：利用５５５構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)的方案</p><p>　　圖4-3　?。担担刀〞r(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)</p><p>　　根據(jù)５５５定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)生脈沖波形，通過單片機(jī)讀取高低電平得出頻率，通過公式換算得到電阻值。由</p><p>　　f=1/[(R1+2R2)*C*In2]</p><p><b>　　得到公式：</b>

34、</p><p>　　R2=1/2*[1/(f*c*Ln2)-R1]</p><p>　　上述三種方案從對(duì)測量精度要求而言，方案一的測量精度極差，方案二需要測量的電阻值多，而且測量調(diào)節(jié)麻煩，不易操作與數(shù)字化，相比而言，方案三還是比較符合要求的，由于是通過單片機(jī)讀取轉(zhuǎn)化，精確度會(huì)明顯的提高。故本設(shè)計(jì)選擇了方案三。</p><p>　　4.2 溫度傳感器方案的選擇<

35、;/p><p>　　隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，傳感器技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛。溫度傳感器是檢測溫度的器件，其種類最多，應(yīng)用最廣，發(fā)展最快。按照溫度傳感器的輸出信號(hào)的模式，可大致分為三類：邏輯輸出溫度傳感器、模擬式溫度傳感器、數(shù)字式溫度傳感器。</p><p>　　方案一：在許多應(yīng)用中，本設(shè)計(jì)并不需要嚴(yán)格測量溫度值，只關(guān)心溫度是否超出了一個(gè)設(shè)定范圍，一旦溫度超出所規(guī)定的范圍，則發(fā)出報(bào)警信號(hào)，啟動(dòng)或關(guān)閉風(fēng)扇

36、、空調(diào)、加熱器或其他控制設(shè)備，此時(shí)可選用邏輯輸出式溫度傳感器。LM56、MAX6501-MAX6504、是其典型代表。根據(jù)本設(shè)計(jì)的要求，不適宜用此類傳感器。</p><p>　　方案二：由于傳統(tǒng)的模擬溫度傳感器，如熱電偶、熱電阻及RTDS對(duì)溫度的監(jiān)控，在一些溫度范圍內(nèi)的線性不是太好，需要進(jìn)行冷端補(bǔ)償或引線補(bǔ)償，而且熱慣性大，響應(yīng)時(shí)間較慢，所以在市場上已很少遇到。集成模擬溫度傳感器與之相比，具有靈敏度高、線性度好、

37、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)，而且它還將驅(qū)動(dòng)電路、信號(hào)處理電路以及必要的邏輯控制電路集成在單片IC上，有實(shí)際尺寸小，使用方便等優(yōu)點(diǎn)。常用的模擬溫度傳感器有LM3911、LM335、LM45、AD22103電壓輸出型、</p><p>　　該方案的缺點(diǎn)是模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的借口電路需要占用微機(jī)的數(shù)條數(shù)據(jù)/控制線。限制了微機(jī)功能的擴(kuò)展；而且在溫度監(jiān)測點(diǎn)大范圍分布的系統(tǒng)中，模擬信號(hào)需長距離傳輸，信號(hào)容易失真，抗干擾能力差。所以

38、不采用此方案。</p><p>　　方案三：如果采用數(shù)字式接口的溫度傳感器，上述設(shè)計(jì)問題將得到簡化。數(shù)字式溫度傳感器直接輸出數(shù)字測溫信號(hào)，不但節(jié)約了微機(jī)的數(shù)條數(shù)據(jù)/控制線，而且省去了A/D轉(zhuǎn)換、放大、濾波等電路，在長距離傳輸過程中信號(hào)不易失真，抗干擾能力強(qiáng)，所以本設(shè)計(jì)采用數(shù)字式溫度傳感器。</p><p>　　而DS18B20是由美國DALLAS公司生產(chǎn)的一種自帶編碼的單線數(shù)字溫度傳感器，

39、可以把溫度信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。每片DS18B20含有唯一的64位序列號(hào)。以便不同測溫點(diǎn)的識(shí)別。DS18B20的測溫是+55℃到+125℃。符合本設(shè)計(jì)的要求，所以本設(shè)計(jì)采用DS18B20數(shù)字式溫度傳感器。</p><p>　　4.3 液通信模塊方案選擇</p><p>　　方案一：在工業(yè)測量和控制中，因?yàn)槭艿浆F(xiàn)場環(huán)境和其他條件的限制，使用傳統(tǒng)的優(yōu)先電纜傳輸信號(hào)由于存在著現(xiàn)場連接、接線麻

40、煩等缺點(diǎn)，特別是在一些特定的環(huán)境下，極不方便，因此提出了無線數(shù)據(jù)傳輸。使用無線數(shù)據(jù)傳輸模塊，進(jìn)行數(shù)據(jù)信號(hào)的傳輸，對(duì)于長距離傳輸，帶來了很大的便利。因此無線傳輸數(shù)據(jù)模塊即發(fā)揮了它的無線優(yōu)勢(shì)。盡管在特定的條件下，使用無線傳輸比有線傳輸具有更大的可行性，但是由于無線傳輸也存在許多不足之處，如傳統(tǒng)無線通訊方式通訊距離短、性能不穩(wěn)定，受天氣等情況影響較大，不能真正實(shí)現(xiàn)無縫覆蓋等，所以針對(duì)本設(shè)計(jì)，不宜采用此通信方式。</p><

41、p>　　方案二：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(tái)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(hào)，差分傳輸使用兩根線發(fā)送和接收信號(hào)（共4 線），對(duì)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

