單片機控制的污水排放PH值檢測系統(tǒng)設計

1、1 引言1.1 污水處理的研究背景及意義隨著時代的進步，工業(yè)化程度的不斷提高，人們的生活已經離不開工業(yè)。在人民生活水平不斷提高的同時，人類賴以生存的水資源卻在經濟開展的過程中遭受嚴重破壞。在全社會越來越重視自然環(huán)境和人類和諧開展，工業(yè)及居民生活污水處理建設工程和開展受到全世界的普遍關注。隨著污水處理工藝水平迅猛開展，對污水處理的自動化要求越來越高。為使污水處理系統(tǒng)處于良好的運行工況，獲得更好的出水水質，必須及時取得污水處理系統(tǒng)的重要過程參數及水質參數。其中，PH值是表征水質的重要參數之一。在石油、化工、造紙等工業(yè)生產中，給水處理和廢水處理控制過程中，都必須把PH值控制在一定的范圍內。否那么，將

2、會影響企業(yè)生產，造成原料浪費，產品質量下降，甚至污染環(huán)境。與此同時，強酸強堿很有可能腐蝕生產設備，使用壽命降低，甚至可能給生產造成危險。因此，不僅是在工業(yè)生產中，而且在環(huán)境保護下，對污水PH值的有效控制是非常有意義的。本文針對以上對污水處理的狀況，通過查閱相關污水PH值控制的資料，對污水處理中的PH值控制問題進行研究和設計。1.2 污水處理PH值控制的目的在工業(yè)生產污水處理中，污水過酸或過堿都容易引發(fā)各種問題。所以，必須先對污水的PH值進行檢測，然后對其進行中和處理，到達要求后才可以排放。然而，PH值控制是一個復雜的非線性控制問題。由于酸堿中和反響過程存在混合、測量等因素，需要一定的時間，時滯

3、較大。PH值滴定曲線是非線性曲線，在中和反響過程中，不同的工作點增益相差很大。因此，處理好PH值中和非線性是PH值控制的重點。本文根據PH值中和非線性這一特點，設計了PID算法的智能區(qū)間控制數學模型，并基于AT89S51單片機設計了PH值控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)驗證了本算法設計的可行性，同時也提供了一種解決PH值控制問題的新思路。1.3 PH值控制方法現狀及開展趨勢污水處理往往需要設備工作在良好的狀況，同時要及時取得污水處理系統(tǒng)的各項技術參數，PH值是最重要的參數之一。傳統(tǒng)的PH值控制方法需要工作人員到場進行手工中和操作和監(jiān)視，導致對系統(tǒng)的意外事件反響較慢，而且無法準確對水質的變化做出反響和調整，從而

4、限制了污水處理的穩(wěn)定性和處理質量。然而這些經驗的積累要求具有較長時間的實際操作經驗和廣泛的知識，往往根據多年積累的經驗對污水處理廠進行管理。因此，建立污水處理的檢測控制系統(tǒng)是十分有必要的。國外興旺國家很早就已經投入大量資金和科研力量加強污水處理的監(jiān)測、運行和管理，實現了計算機控制、報警、計算和瞬時記錄。如美國在20世紀70年代中期開始實現污水處理廠的自動控制。目前主要污水處理廠已經實現工藝流程中主要參數的自動測試和控制。80年代以來，美國召開了兩次水處理儀器和自動化的國際學術會議，會上發(fā)表的數百篇論文反映出水處理自動化已開展到使用水平。與國外相比，我國污水自動化控制起步較晚。進入90年代以后污

