基于单片机的水体参数检测系统的设计

基于单片机的水体参数检测系统的设计

一、选题简介、意义

近年来，由于工业的不断发展及人类的不断进步和活动都改变了天然水的性质和组织，从而影响了水的质量以至于现在正威胁到我们的健康。人类生活所需要水资源的质量越来越多的受到了人们的关注，并在用各种方法和手段来治理水环境从而改善水资源的质量。

水体参数检测的意义：（1）提供代表水质量现状的数据，供评价水体环境质量使用；（2）确定水体中污染物的种类数量以及分布状况，追溯污染物的来源、污染途径，预测水体污染的变化趋势；（3）研究水污染对环境生物和人健康造成的影响；

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）

基于单片机的水体参数检测系统的设计主要研究的是水体质量参数的检测，要解决饮水安全的问题，结合单片机的技术，构造多功能，适应范围广、操作方便的水体参数检测的系统用单片机实现水体参数检测，完成如下任务：

1、水体参数检测系统的控制要求。

1）水体温度检测

实时检测水体温度，并显示。

2）水溶氧量检测

实时检测水中氧气含量的检测，并显示。

3）水PH值检测

实时检测水中PH值的检测，并显示。

2、确定控制方案，选择单片机型号，定义输入/输出，确定硬件原理图。

进行软件编程并完成调试。

第1章绪论 1

1.1 水质检测的意义 1

1.2 研究目的 1

1.3 研究现状和发展方向 1

1.4 研究内容和目标 2

第2章二级分布式智能检测系统结构 2

第3章检测系统的硬件组成 3

3.1 传感器模块 3

3.1.1 温度传感器 4

3.1.2 溶氧量测量传感器 5

3.1.3 PH值检测传感器 7

3.2 MCU最小系统 9

3.3 液晶显示模块 10

3.4 串口通信模块 11

3.5 数字按键模块 13

3.6 PC机 14

第4章系统的软件设计 15

4.1 下位机数据采集板 15

4.2 基于Windows操作系统的上位机 17

结论 19

参考文献 20

一、绪论

（一）水质检测的意义

强降雨很容易引起不干净的污水倒灌入供水设施中，产生水体质量问题，引起生活用水的一系列问题。

（二）研究目的

由于检测技术和参数的限制，以及新闻中报道的各种食品安全隐患，人们如今不再简单的相信企业产品合格检验证明，而是希望通过某种途径来实时检测饮用水水质参数。但是，目前市场上的水体参数监测设备对于广大家庭用户来说并不是一个可行方案，它们大多维护繁琐，价格昂贵，不易于操作，而且需要进行定期维护，其使用场合有限，比如水质监测站中，利用检测仪保持水体的洁净安全卫生；大规模企业或者污水处理厂则用其来检测污水处理是否合格。针对这样的应用限制，本文以嵌入式系统为基础，基于各类模拟传感器模块，旨在开发一套具有快速性、高可靠性、高灵敏度的水质监测系统，使其具有低损耗、维护方便、自动检测、操作简单等特点，适用于饮用水和家庭用水的水质检测。

（三）研究现状和发展方向

70年代，便携式水分析仪出现在欧洲和日本等发达国家市场上，其水质分析仪的研究起步较早，在环境保护的实际项目管理中发挥了重要作用。比如波兰的一家公司，设计了一台防水的多参数检测仪，就可以检测水体多项参数。

国内此领域的监测仪器起步较晚，初期主要是人工采样，然后在实验室采用化学方法进行分析，直到上世纪90年代，才开始了自动检测的阶段。目前许多国内生产厂商生产的单参数或多参数分析仪已经进入市场，如北京上清科技公司生产的5B-3B型快速多参数测定仪，可以测定除了COD意外的很多参数，SWA-2000是一种能够实现连续实时对多种参数进行在线监测的测定仪，但是它的温度特性较差。

（四）研究内容和目标

综上所述并结合所学知识，本文基于AVR单片机及传感器技术设计了一套水体参数检测系统，能够实现对水体温度、溶氧量及水体PH值的实时在线监测，通过人机交互界面实时显示相应参数并通过串口与上位机进行通信，实现了远程控制。

参考文献

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