42、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(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。使用RS-485總線，一對(duì)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。下表4.1為

43、常見的三種串口通信性能比較。根據(jù)本設(shè)計(jì)要求，選擇RS485作為實(shí)現(xiàn)長距離傳送方案。</p><p>　　表4.1 常見的三種串口通信性能比較</p><p>　　第5章 系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)</p><p>　　5.1AT8951單片機(jī)及其他器件的功能介紹及原理</p><p>　　5.1.1、單片機(jī)功能簡介</p><p

44、>　　單片機(jī)是一種集成在電路芯片，是采用超大規(guī)模集成電路技術(shù)把具有數(shù)據(jù)處理能力的中央處理器CPU隨機(jī)存儲(chǔ)器RAM、只讀存儲(chǔ)器ROM、多種I/O口和中斷系統(tǒng)、定時(shí)器/計(jì)時(shí)器等功能（可能還包括顯示驅(qū)動(dòng)電路、脈寬調(diào)制電路、模擬多路轉(zhuǎn)換器、A/D轉(zhuǎn)換器等電路）集成到一塊硅片上構(gòu)成的一個(gè)小而完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。</p><p>　　MCS-51單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)： </p><p>　　圖

45、5-1 單片機(jī)引腳圖</p><p>　　MCS-51 單片機(jī)是美國INTE 公司于1980 年推出的產(chǎn)品，89S51是MCS-51系列單片機(jī)的典型產(chǎn)品，本設(shè)計(jì)以這一代表性的機(jī)型進(jìn)行系統(tǒng)的講解。 89S51單片機(jī)包含中央處理器、程序存儲(chǔ)器(ROM)、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等幾大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線。</p><p&g

46、t;<b>　　引腳功能說明</b></p><p><b>　　GND:地</b></p><p>　　P0 口：P0 口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口。作為輸出口，每位能驅(qū)動(dòng)8個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。當(dāng)訪問外部程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P0口也被作為低8位地址/數(shù)據(jù)復(fù)用。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。在f

47、lash編程時(shí)，P0口也用來接收指令字節(jié)；在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。</p><p>　　P1 口：P1 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P1 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P1 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。此外，P1.0和P1.2分別作定時(shí)器/計(jì)數(shù)

48、器2的外部計(jì)數(shù)輸入（P1.0/T2）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（P1.1/T2EX），具體如下表所示。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P1口接收低8位地址字節(jié)。如下表為P1口的第二功能：</p><p>　　表5-1 P1口的第二功能</p><p>　　P2 口：P2 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O 口，P2 輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL 邏輯電平。對(duì)P2 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電

49、阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。</p><p>　　在訪問外部程序存儲(chǔ)器或用16位地址讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2 口送出高八位地址。在這種應(yīng)用中，P2 口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。在使用8位地址訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口輸出P2鎖存器的內(nèi)容。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。</p>

50、<p>　　P3 口：P3 口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P3輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4 個(gè)TTL邏輯電平。對(duì)P3 端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。P3 口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如下表所示。</p><p>　　在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P3 口也接收一些控制信號(hào)。如

51、下表為P3口第二功能：</p><p>　　：地址鎖存控制信號(hào)（ALE）是訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，鎖存低8位地址的輸出脈沖。在flash 編程時(shí)，此引腳（）也用作編程輸入脈沖。在一般情況下，ALE以晶振六分之一的固定頻率輸出脈沖，可用來作為外部定時(shí)器或時(shí)鐘使用。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過。如果需要，通過將地址為8EH的SFR的第0位置“1”，ALE操作將無效。這一位置“1”，AL

52、E僅在執(zhí)行MOVX或MOVC指令時(shí)有效。否則ALE將被微弱拉高。這個(gè)ALE使能標(biāo)志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。</p><p>　　表5-2 P3口第二功能</p><p>　　: 外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)（）是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。當(dāng)AT89S52從外部程序存儲(chǔ)器執(zhí)行外部代碼時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期被激活兩次，而在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將不被激活。

53、</p><p>　　: 訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。為使能從0000H 到FFFFH 的外部程序存儲(chǔ)器讀取指令，必須接GND。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，應(yīng)該接VCC。在flash 編程期間，也接收12伏VPP電壓。</p><p>　　XTAL1: 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。</p><p>　　XTAL2: 振蕩器反相放大器的輸出端。</p&

54、gt;<p>　　5.1.2、本系統(tǒng)采用的單片最小系統(tǒng)原理圖</p><p>　　圖5-2 單片機(jī)最小系統(tǒng)原理圖</p><p>　　此單片機(jī)最小系統(tǒng)由AT89S52單片機(jī)、時(shí)鐘電路及復(fù)位電路組成，時(shí)鐘電路采用內(nèi)部時(shí)鐘利用單片機(jī)內(nèi)部一個(gè)高增益的反向放大器，把一個(gè)晶振和兩個(gè)電容器組成的自激震蕩電路接到XTAL1（19腳）和XTAL2（18腳）之間。震蕩器發(fā)出的脈沖直接送入

55、內(nèi)部時(shí)鐘電路。本最小系統(tǒng)中晶振采用12M，起振電容采用30pF 。CPU第9管腳復(fù)位（RST）功能，本設(shè)計(jì)具有上電復(fù)位功能，主要功能是把PC初始化為0000H，使單片機(jī)從0000H單元開始執(zhí)行程序。在單片機(jī)最小系統(tǒng)上電時(shí)，利用R11和C3充放電原理，以達(dá)到實(shí)現(xiàn)的單片機(jī)最小系統(tǒng)的復(fù)位。</p><p>　　5.2DS18B20溫度傳感器的簡介</p><p>　　5.2.1、DS18B20基