5、水處理廠才開始引入自動控制系統(tǒng)，但多是直接引進國外成套自控設備，國產自動控制系統(tǒng)在污水處理廠應用較少。因此，采用PH值自動控制系統(tǒng)取代傳統(tǒng)的人工控制是開展的必然趨勢。在污水PH值的控制研究上，一般采用簡單PID算法或單回路控制，這樣的控制方法穩(wěn)定性較差，很難適應當今大型的復雜的污水處理控制且很難滿足平穩(wěn)、高效、平安等生產要求。所以，控制系統(tǒng)還需結合各項相關技術，如：現代控制理論、電工儀表技術等，從而設計出功能更大、更完善的、具有一定適應能力的新系統(tǒng)。本設計針對污水處理PH中和過程的特點及控制要求，研究出一套結構簡單、算法簡便、效果好、耗藥少且能滿足污水處理要求的PH值區(qū)間控制系統(tǒng)。可以在污水處

6、理廠推廣，經濟效益明顯。1.4 本文完成的工作1了解工業(yè)、生活污水的排放對環(huán)境的污染，污水處理的意義及其流程。2對污水處理PH值控制研究，分析PH值中和非線性的原因。3設計污水處理PH值智能區(qū)間控制模型，并且推導出相應PID算法。4完成污水處理PH值的硬件設計，根據PH值的變化范圍及控制精度，利用AT89S51單片機實現系統(tǒng)數據采集、處理、存儲和顯示功能。5完成污水處理PH值的軟件設計，根據系統(tǒng)不同模塊所實現的功能，利用單片機C51語言編寫單片機程序。6完成對系統(tǒng)的各個功能模塊，硬件和軟件的調試。1.5 本章小結本章主要介紹了工業(yè)、生活污水排放對環(huán)境的污染，污水處理的意義；污水處理PH值控制系

7、統(tǒng)的方法研究，國內外現狀及開展趨勢。對本文所應完成的工作做一個簡要闡述。2 PH值概述及其控制方法建模2.1 PH值簡介 PH值的定義PH是拉丁語“Pondus hydrogenii一詞的縮寫，亦稱氫離子濃度指數，是溶液中氫離子活度的一種標度，也就是通常意義上溶液酸堿程度的衡量標準。通常PH值是介于0和14之間的數：當PH7的時候，溶液呈堿性；當PH=7的時候，溶液呈中性。PH值是水溶液最重要的理化參數之一?；瘜W變化以及生產過程都與PH值有關，因此，在工業(yè)、農業(yè)、醫(yī)學、環(huán)保和科研領域都需要測量PH值。 PH值中和過程特點在污水處理過程中，會經常碰到PH值的控制問題。由于PH值變化很大，不易控制

8、，PH值的滴定曲線是非線性曲線，如圖1所示，在中和反響過程中，不同的工作點增益相差很大，在實際反響過程存在混合、測量等純滯后因素，增加了控制難度。圖2-1 PH值中和滴定曲線由圖2-1可知，在PH=7附近對象的靜態(tài)增益很大，此時添加的中和劑略有變化就能引起PH值較大幅度的變化；而遠離PH=7對象的靜態(tài)增益很小，只有參加大量的中和劑，才能使PH值的少量變化。這就是PH對象明顯的非線性特性。2.2 污水處理PH值過程控制模型過程控制模型如圖2-2所示，污水PH值的智能區(qū)間控制。AT89S51單片機 PH值傳感器 加酸 加堿 反響PH值 變送器 進水 出水 管式混合器圖2-2 污水處理PH值控制模型

9、 以上模型中，包含前饋和反響PH值閉環(huán)控制系統(tǒng)。前饋系統(tǒng)主要由PH值傳感器，反響由PH值變送器完成。結合次控制模型，設計出污水處理PH值的智能區(qū)間控制PID算法，再通過實際的系統(tǒng)軟硬件制作和調試來加以驗證。2.3 常規(guī)PID控制原理圖2-3 PID控制系統(tǒng)原理框圖常規(guī)PID控制系統(tǒng)原理框圖如圖2-3所示，由PID控制器和被控對象組成。PID控制器是一種線性控制器，根據給定值與實際輸出值構成控制偏差：將偏差的比例P、積分I和微分D通過線性組合構成控制量，對被控對象進行控制，故稱PID控制器。PID控制器各校正環(huán)節(jié)的作用如下：1. 比例環(huán)節(jié)比例環(huán)節(jié)的方程： 2-1其中，為比例調節(jié)器的輸出量，為比例

