水质监测-设计说明书
电子校园网 编号：
T3952203M-LW
设计摘要：
基于单片机的水质监测系统是一种基于嵌入式技术的智能化水质监测方案。该系统利用单片机作为核心控制器，通过连接各种传感器来实时采集水样的各项指标数据。这些传感器可以包括pH传感器、溶解氧传感器、浊度传感器、温度传感器等。
在系统工作时，传感器会将采集到的水质指标数据转化为电信号，并通过模数转换器将其转化为数字信号，然后传输给单片机进行处理和分析。单片机内部嵌入了相应的算法和标准，可以根据这些数据来评估水质的好坏，并根据设定的阈值进行报警或其他操作。
除了数据处理和分析功能，单片机还可以通过液晶显示屏或其他输出方式将监测结果直观地展示出来。用户可以通过界面操作来查看水质指标的实时数值、历史数据以及报警信息等。
基于单片机的水质监测系统具有多个优点。首先，它具有实时监测的能力，可以及时获取水质数据，及时采取相应的措施。其次，该系统具有高精度的特点，传感器和单片机的配合可以提供准确的水质评估结果。此外，由于采用了单片机技术，系统成本相对较低，易于实施和推广应用。
基于单片机的水质监测系统在环境保护和水资源管理中具有重要意义。它可以用于水质监测站、自来水厂、水处理设备等场所，对于确保水资源的安全和环境保护起到了积极的作用。同时，该系统还可以用于学校、实验室等教育科研领域，帮助人们更好地了解水质变化和相关知识。
关键词：单片机；PH计；浑浊度检测；TDS检测
字数：12000+
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内容预览：
摘 要
ABSTRACT
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
1.2 国内外研究现状
1.3 课题主要内容
2 系统设计方案
2.1 系统整体方案
2.2 单片机的选择
2.3 电源方案的选择
2.4 显示方案的选择
2.5 物联网方案的选择
3系统设计与分析
3.1 整体系统设计分析
3.2 主控电路设计
3.3 显示模块
3.4 PH计
3.5 4G模块
3.6 TDS
3.7 DHT11传感器检测温湿度
4 系统程序设计
4.1 编程软件介绍
4.2 主程序流程设计
4.3 按键功能图
4.4 显示函数流程图
4.5 处理函数流程图
5 实物调试
5.1 电路焊接总图
5.2 设置阈值实物测试
5.4 风扇自动打开实物测试
5.5 自动换水实物测试
6 仿真调试
6.1仿真总体设计
6.2上电仿真测试
6.3 设置阈值仿真测试
6.4 风扇自动打开仿真测试
6.5 自动换水仿真测试
6.6控制水位仿真测试
结 论
参考文献
致 谢
1 引 言
1.1 选题背景及实际意义
水质是人类生活和生态系统的重要组成部分，对于人类的健康和环境的保护至关重要。然而，随着工业化和城市化的快速发展，水污染问题日益严重，给人们的生活和环境带来了巨大的威胁。因此，开发一种有效的水质监测方法具有重要的实际意义。
传统的水质监测方法通常需要专业设备和复杂的实验过程，不仅成本高昂，而且操作繁琐，无法实现实时监测和快速响应。而基于单片机的水质监测系统则具有以下实际意义：
实时监测：基于单片机的水质监测系统可以实时采集和处理水质数据，及时反映水质的变化情况。这对于及时发现和解决水质问题，保障人们的饮用水安全具有重要意义。
高精度评估：单片机内嵌有算法和标准，可以对采集到的水质数据进行准确的评估。这有助于提高水质监测的准确性和可靠性，为决策者提供科学依据。
低成本应用：相比传统的水质监测方法，基于单片机的水质监测系统成本较低，易于实施和推广。这使得更多的地区和机构能够使用这种技术来监测水质，提高水资源管理的效率和水平。
环境保护：水质监测是环境保护的重要手段之一。通过实时监测和评估水质，可以及时发现和解决水污染问题，保护水生态系统的健康和可持续发展。
综上所述，基于单片机的水质监测系统具有实时监测、高精度评估、低成本应用和环境保护等实际意义。它为保障人们的饮用水安全、提高水资源管理的效率和水平，以及保护水生态系统的健康发展提供了一种有效的解决方案。
1.2 国内外研究现状
在国内的研究中，学者们积极探索不同方面的问题。首先，他们着重选择适用的传感器来监测水质。传感器的种类多种多样，包括常见的PH值、浊度、溶解氧以及温度等参数。通过合理选择传感器并将其与单片机相连接，可以实现对水质多个方面的全面监测。
其次，单片机的控制起到了至关重要的作用。研究人员通过单片机进行数据采集、处理和控制，使得水质监测系统能够自动化地运行。单片机可以根据预设条件进行数据处理，从而判断水质是否符合标准，并在需要时进行报警或启动相应的处理装置。
此外，数据通信也是一个研究的重点。常见的通信方式包括串口、无线传输等。通过这些方式，检测到的数据可以传输到上位机或云平台进行进一步的分析和存储。这为对水质数据进行长期监测和分析提供了方便，并有助于实现远程监测和管理。
在国外的研究中，基于单片机的水质监测系统也取得了显著进展。首先，自动化和智能化是一个重要的发展趋势。通过单片机的控制，可以实现数据的自动采集和处理，无需人工干预，从而提高了检测的效率和准确性。
其次，便携式设计成为研究的热点之一。研究人员设计开发了轻便、小巧、易携带的水质监测设备，使其能够进行户外或现场的实时监测。这种便携式设计使得水质监测可以更加灵活地应用于不同的场合，满足个体用户或野外环境监测的需求。
此外，数据共享和云平台的应用也日益流行。一些水质监测系统通过互联网将数据传输到云平台，并与其他相关数据进行集成和分析。这种方式推动了水质监测的智能化和网络化，有助于建立更全面、实时的水质监测与管理系统。
1.3 课题主要内容
本设计是基于单片机的水质监测，主要实现以下功能：
1、获取并监测水质参数：PH值、浑浊度、温度、湿度和水位。
2、输出部分：通过继电器控制排水和进水操作，控制风扇的启停。
3、显示参数和阈值：通过OLED显示屏显示温度、TDS、水位、PH值及阈值。
4、与云平台连接：通过4G模块连接云平台，传输获取的数据，并实现手机远程控制风扇开关。
5、报警功能：当参数值超出设置的阈值范围时，蜂鸣器进行报警。
6、按键功能：设置温度、水质、PH、水位阈值、手动开关风扇。