56、本知識(shí)</p><p>　　DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是DALLAS公司生產(chǎn)的1－Wire，即單總線器件，具有線路簡單，體積小的特點(diǎn)。因此用它來組成一個(gè)測溫系統(tǒng)，具有線路簡單，在一根通信線，可以掛很多這樣的數(shù)字溫度計(jì)，十分方便。DS18B20產(chǎn)品的特點(diǎn)：</p><p>　　（1）、只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。</p><p>　?。?）、在DS18B20中的每個(gè)器件

57、上都有獨(dú)一無二的序列號(hào)。</p><p>　?。?）、實(shí)際應(yīng)用中不需要外部任何元器件即可實(shí)現(xiàn)測溫。</p><p>　?。?）、測量溫度范圍在－55。C到＋125。C之間。</p><p>　　（5）、數(shù)字溫度計(jì)的分辨率用戶可以從9位到12位選擇。</p><p>　?。?）、內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。</p><p&g

58、t;　　5.2.2、DS18B20的引腳介紹</p><p>　　TO－92封裝的DS18B20的引腳排列見圖1，其引腳功能描述見表5-3。</p><p>　　圖5-3（DS18B20底視圖）</p><p>　　表5-3　DS18B20詳細(xì)引腳功能描述</p><p>　　5.2.3、DS18B20的使用方法</p><

59、;p>　　由于DS18B20采用的是1－Wire總線協(xié)議方式，即在一根數(shù)據(jù)線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的雙向傳輸，而對(duì)AT89S51單片機(jī)來說，硬件上并不支持單總線協(xié)議，因此，本設(shè)計(jì)必須采用軟件的方法來模擬單總線的協(xié)議時(shí)序來完成對(duì)DS18B20芯片的訪問。</p><p>　　由于DS18B20是在一根I/O線上讀寫數(shù)據(jù)，因此，對(duì)讀寫的數(shù)據(jù)位有著嚴(yán)格的時(shí)序要求。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性

60、。該協(xié)議定義了幾種信號(hào)的時(shí)序：初始化時(shí)序、讀時(shí)序、寫時(shí)序。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。而每一次命令和數(shù)據(jù)的傳輸都是從主機(jī)主動(dòng)啟動(dòng)寫時(shí)序開始，如果要求單總線器件回送數(shù)據(jù)，在進(jìn)行寫命令后，主機(jī)需啟動(dòng)讀時(shí)序完成數(shù)據(jù)接收。數(shù)據(jù)和命令的傳輸都是低位在先。</p><p>　　圖5-4 DS18B20的復(fù)位時(shí)序</p><p>　　對(duì)于DS18B20的讀時(shí)序分為讀0時(shí)序和讀

61、1時(shí)序兩個(gè)過程。</p><p>　　對(duì)于DS18B20的讀時(shí)隙是從主機(jī)把單總線拉低之后，在15秒之內(nèi)就得釋放單總線，以讓DS18B20把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絾慰偩€上。DS18B20在完成一個(gè)讀時(shí)序過程，至少需要60us才能完成。</p><p>　　圖5-5 DS18B20的讀時(shí)序</p><p>　　對(duì)于DS18B20的寫時(shí)序仍然分為寫0時(shí)序和寫1時(shí)序兩個(gè)過程。<

62、/p><p>　　對(duì)于DS18B20寫0時(shí)序和寫1時(shí)序的要求不同，當(dāng)要寫0時(shí)序時(shí)，單總線要被拉低至少60us，保證DS18B20能夠在15us到45us之間能夠正確地采樣IO總線上的“0”電平，當(dāng)要寫1時(shí)序時(shí)，單總線被拉低之后，在15us之內(nèi)就得釋放單總線。</p><p>　　圖5-6 DS18B20的寫時(shí)序</p><p>　　下面為DS18B20的程序流程圖

63、：</p><p>　　圖5-7 DS18B20程序流程圖</p><p>　　5.2.4、本系統(tǒng)所使用的DS18B20電路</p><p>　　圖5-8 DS18B20電路圖</p><p>　　5.3、NE555簡介及應(yīng)用</p><p>　　5.3.1、NE555基本知識(shí)</p><p

64、>　　555時(shí)集成電路是一種將模擬功能與邏輯功能巧妙結(jié)合在同一硅片上的組合集成電路。它設(shè)計(jì)新穎，構(gòu)思奇巧，用途廣泛，備受電子專業(yè)設(shè)計(jì)人員和電子愛好者的青睞，人們將其戲稱為偉大的小IC。它有很多優(yōu)異的性能而且用途極廣，它們表現(xiàn)在：第一，定時(shí)精度，工作速度和可靠性高；第二，使用的電源電壓范圍寬，從3V到18V，能和數(shù)字電路直接連接；第三，有一定的輸出功率，可驅(qū)動(dòng)微電機(jī)，指示燈、揚(yáng)聲器，第四，結(jié)構(gòu)簡單，使用靈活，用途廣泛，可組成各種波形

65、的脈沖振蕩器、定時(shí)延時(shí)電路、雙穩(wěn)觸發(fā)電路、檢測電路、電源變換電路、頻率變換電路等，被廣泛應(yīng)用于自動(dòng)控制，測數(shù)，通信等各個(gè)領(lǐng)域。</p><p>　　5.3.2、NE555內(nèi)部結(jié)構(gòu)及引腳說明</p><p>　　圖5-9 555時(shí)基電路管腳排列圖 圖5-10 555電路結(jié)構(gòu)方框圖</p><p>　　555 芯片引腳圖及引腳描述</p>