10、系數，為調節(jié)器的輸入或偏差值?？梢员硎境桑?，這里為設定的目標值，為時刻的采樣值。比例調節(jié)器的輸出變化與輸入偏差成比例。比例調節(jié)作用的大小除了與偏差有關外，主要取決于比例系數的大小。越大，比例調節(jié)作用越強，反之那么越弱。對于大多數系統(tǒng)而言，太大時，會引起系統(tǒng)自激振蕩。比例調節(jié)的優(yōu)點是調節(jié)及時，只要偏差一出現，就能及時產生與之成比例的調節(jié)作用。缺點是存在振蕩，而且如果單純采用比例調節(jié)，那么系統(tǒng)一定會存在靜差。這是因為比例調節(jié)的輸出正比于偏差值，假設偏差為零，那么輸出也為零，此時，系統(tǒng)不可能到達平衡。比例系數越小，過渡過程越平穩(wěn)，但靜差越大。比例系數越大，那么過渡過程曲線振蕩越厲害，比例系數過大時

11、，甚至可能出現發(fā)散振蕩的情況。因此，對于擾動較大，慣性也較大的系統(tǒng)，假設單純采用比例調節(jié)，就很難兼顧動態(tài)和靜態(tài)特性。2. 積分環(huán)節(jié)積分環(huán)節(jié)的方程： 2-2其中，為積分時間。積分調節(jié)的主要特點是調節(jié)器的輸出不僅取決于偏差信號的大小，而且還主要與偏差存在時間有關。只要有偏差存在，輸出就會隨時間不斷增長，直到偏差消除后，調節(jié)器的輸出才不會變化。因此，積分作用能消除靜差，這是它的主要有點。它的主要缺點是動作緩慢。而且在偏差剛一出現時，積分作用很弱，不能及時克服擾動的影響，使被調參數的動態(tài)偏差增大，調節(jié)過程變長。3. 微分環(huán)節(jié)微分調節(jié)的方程： 2-3其中，為微分時間。微分調節(jié)的主要特點是輸出可以反映偏差

12、的變化速度。因此，對于一個固定不變的偏差，不管其數值有多大，也不會有微分作用輸出。所以微分作用不能消除靜差，而只能在偏差發(fā)生變化時，產生調節(jié)作用。 根本PID控制算法對實際系統(tǒng)進行控制時，常常將比例、積分和微分三種方法進行線性組合，構成PID控制，到達一個良好的控制效果。一般模擬系統(tǒng)的PID方程為： 2-4其中，為比例增益，為積分時間，為微分時間，為控制量，為測量值與給定值的偏差。為了便于算法的實現，將上面的微分方程做如下處理： 其中，為采樣周期，為采樣序號，和分別為第和第次采樣所得的偏差。由此，式2-1可以寫成： 2-5為便于編程，可以將式2-5改寫成增量形式，即： 2-6其中，為積分系數，

13、 為微分系數。整理后可得： 2-7其中， ， ， 。由上式2-7可以看出，控制量的大小除了與偏差、和有關外，還與比例增益，積分時間，微分時間和采樣時間有關。因此，如何確定這些參數是PID控制的關鍵所在。 污水處理PH值的智能區(qū)間控制原理由于在污水處理過程中，需要把PH值控制在某一范圍，即某一設定區(qū)間，因此，提出了污水處理過程PH值設定區(qū)間智能控制方法：將設定區(qū)間的上限、下限作為控制設定值，構成兩個設定值控制器，并根據出水PH值動態(tài)調度該兩個設定值控制器，以確保出水PH在設定區(qū)間內，滿足控制的要求。假設PH值設定區(qū)間為，檢測得到的出水PH值為，控制量為表示加堿，表示加酸，表示不加藥。設定值控制采

