基于单片机的水体检测系统的设计 （本科毕业论文代写）
摘要：
本文论述了一种基于单片机的多功能参数检测系统的设计与实现过程。随着全球人口与经济的迅速发展，不可再生能源可供人类实用的越来越少，而它所带来的环境污染问题早已让人们熟知。虽然全球各国都竭力控制污染源，但是进展缓慢。随着太阳能等清洁能源的大力发展与应用，它以诸多优点深受人们所喜爱。太阳能产品造价低廉，同时为人们节省一次性能源，保护环境。因此太阳能热水器已被人们广泛使用，家家户户。
系统采用单片机AT89C51为主控芯片，设计电流电压转换电路，能够将水体的温度、液位等物理量转换成电压信号，并提供给转换电路，最后将信号传输到单片机芯片中，然后在显示器上显示现场所测得的数据。同时，系统还有报警提示等功能电路。该系统采用的传感器采用的材质具有抗氧化和抗腐蚀性，可以在较为恶劣的环境下工作。
本设计课题考虑千家万户的生活状况，现如今由于人们对智能化产品的以来性越来越大，要求越来越高，而且现在智能产品的价格从来是高的离谱，普通家庭很难去消费。而本设计所价格普通家庭就可以承受的起。本设计是采用DS18B20温度传感器采集数据，然后经过转换信号，将信号传送进单片机控制器，最后在数码管上显示数据，压力传感器采集到的数据经lm393转换数据将信号转送到单片机内，当水位过低时，报警装置报警。
关键词：单片机、数码管、DS18B20、液位传感器
Water detection system design based on single chip microcomputer
Abstract: This paper discusses a kind of multifunctional parameter detection based on single chip microcomputer system design and implementation process. With the rapid development of the global population and economy, non-renewable energy available for human practical less and less, and it brings the environment pollution problem has already been known. Although the countries around the world are trying to control pollution sources, but progress is slow. The developing and application of clean energy such as solar energy, it is popular with people many advantages. Solar products cheap, at the same time for people to save primary energy sources, protect the environment. Therefore the solar water heater has been widely used, families。
System by single chip microcomputer AT89C51 as the main control chip, current voltage conversion circuit design, the physical quantities, such as temperature, liquid level of water is converted into voltage signal, and provide A/D conversion circuit, the last to transmit signals to single chip microcomputer chip, and then displayed on the monitor the site measured data. At the same time, the system also has the function such as alarm prompt circuit. The system USES the sensor USES the material has the oxidation resistance and corrosion resistance, can work under relatively harsh environment。
This design project the living conditions of families to consider, because people are now since sex of intelligent products is more and more big, the demand is higher and higher, and now intelligent product price is always high, ordinary families hard to consumption. And the price of the design of ordinary families can afford. This design is to use DS18B20 temperature sensor to collect data, then the converted signal, will signal into the single chip microcomputer controller, finally on the digital tube display data, pressure sensor collected data by the lm393 conversion data transmit signal to the single chip microcomputer, when water level is too low, the alarm system alarm。
Key words: single chip microcomputer , Digital tube，DS18B20，liquid level sensor