66、;<p>　　555 的8 腳是集成電路工作電壓輸入端，電壓為5～18V，以UCC 表示；從分壓器上看出，上比較器6 腳A1 的５腳接在R1 和R2 之間，所以5 腳的電壓固定在2UCC/3 上；下比較器A2 接在R2 與R3 之間，A2 的同相輸入端電位被固定在UCC/3 上。</p><p>　　根據(jù)５５５定時(shí)器構(gòu)成單穩(wěn)態(tài)，產(chǎn)生脈沖波形，通過單片機(jī)讀取高低電平得出頻率，通過公式換算得到電阻值。由

67、</p><p>　　5.3.3、本系統(tǒng)使用的NE555電路</p><p>　　圖5-11 NE555電路圖</p><p>　　5.3.4、本系統(tǒng)所使用的NE555電路的工作原理</p><p>　　NE５５５電路工作原理根據(jù)５５５定時(shí)器和外部器件構(gòu)成無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，電源經(jīng)R4對(duì)電容C充電，使電容兩端電壓按指數(shù)規(guī)律上升，當(dāng)uc上升到（

68、2/3）Vcc時(shí)，輸出out為低電平，放電管VT導(dǎo)通，把電容兩端電壓從（1/3）Vcc上升到（2/3）Vcc這段時(shí)間內(nèi)電路的狀態(tài)稱為第一暫穩(wěn)態(tài)，其維持時(shí)間TPH的長短與電容的充電時(shí)間有關(guān)。充電時(shí)間常數(shù)T充=（R4＋Rx）C。Rx和放電管放電，電路進(jìn)入第二暫穩(wěn)態(tài).其維持時(shí)間TPL的長短與電容的放電時(shí)間有關(guān)，放電時(shí)間常數(shù)T放＝RxC0隨著C的放電，電容兩端電壓下降，當(dāng)uc下降到（1/3）Vcc時(shí)，輸出out。為高電平，放電管VT截止，Vcc

69、再次對(duì)電容c充電，電路又翻轉(zhuǎn)到第一暫穩(wěn)態(tài)。不難理解，接通電源后，電路就在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間來回翻轉(zhuǎn)，則輸出可得矩形波。電路一旦起振后，uc電壓總是在（1/3～2/3）Vcc之間充電和放電，從而在輸出端產(chǎn)生一系列的脈沖頻率波形，通過輸出腳與單片機(jī)連接，將脈沖頻率信號(hào)輸入到單片機(jī)中。</p><p>　　5.4、RS485總線的應(yīng)用及介紹</p><p>　　5.4.1、RS485及其接口介紹　　

70、</p><p>　　RS232使用12V,0,-12V電壓來表示邏輯，（-12V表示邏輯1，12V表示邏輯0），全雙工，最少3條通信線（RX,TX,GND），因?yàn)槭褂媒^對(duì)電壓表示邏輯，由于干擾，導(dǎo)線電阻等原因，通訊距離不遠(yuǎn)，低速時(shí)幾十米也是可以的。 </p><p>　　RS422，在RS232后推出，使用TLL差動(dòng)電平表示邏輯，就是兩根的電壓差表示邏輯，RS422定義為全雙工的，所以最

71、少要4根通信線（一般額外地多一根地線），一個(gè)驅(qū)動(dòng)器可以驅(qū)動(dòng)最多10個(gè)接收器（即接收器為1/10單位負(fù)載），通訊距離與通訊速率有關(guān)系，一般距離短時(shí)可以使用高速率進(jìn)行通信，速率低時(shí)可以進(jìn)行較遠(yuǎn)距離通信，一般可達(dá)數(shù)百上千米。 </p><p>　　RS485，在RS422后推出，絕大部分繼承了422，主要的差別是RS485可以是半雙工的，而且一個(gè)驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力至少可以驅(qū)動(dòng)32個(gè)接收器（即接收器為1/32單位負(fù)載），當(dāng)

72、使用阻抗更高的接收器時(shí)可以驅(qū)動(dòng)更多的接收器。所以現(xiàn)在大多數(shù)全雙工485驅(qū)動(dòng)/接收器對(duì)都是標(biāo)：RS422/485的，因?yàn)槿p工RS485的驅(qū)動(dòng)/接收器對(duì)一定可以用在RS422網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　RS-485的電氣特性：邏輯"1"以兩線間的電壓差為+（2-6）V表示；邏輯"0"以兩線間的電壓差為-（2-6）V表示。接口信號(hào)電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路

73、的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL 電路連接。</p><p>　　RS485有兩線制和四線制兩種接線，四線制只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的通信方式，現(xiàn)很少采用，現(xiàn)在多采用的是兩線制接線方式，這種接線方式為總線式拓樸結(jié)構(gòu)在同一總線上最多可以掛接32個(gè)結(jié)點(diǎn)。在RS485通信網(wǎng)絡(luò)中一般采用的是主從通信方式，即一個(gè)主機(jī)帶多個(gè)從機(jī)。很多情況下，連接RS-485通信鏈路時(shí)只是簡單地用一對(duì)雙絞線將各個(gè)接口的“A”、“B”端連