14、用應用廣泛的PID控制算法。這樣設定值為的PID控制算法為： 2-8其中，為設定值與出水PH值之差，即=-，、為PID控制常數。同理，設定值為的PID控制算法為： 2-9其中，=-，、為PID控制常數。整個系統(tǒng)的控制算法為： ，且 設定值為時 其它 2-10 ，且 設定值為時 其它圖2-4是控制策略的示意圖，圖中、分別表示某一時刻出水PH值，、表示下一時刻在、點針對設定值或由控制算法得到的加藥量控制作用。對于點低于設定值，即與設定值相圖2-4 PH值區(qū)間控制示意圖比偏酸，加堿表示要使出水PH值到達設定值需要加該控制使PH值上升；對于點位于設定區(qū)間之內，高于設定值，但低于設定值，即與設定值相比偏

15、堿，與設定值相比偏酸，加酸，雖然加酸會導致出水PH值降低使之趨近于，但如果不加酸，任其漂移，可能漂移到 之上但通過下一控制周期使輸出在附近或仍在區(qū)間之內，因此可將控制作用如控制算法2-10式所示置為。對于、點也同理。注1:設定值的調度可采用增益調度方法，就近原那么，也就是根據出水PH值與設定值，的距離決定切換到哪個設定值進行控制，即如果，那么設定值為，否那么設定值取為。注2：從控制策略2-10可以看出，只有在控制作用從大于0漸變到小于0，或從小于0漸變到大于0的過程中，才會出現控制作用為0的情況，因此，控制是連續(xù)的。2.6 污水處理PH值控制系統(tǒng)品質指標和參數整定方法 PID控制系統(tǒng)的品質指標

16、 一個受控系統(tǒng)的被控過程一般是衰減振蕩的過渡，可以用曲線來描述，如圖2-5所示：圖2-5 被控系統(tǒng)過程衰減振蕩曲線衡量系統(tǒng)過程控制的品質指標主要有： 偏差是指被調參數與給定值只差。對于一個衰減振蕩過渡過程，其最大偏差是第一個波得峰值，見圖5中A表示。最大偏差表示系統(tǒng)瞬時偏離給定值的最大程度，假設偏離越大，偏離時間越長，系統(tǒng)離開規(guī)定的平衡狀態(tài)越遠，一般要對最大偏差加以限制。2. 超調量 超調量是振蕩的第一個峰值與新穩(wěn)定值只差，圖5中用B表示。超調量也可以用來表征被調參數的偏離程度。3. 靜差靜差是過渡過程終了時的剩余偏差，也就是被調參數的穩(wěn)定值與給定值之間的差值，圖5中用C表示。靜差可正可負，被

17、調參數越接近給定值越好，即靜差絕對值越小越好。4. 衰減比衰減比是前后兩個峰值的比，是表示衰減程度的指標。圖5中衰減比為B：B，習慣上用n：1來表示。通俗而言，假設n只比1大一點，過渡過程的衰減程度很小，它與等幅振蕩過程接近，振蕩過程過于頻繁不夠平安，一般不采用；如果n很大那么又太接近于非振蕩過程，通常也是不希望產生的。一般取n=410為宜。因為衰減比在4:1到10:1之間時，過渡過程開始階段的變化速度比擬快，被調參數在受到干擾的影響和調節(jié)作用的影響后，能比擬快地到達一個峰值，然后馬上下降，又較快地到達一個低峰值。5. 穩(wěn)定時間 從干擾開始作用起至被調參數又建立新的平衡狀態(tài)為止，這段時間成為穩(wěn)