第一章 绪论
1.1课题的背景及意义
随着社会的进步，工业的不断发展，人类生活质量显著提高，人类寿命也得到相应增加，但随之增加的还有全球人口，人口的增加势必导致能源的消耗。不可再生能源越用越少，而它所导致的各种环境污染让各国政要头疼不已。因此新能源的发展趋势势不可挡。太阳能作为新能源的一份子发挥着巨大作用，太阳能产品环保、节能、安全等优点备受各阶级消费者喜爱。
热水器的应用需要技术的支持，数据采集便是其中一个十分重要技术。数据采集系统应用也日趋广泛。在工业控制系统中，数据采集是至关重要的一个大环节。在生产过程中，技术人员通常会检测个个环节的温度、液位、溶氧量等技术参数。检查完之后还会对之前检查完毕的任意数据进行随机查询，并将所测得的数据提取出来。最后会进行比较并做出调整控制方案来。另外，在整个科研调查过程中，技术人员会运用数据采集到的可以获得大量的实时数据，这也是获取科学数据的一个重要手段。数据采集往往会直接影响整个控制系统，并对最终决策产生影响。因此，数据采集系统的对我们控制整个系统来说十分重要。
数据采集系统在某种意义上说，是计算机可以控制的，并可以实现多路数据检测。它也对数据实行存储、运算处理、分析以及检测的数据。最终能够显示、记录、等功能。在上世纪中后期，随着信息技术的发展，数据采集方面的技术取得越来越惊人的进步。并在许多领域上都用到了数据采集。
1.2国内外研究现状
自上世纪以来，工业得到迅猛的发展，特别是在电子技术以及自动化控制领域的发展更加快速。由于工业控制要求的需要，国内外温度控制系统快速发展，并且在智能化发展中取得优异成就。但相对于国外，我国发展现状就显得缓慢了，而在这方面，像英国、美国、日本等几国已经处在优先地位，并且在现实生活中广泛应用。
我国现如今在水温水位控制系统方面与发达国家相比，仍然存在较大的差距。目前我国在这方面的总体技术仍然处在上世纪末的水平。我国成熟的技术产品主要运用PID等常规的控制器，但是它只能适用一般的温度液位控制系统中，很难控制滞后复杂情况产生的变化。在较高控制要求的控制智能化和自适应控制仪表等技术还不是十分成熟。而且，现如今这些技术不成熟的智能化产品价格还蛮高，一般消费者还不会随便购买。
我国现在对水质检测的常规方法是到现场取样后再拿到实验室进行检验分析。这中间的工作环节十分复杂，而且等待时间较长，不能够及时地得到水体检测现场数据。要知道，假若水体发生一些人为不可察觉的变化时，时间就显得非常重要了，虽然目前我国一些研究机构已经开发研究出小型的检测仪。因此，我国发展智能化水温水位等控制系统已经成为发展的重要一项大事，为了人们检测水体时的工作方便；为了人们生活智能化；为了拉近我国在智能化等技术上与发达国家的差距，我们的研究响应目前社会所需。
1.3主要研究内容
本系统主要是检测水体的水温水位等参数，该系统设计技术特点是采用温度传感器监测水体中温度，并在数码管显示器上显示出温度，用两个液位传感器检测水位，将一个液位传感器放置在最低水位，另一个液位传感器放置在所设置的最高水位，当最低水位上所放置的液位传感器没有检测到水体时，蜂鸣器报警，同时继电器打开，开始上水，当最高水位所放置的液位传感器检测到水体时，继电器关闭。这样设计适用于多种系统，但尤为适应于太阳能热水器系统，不仅节省资源，保护设备免于在人们不了解情况的状态下使设备受损，而且使得人类生活更加智能，满足人们所需。
本设计课题采用DS18B20温度传感器，该传感器具有微型化、功耗低、抗干扰能力强、精度高等优点，能直接将温度转化成数字信号供主控器处理；液位传感器具有温度补偿作用，可以克服半导体压力传感器存在的温度漂移问题。液位传感器是利用水的弱导电性测量原理工作，它是利用这一原理测得是否有水，在经过信号转换电路，最终输送到单片机内处理。
一、选题简介、意义
随着时代的进步，社会技术的发展，人类生活越来越依赖工业技术。正所谓：科学技术是第一生产力，是先进生产力的重要标志，是一国之根本。因此，数据采集系统也随着工业技术与社会的发展得到相应的发展。数据采集技术是工业控制系统中不可或缺的，在生产环节中，往往需要采集液体的液位、温度、酸碱度、压力等参数，将所采集的数据进行检测，并依照检测的数据进行比较做出决策。
从某种意义上来说，数据采集技术是用计算机控制的多路数据自动检测并且能够对数据实行存储、计算处理与分析。而且能够显示出所测得的数据信息，并且记录下来。我国在过去就已经发展数据采集系统，并且取得很大的进步。许多领域都可以用到数据监测，比如石油检测、科学实验、生产生活等领域。
数据采集在人们日常生产生活中起着至关重要作用。比如日常生活中所使用的热水器，传统的热水器加入水时往往不知道什么时候缺水，什么时候水注入满，只是让水泵一直处在通电的状态下，这样会损耗设备的使用寿命并过多的消耗电源，造成不必要的浪费。虽然国内一些厂商安装有水位传感器，但是由于热水器内部巨大的温差与水垢对传感器造成一定的影响，因此检测所得的数据精准度低。虽然国内众多电子仪表厂商进行过多种改良方法，从材料、结构、防水、耐高温等方面。国外热水器技术已成熟，国内外差距仍有不小差距。因此需要亟待发展。本系统不仅在数据采集方面精准度高，而且价格便宜，并且能够实时检测，简介方便。
二、课题综述（课题研究，主要研究的内容，要解决的问题，预期目标，研究步骤、方法及措施等）
一 、 主要研究的内容：
本课题是基于C8051单片机技术为依托的一种水体检测系统的设计。
二 、 要解决的问题：
1）太阳能水体检测硬件构成能够实现并实现控制板电路所需求；
2）太阳能水体检测软件设计；
3）一切设计好之后，将程序拷进单片机内，并可以使用硬件进行水体检测。
三 、 预期目标：
根据项目要求，可以实现对水体的温度，液位等参数进行检测，此外，该系统还可以对检测到的数据进行显示和报警。
四、 研究步骤：
本课题研究步骤可以分为以下几个阶段：
第一阶段：上网或到图书馆查阅书籍并收集所需资料，最后确定研究课题。完成开题报告;
第二阶段：完成系统构架并进行硬件结构图设计·编程构思；
第三阶段：进行软件编程，硬件排版并焊接;
第四阶段：讲编程烧进单片机内，并完成调试：
第五阶段：整理技术资料，完成毕业设计论文及答辩。
五、 工作方法及措施：
方法：本课题主要采用实例研究方法与实验研究方法与查询方法。
措施：基于单片机课程所习得的理论知识与实践经验，并在指导老师的指导
下完成所设计的水体检测系统。
目 录
第一章绪论