74、接起來。而忽略了信號(hào)地的連接，這種連接方法在許多場合是能正常工作的，但卻埋下了很大的隱患，這有二個(gè)原因：(1)共模干擾問題： RS-485接口采用差分方式傳輸信號(hào)方式，并不需要相對(duì)于某個(gè)參照點(diǎn)來檢測信號(hào)，系統(tǒng)只需檢測兩線之間的電位差就可以了。但人們往往忽視了收發(fā)器有一定的共模電壓范圍，RS-485收發(fā)器共模電壓范圍為-7～+12V，只有滿足上述條件，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)才能正常工作。當(dāng)網(wǎng)絡(luò)線路中 共模電壓超出此范圍時(shí)就會(huì)影響通信的穩(wěn)定可靠，甚至損壞

75、接口。(2)EMI問題：發(fā)送驅(qū)動(dòng)器輸出信號(hào)中的共模部分需要一個(gè)返回通路，如沒有一個(gè)低阻的返回通道（信號(hào)地），就會(huì)以輻射的形式返回源端，整個(gè)總線就會(huì)像一個(gè)巨大的天線向外輻射電磁波。 由于PC機(jī)默認(rèn)的只帶有RS232接口，有兩種方</p><p>　　5.4.2 RS485的網(wǎng)絡(luò)布置</p><p>　　網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湟话悴捎媒K端匹配的總線型結(jié)構(gòu)，不支持環(huán)形或星形網(wǎng)絡(luò)。在構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)時(shí)，應(yīng)注意如下幾點(diǎn)：

76、 （1）采用一條雙絞線電纜作總線，將各個(gè)節(jié)點(diǎn)串接起來，從總線到每個(gè)節(jié)點(diǎn)的引出線長度應(yīng)盡量短，以便使引出線中的反射信號(hào)對(duì)總線信號(hào)的影響最低。有些網(wǎng)絡(luò)連接盡管不正確，在短距離、低速率仍可能正常工作，但隨著通信距離的延長或通信速率的提高，其不良影響會(huì)越來越嚴(yán)重，主要原因是信號(hào)在各支路末端反射后與原信號(hào)疊加，會(huì)造成信號(hào)質(zhì)量下降。 （2）應(yīng)注意總線特性阻抗的連續(xù)性，在阻抗不連續(xù)點(diǎn)就會(huì)發(fā)生信號(hào)的反射。下列幾種情況易產(chǎn)生這種不連續(xù)性：總線的不同區(qū)段采

77、用了不同電纜，或某一段總線上有過多收發(fā)器緊靠在一起安裝，再者是過長的分支線引出到總線。 在RS485組網(wǎng)過程中另一個(gè)需要主意的問題是終端負(fù)載電阻問題，在設(shè)備少距離短的情況下不加終端負(fù)載電阻整個(gè)網(wǎng)絡(luò)能很好的工作但隨著距離的增加性能將降低。理論上，在每個(gè)接收數(shù)據(jù)信號(hào)的中點(diǎn)進(jìn)行采樣時(shí)，只要反射信號(hào)在開始采樣時(shí)衰減到足夠低就可以不考慮匹配。但這在實(shí)際上難以掌握，美國MAXIM公司有篇文章提到一條經(jīng)驗(yàn)性的原則可以用來判斷在什么樣的數(shù)據(jù)速率和電纜長

78、度時(shí)需要進(jìn)行匹配：當(dāng)信號(hào)的轉(zhuǎn)換</p><p>　　5.4.3、RS485應(yīng)用</p><p>　　在要求通信距離為幾十米到上千米時(shí)，廣泛采用RS-485 串行總線標(biāo)準(zhǔn)。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號(hào)能在千米以外得到恢復(fù)。 市場上一般RS-485采用半雙工工作方式，任何時(shí)候只能有一點(diǎn)處于發(fā)送

79、狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號(hào)加以控制。RS-485用于多點(diǎn)互連時(shí)非常方便，可以省掉許多信號(hào)線。應(yīng)用RS-485 可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺(tái)驅(qū)動(dòng)器和32臺(tái)接收器。本系統(tǒng)采用RS485建立多機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)，并以兩個(gè)從機(jī)為例成功實(shí)現(xiàn)了主機(jī)對(duì)從機(jī)及自己的數(shù)據(jù)采集及處理，實(shí)現(xiàn)了多機(jī)通信。</p><p>　　5.4.4 本次設(shè)計(jì)所使用的RS-485的電路圖</p><p>　　圖

80、5-12 RS485電路圖</p><p><b>　　工作原理</b></p><p>　　本電路中使用的MAX485芯片為Maxim公司的一個(gè)RS-485的接口芯片。具有一個(gè)驅(qū)動(dòng)器跟接收器。RO和DI端分別為接收器的輸出和驅(qū)動(dòng)器的輸入端，與單片機(jī)連接時(shí)只需分別與單片機(jī)的RXD和TXD相連即可；/RE和DE端分別為接收和發(fā)送的使能端，當(dāng)/RE為邏輯0時(shí)，器件處于

81、接收狀態(tài)；當(dāng)DE為邏輯1時(shí)，器件處于發(fā)送狀態(tài)，因?yàn)镸AX485工作在半雙工狀態(tài)，所以只需用單片機(jī)的一個(gè)管腳控制這兩個(gè)引腳即可；A端和B端分別為接收和發(fā)送的差分信號(hào)端,當(dāng)A引腳的電平高于B時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為1；當(dāng)A的電平低于B端時(shí)，代表發(fā)送的數(shù)據(jù)為0。在與單片機(jī)連接時(shí)接線非常簡單。只需要一個(gè)信號(hào)控制MAX485的接收和發(fā)送即可。</p><p>　　5.4 字符液晶1602</p><p>