18、定時間。嚴格的講，被調參數完全到達新的穩(wěn)定狀態(tài)需要無限長的時間。實際上，由于測量儀器的靈敏度限制，當被調參數靠近穩(wěn)定值時，指示值就根本不再變化。所以有必要時，在可以測量的區(qū)域內，在穩(wěn)定值上下規(guī)定一個小的范圍，當指示值進入這一范圍而不再越出時，就認為被調參數已到達穩(wěn)定值。穩(wěn)定時間短，說明過渡過程進行得比擬迅速，這時即使干擾頻繁出現，系統(tǒng)也能適應，質量就高。6. 振蕩周期振蕩周期是指過渡過程中兩個同向波峰之間的間隔時間，其倒數稱為振蕩頻率。在衰減比相同的條件下，振蕩時間與穩(wěn)定時間成正比。一般希望周期短些為佳。7. 振蕩次數穩(wěn)定時間內被調參數振蕩的次數稱為振蕩次數。較為理想的過渡過程，振蕩兩次就能到

19、達穩(wěn)定狀態(tài)。8. 上升時間從干擾變化時間起至第一個波峰時所需要的時間為振蕩的上升時間。上升時間以短些為宜。 參數整定方法對于任何一個被控系統(tǒng)，一般要求過程超調量小、調整時間短、沒有靜差，要到達這樣的一個效果，合理選擇PID調節(jié)器各參數是十分重要的。在PID調節(jié)器中，需要整定的參數有比例系數Kp、積分系數Ki和微分系數Kd。如何合理的選擇采樣周期T，也是影響系統(tǒng)性能的重要因素。PID參數的整定有多種方法，這里只介紹湊試法。湊試法是通過模擬或閉環(huán)運行，觀察系統(tǒng)的響應曲線，然后根據各調節(jié)參數對系統(tǒng)響應的大致影響，反復湊試參數，以到達滿意的響應。PID各參數的影響概括如下：1增大比例系數Kp一般將加快

20、系統(tǒng)的響應，在有靜差的情況下有利于減小靜差。但過大的比例系數會使系統(tǒng)有較大的超調，并產生振蕩，使穩(wěn)定性變壞。2減小積分系數Ki有利于減小超調，減小振蕩，使系統(tǒng)更加穩(wěn)定，但系統(tǒng)靜差的消除也將隨之減慢。3增大微分系數Kd也有利于加快系統(tǒng)的響應，使超調量減小，穩(wěn)定性變好，但系統(tǒng)對擾動的抑制能力減弱，對擾動有較敏感的響應。在了解了PID各參數對被控系統(tǒng)的影響趨勢之后，采用湊試法對參數進行整定時，一般遵循以下步驟：1首先只整定比例局部。即將比例系數由小變大并觀察相應的系統(tǒng)響應，直到得到反響快、超調量小的響應曲線。如果系統(tǒng)沒有靜差或靜差已經小到允許的范圍內，并且響應曲線已經滿意，那么可以只需用比例調節(jié)器即

21、可，比例系數可由此確定。2如果在比例調節(jié)的根底上系統(tǒng)的靜差不能滿足設計要求，那么需參加積分環(huán)節(jié)。整定時首先置積分系數Ki為一較小值，并將經第一步整定得到的比例系數略為縮小一般為原來的0.8倍，然后減小積分時間，使在保持系統(tǒng)良好的動態(tài)性能的情況下，靜差得到消除。在此過程中，可根據響應曲線的好壞反復改變比例系數與積分時間，以得到滿意的控制過程與整定參數。一般應調整Ki，使響應曲線的衰減比為4:1。3假設使用比例積分調節(jié)器消除了靜差，但動態(tài)過程反復調節(jié)仍不能滿意，那么可以參加微分環(huán)節(jié)。在整定時，可先置微分系數Kd為零，在第二步整定的根底上，增大Kd，同時相應的改變比例系數和積分時間，逐步湊試，以獲得

22、滿意的調節(jié)效果和控制參數。在整定過程中，觀察到曲線振蕩很頻繁，需把比例系數減小以減小振蕩；曲線最大偏差大且趨于非周期，需把比例系數增大。當曲線波動較大時，應增大積分時間即減小積分系數；曲線偏離給定值后，長時間回不來，那么需減小積分時間即增大積分系數。如果曲線振蕩的厲害，那么需把微分作用減到最小，或暫時不加微分作用，以免更加劇振蕩；曲線最大偏差而衰減慢，須把微分時間加長，一直調到過渡過程兩個周期根本到達穩(wěn)定，品質指標到達工藝要求為止。2.7 本章小結本章主要針對污水處理PH值控制系統(tǒng)在對污水酸堿進行中和過程中，PH值呈非線性這樣的一個特點，提出污水處理PH值智能區(qū)間控制算法，并設計出控制模型。在