1.1课题的背景及意义...............................................................................3
1.2国内外研究现状..................................................................................3
1.3主要研究内容.....................................................................................4
第二章 系统总体设计
2.1系统总体方案.....................................................................................5
第三章 系统硬件设计
3.1单片机模块........................................................................................6
3.2温度传感器模块..................................................................................9
3.3液位传感器模块..................................................................................11
3.4数码管显示模块..................................................................................14
3.5报警模块............................................................................................16
3.6系统硬件明细表..................................................................................18
第四章 系统软件设计
4.1系统软件设计思路...............................................................................19
4.2系统流程图.......................................................................................19
4.2.1系统总设计流程图...........................................................................20
4.2.2水温设计流程图..............................................................................22
4.2.3液位设计流程图..............................................................................22
4.3程序..................................................................................................23
第五章 系统的监控中心设计
5.1仿真软件..........................................................................................23
5.2调试................................................................................................24
第六章 结论......................................................................................25
致谢...................................................................................................26
参考文献
毕业设计附录目录
1.系硬件设计图...................................................................................27
2.系统硬件电气原理图.........................................................................27
3.系统软件设计方框图.........................................................................28
参考文献
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【2】高卫东 51单片机原理及实践：c语言版 北京航空航天大学出版社 2013
【3】黄翠翠 MCS-51单片机原理及应用 北京大学出版社 2013
【4】任正云 c语言程序设计 北京 中国水利出版社 2009
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【6】陈海松 何慧琴 刘丽莎 单片机应用技能项目化教程 北京 电子工业出版社 2012
【7】李全利 单片机原理及应用技术 北京 高等教育出版社 2013
【8】孙福成 单片机原理及应用 西安 西安电子科技大学出版社 2012
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【13】沈任远 吴勇 模拟电子技术基础 北京 机械工业技术出版社 2009
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