82、;　　5.5.1、1602液晶介紹</p><p>　　1602液晶模塊內(nèi)部的字符發(fā)生存儲(chǔ)器（CGROM)已經(jīng)存儲(chǔ)了160個(gè)不同的點(diǎn)陣字符圖形，這些字符有：阿拉伯?dāng)?shù)字、英文字母的大小寫、常用的符號(hào)、和日文假名等，每一個(gè)字符都有一個(gè)固定的代碼，比如大寫的英文字母“A”的代碼是01000001B（41H），顯示時(shí)模塊把地址41H中的點(diǎn)陣字符圖形顯示出來，本設(shè)計(jì)就能看到字母“A”。 </p><p&

83、gt;　　因?yàn)?602識(shí)別的是ASCII碼，試驗(yàn)可以用ASCII碼直接賦值，在單片機(jī)編程中還可以用字符型常量或變量賦值，如'A’。 </p><p>　　5.5.2、字符液晶對(duì)應(yīng)的ASCII值</p><p>　　表5-4 1602的16進(jìn)制ASCII碼表：</p><p>　　讀的時(shí)候，先讀上面那列，再讀左邊那行，如：感嘆號(hào)！的ASCII為0x21，字

84、母B的ASCII為0x42（前面加0x表示十六進(jìn)制）。 </p><p>　　5.5.3、1602液晶寄存器選擇控制表</p><p>　　1602字符型LCD通常有14條引腳線或16條引腳線的LCD，多出來的2條線是背光電源線 </p><p>　　VCC(15腳)和地線GND(16腳)，其控制原理與14腳的LCD完全一樣，其中： </p><

85、p>　　本系統(tǒng)采用市場上常見的成本較低1602字符液晶為顯示設(shè)備，充分利用屏幕資源，建立動(dòng)態(tài)顯示界面，完成了良好的人機(jī)交互界面。</p><p>　　5.5.4、本系統(tǒng)采用的1602液晶顯示電路</p><p>　　圖5-13 1602液晶顯示電路</p><p>　　注：本圖使用黑色排座為液晶接插提供方便</p><p>　　本設(shè)計(jì)

86、采用1602液晶顯示。如圖4-3所示。3管腳接10K電位器以方便調(diào)節(jié)LCD1602的亮度。由于本次設(shè)計(jì)只需用到LCD1602的寫的功能，故干脆將其5管腳拉低。單片機(jī)P2.7口作為數(shù)據(jù)/命令選擇端RS輸入，P2.6口作為使能端E輸入。LCD1602有多種的使用方式即并口數(shù)據(jù)傳輸和串行數(shù)據(jù)傳輸。設(shè)計(jì)中由于I/O口充足，所以采用的是并口傳輸方式數(shù)據(jù)和命令端口接單片機(jī)的P0端口上，因?yàn)長CD只是顯示不需要讀取內(nèi)容，所以設(shè)計(jì)中的WR管腳只寫不讀，

87、RS命令和數(shù)據(jù)管腳接在單片機(jī)的P2.7管腳，使能端E接在單片機(jī)的P2.6管腳，實(shí)驗(yàn)表明設(shè)計(jì)可以正確顯示內(nèi)容。</p><p><b>　　5.6電源模塊設(shè)計(jì)</b></p><p>　　5.6.1、芯片的選擇</p><p>　　電子產(chǎn)品中，常見的三端穩(wěn)壓集成電路有正電壓輸出的78 ×× 系列和負(fù)電壓輸出的79×&

88、#215;系列。顧名思義，三端IC是指這種穩(wěn)壓用的集成電路，只有三條引腳輸出，分別是輸入端、接地端和輸出端。它的樣子象是普通的三極管，TO- 220 的標(biāo)準(zhǔn)封裝，也有9013樣子的TO-92封裝。 </p><p>　　圖5-15 7805芯片</p><p>　　用78/79系列三端穩(wěn)壓IC來組成穩(wěn)壓電源所需的外圍元件極少，電路內(nèi)部還有過流、過熱及調(diào)整管的保護(hù)電路，使用起來可靠、方便

89、，而且價(jià)格便宜。該系列集成穩(wěn)壓IC型號(hào)中的78或79后面的數(shù)字代表該三端集成穩(wěn)壓電路的輸出電壓，如7806表示輸出電壓為正6V，7909表示輸出電壓為負(fù)9V。因?yàn)槿斯潭煞€(wěn)壓電路的使用方便，電子制作中經(jīng)常采用。本系統(tǒng)采用常用的低價(jià)三端穩(wěn)壓集成電路7805芯片，通過電容濾波，7805集成芯片的穩(wěn)壓后輸出線性度較好的5V直流電壓，為本系統(tǒng)提供電源，達(dá)到了節(jié)約資源，降低成本的效果。</p><p>　　5.6.2、

90、電源模塊電路</p><p>　　圖5-16 電源模塊電路圖</p><p>　　第6章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p><b>　　6.1程序設(shè)計(jì)</b></p><p>　　設(shè)計(jì)就是用計(jì)算機(jī)所能接受的語言把所需解決問題的步驟逐一描述出來，也就是編制計(jì)算機(jī)的程序，在設(shè)計(jì)應(yīng)用系統(tǒng)時(shí)，軟件的編制是重要環(huán)節(jié)。軟件的質(zhì)