23、后面的章節(jié)里將闡述系統(tǒng)各局部的工作情況，驗證本算法的可行性。3 污水處理PH值控制系統(tǒng)硬件設計3.1 污水處理PH值控制系統(tǒng)設計方案在對系統(tǒng)進行設計之前，首先必須先確定選用什么主控器作為系統(tǒng)的控制核心。本設計選用通用單片機作為主控芯片，單片機周圍電路所用到的芯片可以由課題要求來選擇，但應該遵循選擇功耗小、體積小、穩(wěn)定性高和實用性強的原那么。單片機是在一塊硅片上集成了各種部件的微型計算機。隨著大規(guī)模集成電路技術的開展，包括中央處理器CPU、數據存儲器RAM、程序存儲器ROM、定時器/計數器及輸入/輸出I/O接口電路等主要計算機部件，都可集成在一塊電路芯片上。雖然單片機只是一個芯片，但從組成和功能

24、上，它已經具有了微機系統(tǒng)的含義。由于單片機能獨立執(zhí)行內部程序，所以又稱它為微型控制器。隨著科學技術的日新月異，單片機也從一開始的8位單片機開展到16位、32位等諸多系列，其中51系列單片機由于其靈活方便、價格廉價的優(yōu)點，在眾多制造廠商的支持下已經開展成為具有上百個品種的大家族，如今51單片機是應用最廣泛的單片機，是大學里電子、自動化及相關專業(yè)的必修學科。AT89S51是一個低功耗，高性能CMOS 8位HYPERLINK :/baike.baidu /view/1012.htm t _blank單片機，片內含4k Bytes ISP(In-system programmable)的可反復擦寫10

25、00次的Flash只讀程序存儲器，器件采用HYPERLINK :/baike.baidu /view/110906.htm t _blankATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結構，芯片內集成了通用8位中央處理器和ISP FlashHYPERLINK :/baike.baidu /view/1223079.htm t _blank存儲單元，功能強大的微型計算機的AT89S51可為許多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高性價比的解決方案。因此，在本設計中采用AT89S51單片機作為主控制器。AT89S51單片機及其外圍電路設計如圖3-1所示： 輔助電路模

26、塊 時鐘電路穩(wěn)壓電路復位電路 A T 8 9 S 5 1 單 片 機 數據采集電路模塊PH值傳感器 A/D轉換 顯示模塊液晶屏顯示上位機顯示報警執(zhí)行電路模塊執(zhí)行機構 D/A轉換圖3-1 污水處理PH值控制系統(tǒng)原理框圖其中，數據采集電路模塊中主要利用PH值傳感器對污水采集其PH值，再經過A/D轉換成電信號，由單片機對信號進行處理，如果所采集PH值不在所設定的上限、下限參數時，那么將產生報警，提醒工作人員檢查報警原因并采取措施。輔助電路模塊主要是為了給單片機提供穩(wěn)定電壓、時間記錄等輔助功能，以保證整個系統(tǒng)能在穩(wěn)定的前提下運作。顯示模塊主要是顯示被測數據經過單片機處理之后，經液晶顯示屏和上位機界面顯

27、示監(jiān)測的數據，主要包含時間及該時刻的PH值。執(zhí)行電路模塊主要是把系統(tǒng)輸出的控制量經D/A轉換給執(zhí)行機構，實現控制效果。3.2 污水處理PH值控制系統(tǒng)各局部電路設計 AT89S51單片機簡介 AT89S51單片機是美國ATMEL公司生產的低電壓，高性能CMOS 8位單片機。AT89S51單片機具有如下特點：40個引腳，4k Bytes Flash片內程序存儲器，128 bytes的隨機存取數據存儲器RAM，32個外部雙向輸入/輸出I/O口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數器,2個全雙工串行通信口，HYPERLINK :/baike.baidu /view/280158.h

