水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計(共4頁)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上水質(zhì)監(jiān)測系統(tǒng)的硬件設(shè)計 以單片機(jī)為主要控制器件主要包括硬件電路的設(shè)計和系統(tǒng)程序的設(shè)計。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，顯示部分設(shè)計等；軟件設(shè)計主要包括主程序設(shè)計和子程序設(shè)計，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。單片機(jī)與電源傳感器數(shù)據(jù)AD轉(zhuǎn)換顯示裝置單片機(jī)的最小系統(tǒng)

2、有三部分組成，即電源，時鐘電路和復(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。 時鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需的時鐘信號，時序是指令執(zhí)行中各信號之間的相互關(guān)系。單片機(jī)本身就如同一個復(fù)雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在唯一的時鐘信號控制下嚴(yán)格地按時序進(jìn)行工作。顯示電路設(shè)計 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)時監(jiān)控和顯示，因此，需要有顯示電路的設(shè)計，來完成這一功能。 傳輸模塊隨著數(shù)字技術(shù)的發(fā)展和計算機(jī)日益廣泛的應(yīng)用，現(xiàn)在一個系統(tǒng)往往由多臺計算機(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

3、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，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

4、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)的段數(shù)碼管，分為共陽極和共陰極數(shù)碼管兩種 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

5、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。

6、由于它體積小，兼容性強(qiáng)，性價比高而深受單片機(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電供電時輸入電壓在05V之間；(5)工作頻率為250KHZ，轉(zhuǎn)換時間為32S;(6)一般功耗僅為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。但因為DI端和DO端在通信時未同時有效地并與單片機(jī)的接口是雙向的，固電路設(shè)計時可以將DI和DO并聯(lián)在一根數(shù)據(jù)線上使用。采集

7、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+125，測量精度高達(dá)+0.5；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)換時間在分辨率為12位（即0.0625）時最大為750ms；用戶可分別對每個器件設(shè)定溫度上下限；DS18B20 在使用時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，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常工作；每個DSl