91、量直接影響整個(gè)系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)因系統(tǒng)而異，但程序設(shè)計(jì)總是有共同特點(diǎn)及其規(guī)律的。在編寫程序時(shí)，采取如下幾個(gè)步驟：</p><p>　?。?）分析問題，明確所要解決問題的要求，將軟件分成若干個(gè)相對(duì)獨(dú)立的部分。根據(jù)功能關(guān)系和時(shí)序關(guān)系，設(shè)計(jì)出合理的軟件總體結(jié)構(gòu)。</p><p>　?。?）定程序框圖，即根據(jù)所選擇的計(jì)算方法制定框圖。</p><p>　?。?）

92、根據(jù)程序的流程圖和指令系統(tǒng)編寫出程序。注意在程序的有關(guān)位置處寫上功能注釋，提高程序的可讀性。</p><p>　?。?）程序調(diào)試。通過編輯軟件編輯出的源程序，必須用編譯程序匯編后生成目標(biāo)代碼。如果源程序有語法錯(cuò)誤，需修改源文件后繼續(xù)編譯，直到無語法錯(cuò)誤為止，然后利用目標(biāo)代碼通過仿真器進(jìn)行程序調(diào)試，排除設(shè)計(jì)和編程中的錯(cuò)誤直到成功。</p><p>　?。?）程序優(yōu)化。使各功能程序模塊化，子程

93、序化，縮短程序的長度，加快運(yùn)算速度和節(jié)省數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間，減少程序執(zhí)行的時(shí)間。</p><p>　　6.2系統(tǒng)主程序流程圖</p><p>　　下圖是系統(tǒng)溫度檢測主程序流程圖：</p><p>　　圖6-1 溫度檢測模塊程序框圖</p><p>　　系統(tǒng)水電阻檢測主程序框圖：</p><p>　　圖6-2 電阻檢

94、測模塊程序框圖</p><p>　　第七章 測試方案與測試結(jié)果</p><p><b>　　7.1調(diào)試方法</b></p><p>　　根據(jù)設(shè)計(jì)要求，需要測量水質(zhì)，以及關(guān)于長距離的通信。根據(jù)測試原理分析，就是對(duì)水質(zhì)進(jìn)行電阻及溫度測量。還有要進(jìn)行實(shí)時(shí)長距離通信。調(diào)試過程利用單片機(jī)P3口的P3.2引腳接到555時(shí)基電路構(gòu)成的多諧振蕩器的輸出腳，將

95、555多謝振蕩器的頻率信號(hào)f送到單片機(jī)，然后單片機(jī)的定時(shí)器測量振蕩電路的振蕩周期，再求電阻值。這種數(shù)字化處理避免了由指針讀數(shù)引起的誤差。在設(shè)計(jì)中，合適的選擇電容，可以控制電阻的測量范圍。</p><p><b>　　7.2電導(dǎo)率的檢測</b></p><p>　　電導(dǎo)率K是水溶液導(dǎo)電能力的重要標(biāo)志，是電阻率P的倒數(shù)，根據(jù)電阻率的公式P=R*A/L（式中，R為導(dǎo)體電阻Ω

96、，A為導(dǎo)體有效橫截面積，cm2；L 為導(dǎo)體的有效長度，cm），電導(dǎo)率K =1/P=(1/R)·θ（式中，θ =L/A為電極常數(shù)）。因此，通過測量水質(zhì)電阻R 即可求出電導(dǎo)率K。）</p><p>　　本次測試的導(dǎo)體長度為100cm，有效橫截面積為1cm2</p><p><b>　　由公式</b></p><p>　　K=（1/P）*θ

97、 = （1/P）* （L/A ） </p><p>　　可計(jì)算出某一電阻值對(duì)應(yīng)的電導(dǎo)率</p><p>　　調(diào)試結(jié)果如下表一所示</p><p>　　表7.1 電導(dǎo)率與水質(zhì)</p><p>　　根據(jù)所測數(shù)據(jù)分析可知，本系統(tǒng)能夠根據(jù)電阻值區(qū)分出不同的水質(zhì)，不同的水質(zhì)，其電阻不一樣，水質(zhì)越純，其電阻越大，導(dǎo)電率越小。受本系統(tǒng)中NE5

98、55電路的影響，當(dāng)水質(zhì)的電阻值越大，其頻率越低，而電阻值波動(dòng)反而更大，造成所測的水質(zhì)的電阻值誤差較大。</p><p><b>　　7.3水溫的檢測</b></p><p>　　表7.2 用水質(zhì)監(jiān)測儀及溫度計(jì)所測自來水溫度</p><p>　　由此表可知，雖然數(shù)據(jù)有差別，但是在誤差范圍允許之內(nèi)，因此本次設(shè)計(jì)對(duì)溫度的檢測是正確的。</p

99、><p><b>　　結(jié)束語</b></p><p>　　本系統(tǒng)編程采用C語言，用單片機(jī)AT89S51作系統(tǒng)核心，主要完成對(duì)顯示電路設(shè)計(jì)、485通信電路，溫度檢測模塊等功能的設(shè)計(jì)。實(shí)現(xiàn)了對(duì)水中電阻及溫度的檢測，以及實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離傳送。在本設(shè)計(jì)電路完成后，它可實(shí)現(xiàn)檢驗(yàn)兩種參數(shù)是否達(dá)標(biāo)。而本設(shè)計(jì)不足在于只檢測了溫度及電阻兩塊，若能加上其他的傳感器，則可以方便的檢測水中的PH值，