28、tm t _blank看門狗WDT電路，片內HYPERLINK :/baike.baidu /view/1847884.htm t _blank時鐘振蕩器。此外，AT89S51單片機設計和配置了振蕩頻率可為0Hz并可通過HYPERLINK :/baike.baidu /view/37.htm t _blank軟件設置省電模式。空閑模式下，CPU暫停工作，而RAM定時計數器，串行口，外中斷系統(tǒng)可繼續(xù)工作，掉電模式凍結振蕩器而保存RAM的數據，停止芯片其它功能直至外中斷激活或硬件復位。同時該芯片還具有PDIP、TQFP和PLCC等三種封裝形式，以適應不同產品的需求。單片機芯片如圖3-2所示：圖3-

29、2 AT89S51單片機芯片圖主要特征如下： 8031 CPU與MCS-51 兼容 4K字節(jié)可編程FLASH存儲器(壽命：1000寫/擦循環(huán)) 全靜態(tài)工作：0Hz-33MHz 三級程序存儲器保密鎖定 128*8位內部RAM 32條可編程I/O線 兩個16位HYPERLINK :/baike.baidu /view/281961.htm t _blank定時器/計數器 6個中斷源 可編程串行通道 低功耗的閑置和掉電模式 片內振蕩器和時鐘電路其管腳功能說明如下：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫1時，被定義

30、為HYPERLINK :/baike.baidu /view/1410710.htm t _blank高阻輸入。P0能夠用于外部程序數據存儲器，它可以被定義為數據/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口

31、緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址外部數據存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數據存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能存放器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，

32、P3口將輸出電流ILL這是由于上拉的緣故。P3.0 RXD串行輸入口P3.1 TXD串行輸出口P3.2 /INT0外部中斷0P3.3 /INT1外部中斷1P3.4 T0記時器0外部輸入P3.5 T1記時器1外部輸入P3.6 /WR外部數據存儲器寫選通P3.7 /RD外部數據存儲器讀選通P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。I/O口作為輸入口時有兩種工作方式，即所謂的讀端口與讀引腳。讀端口時實際上并不從外部讀入數據，而是把端口鎖存器的內容讀入到內部總線，經過某種運算或變換后再寫回到端口鎖存器。只有讀端口時才真正地把外部的數據讀入到內部總線。上面圖中的兩個三角形表示的就是輸入緩沖器CPU

33、將根據不同的指令分別發(fā)出讀端口或讀引腳信號以完成不同的操作。這是由硬件自動完成的，不需要我們操心，1然后再實行讀引腳操作，否那么就可能讀入出錯，為什么看上面的圖，如果不對端口置1端口鎖存器原來的狀態(tài)有可能為0Q端為0Q為1加到場效應管柵極的信號為1，該場效應管就導通對地呈現低阻抗，此時即使引腳上輸入的信號為1，也會因端口的低阻抗而使信號變低使得外加的1信號讀入后不一定是1。假設先執(zhí)行置1操作，那么可以使場效應管截止引腳信號直接加到三態(tài)緩沖器中實現正確的讀入，由于在輸入操作時還必須附加一個準備動作，所以這類I/O口被稱為準雙向口。89C51的P0/P1/P2/P3口作為輸入時都是準雙向口。接下來

34、讓我們再看另一個問題，從圖中可以看出這四個端口還有一個差異，除了P1口外P0P2P3口都還有其他的功能。RST：復位輸入。當振蕩器復位器件時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數據存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才

35、起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數據存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，那么在此期間外部程序存儲器0000H-FFFFH，不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源VPP。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。