100、渾濁度，溶解氧等。</p><p>　　隨著科技的發(fā)展，工業(yè)發(fā)展進(jìn)入了新的時(shí)代，這種結(jié)構(gòu)具有接口簡單和使用靈活等優(yōu)點(diǎn)。由單片機(jī)構(gòu)成的系統(tǒng)在一些較大型的工業(yè)過程控制、自動(dòng)控制等方面得到了廣泛的應(yīng)用。在目前的發(fā)展形勢(shì)下，因功耗越來越低，可靠性越來越高，Internet的普及，單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域?qū)⒃絹碓綇V泛。因此，水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的研究和使用具有很大的應(yīng)用價(jià)值。</p><p><b>　　

101、致謝語</b></p><p>　　經(jīng)過近半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)論文已經(jīng)接近尾聲，作為一個(gè)本科生的畢業(yè)論文，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)論文是難以想象的。</p><p>　　在這里首先要感謝本設(shè)計(jì)的指導(dǎo)老師任志山老師。任志山老師平日里工作繁多，但在本設(shè)計(jì)做畢業(yè)論文的過程中，從確定論文題目，任務(wù)計(jì)劃書，資

102、料查找等階段都給予了本設(shè)計(jì)悉心的指導(dǎo)。有了老師們的監(jiān)督和指導(dǎo)，讓本設(shè)計(jì)能夠很好地學(xué)習(xí)專業(yè)知識(shí)，培養(yǎng)自己的動(dòng)手能力，這在畢業(yè)設(shè)計(jì)中發(fā)揮了非常重要的作用。在設(shè)計(jì)過程中，老師以自己精專的知識(shí)，不斷地啟發(fā)本設(shè)計(jì)，使本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)得以順利進(jìn)行，也使得本設(shè)計(jì)自己的專業(yè)水平有很大程度的提高。除了任志山老師的專業(yè)水平外，其嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的治學(xué)態(tài)度、高度的敬業(yè)精神對(duì)本設(shè)計(jì)產(chǎn)生重要影響。</p><p>　　再次，本設(shè)計(jì)要感謝同學(xué)對(duì)本設(shè)計(jì)幫

103、助和指導(dǎo)，在設(shè)計(jì)中不懂的請(qǐng)教同學(xué)時(shí)，總是很熱心的幫本設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)問題，尋找更好的解決辦法。</p><p>　　然后還要感謝大學(xué)四年來所有的老師，為本設(shè)計(jì)打下牢固的專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)還要感謝所有的同學(xué)們，正是因?yàn)橛辛四銈兊闹С趾凸膭?lì)，此次畢業(yè)論文才會(huì)順利完成。祝你們身體健康，工作順利。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>

104、;　　[1] 樂嘉華，溫度檢測技術(shù)的現(xiàn)狀和未來，煤油化工自動(dòng)化[J].1998（3），36-38.[2] 何立民.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，第一版，北京航空航天大學(xué)出版社，1993，19-24.[3] 張君謨.單片機(jī)中級(jí)教程，第一版，北京航空航天大學(xué)出版社，2000，25-43.[4] 沙占友. 集成溫度傳感器原理與應(yīng)用. 北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2002， 84-95.[5] 劉川來，李康康，劉成才，徐健，一種組合式溫

105、度傳感器的研究[J]. 儀器儀表學(xué)報(bào), 2007,28（31）：888-892.[6] 余威明. DS18B20高精度多點(diǎn)溫度檢測顯示系統(tǒng)[J]. 儀表技術(shù), 2007,03：37-39.</p><p>　　[7] 王海燕. 在線水質(zhì)電導(dǎo)率信號(hào)采集系統(tǒng)的電路設(shè)計(jì)[J] 醫(yī)療衛(wèi)生裝備，2008，10 </p><p>　　[8] 鄭聯(lián)英. 水溶液電導(dǎo)率的測量方法研究[D]. 北京： 北京

106、化工大</p><p>　　學(xué)，2007：4-6.</p><p>　　[9] [2] 趙亮. 跟我學(xué)51單片機(jī)（七）——LCD1602液晶顯示模塊[J].電子制作. 2011: 卷7期74-77</p><p>　　[10] HU Hong-bin.Measuring for temperature characteristic of temperature

107、 relay. Electro Mechanical,2003,(9):46-48</p><p>　　[11] Sun Kai.Controlling temperature system of resistance stove.Sensor Technology,2003,22(2):50-52</p><p><b>　　附錄1 電路原理圖</b></

108、p><p>　　附錄（2）.電路PCB圖</p><p>　　附錄（3）.主要程序</p><p><b>　　溫度檢測：</b></p><p>　　#include<reg52.h></p><p>　　#include<intrins.h></p><

109、p>　　#include"1602.h"</p><p>　　sbit DE_RE=P3^4;</p><p>　　sbit DQ=P2^3; //ds18b20與單片機(jī)連接口</p><p>　　uchar gao,di;</p><p>　　uchar bai,shi,ge;</p>

110、<p>　　uchar tflag;</p><p>　　uchar recdata; </p><p>　　uint tvalue,tvalue1,tvalue2,TEMP; //溫度值</p><p>　　/*******************************************</p><p>　

111、　函數(shù)名稱: delay_18B20 </p><p>　　功 能: 為18b20溫度轉(zhuǎn)換器提供延時(shí)</p><p>　　參 數(shù): 延時(shí)i微秒</p><p><b>　　返回值 : 無</b></p><p>　　*******************************************