36、A/D轉換器本設計中，對于模擬量和數字量的轉換采用的是TLC0820芯片。TLC0820是德州儀器公司TI推出的，采用先進LinCMOS工藝制造的8位A/D轉換器，它由2個4位的閃速FLASH轉換器，1個4位的數模轉換器，1個計算誤差放大器，控制邏輯電路和結果鎖存電路組成。其可校正的FLASH技術可以保證芯片在工作溫度范圍內完成一個8位轉換僅僅需要1.18us。芯片的跟蹤保持電路有100ns的采樣窗口，它允許芯片以100mV/us的轉換率轉換連續(xù)的模擬信號而不需要外部的采樣電路。TTL兼容的3態(tài)輸出驅動和2種操作模式可以方便的與各種微處理器接口。TLC0820芯片引腳圖如圖3-3所示：圖3-3

37、 TLC0820芯片引腳圖TLC0820芯片特征如下：先進的LinCMOS硅工藝8位轉換結果差分基準輸入并行微處理器接口轉換和訪問時間在溫度范圍內無需外部時鐘或振蕩器元件芯片上跟蹤保持電路單一5V供電工作溫度范圍：070TLC0820A；-4085TLC0820AI因此，TLC0820芯片被廣泛應用在高速數據采集系統(tǒng)、工業(yè)控制、工廠自動化系統(tǒng)等領域。TLC0820芯片各引腳功能如下表所示：引腳號名稱I/O 說 明1ANLGLNI模擬輸入端 13CS I片選端，CS須保持低電平以使ADC識別RD或WR 2D0 O數據端，3態(tài)數據輸出，位0LSB 3D1 O數據端，3態(tài)數據輸出，位1 4D2 O數

38、據端，3態(tài)數據輸出，位2 5D3 O數據端，3態(tài)數據輸出，位3 14D4 O數據端，3態(tài)數據輸出，位4 15D5 O數據端，3態(tài)數據輸出，位5 16D6 O數據端，3態(tài)數據輸出，位6 17D7 O數據端，3態(tài)數據輸出，位7MSB 10GND O地 9INT O中斷。在寫方式時，中斷輸出INT變低提示內部計數延遲時間int完成及結果數據在輸出鎖定。典型的延遲時間int是800ns，在WS上升緣后開始。如果RD在int結束前變低，那么INT在RIL結束時變低且轉換結果即可讀出。INT由RD可CS上升緣復位 7MODE I方式選擇。MODE通過類似下拉電阻的50uA電流源與GND相連。當MODE低電

39、平選擇讀方式，當MODE高電平那么選擇讀-寫方式 19NC無內部連接 18OFLW O溢出指示端。正常情況時OFLW是一邏輯高電平?？墒侨绻M輸入比高，OFLW在轉換結束時將變低?？捎糜诩壜搩蓚€或多個器件以提高分辨率9位或10位 8RD I讀。CS低電平的寫讀方式下，3態(tài)數據輸出D0至D7在RD變低時被激活。通過在內部計數延遲時間結束之前讀數據，RD也可用來提高轉換速度。結果，傳送至輸出鎖定電路的數據在RD的下降沿被鎖定。讀方式下，CS低電平，轉換在RD變低開始。RD變在轉換完成時允許3態(tài)數據輸出端輸出。RDY進入高阻抗狀態(tài)及INT變低指示轉換完成。 11 I基準電壓。接電阻梯形網絡的底部。

40、 12 I基準電壓。接電阻梯形網絡的頂部。 13Vcc電源 6WR/RDY I/O寫準備好。在寫讀方式，CS為低電平時，WR輸入信號的下降沿啟動轉換開始。只要RD輸入在內部計數延遲時間完成之前不變低，轉換結果在其之后被選通入輸出鎖定。延遲時間int大約為800ns。在讀方式，RDY一開漏輸出在CS的下降沿變低且當轉換選通入輸出鎖定電路時進入高阻抗狀態(tài)。這可簡化微處理器的接口TLC0820芯片的工作原理： TLC0820AC和TLC0820AI均采用取樣數據比擬器技術及普遍用于許多高速轉換器的快閃技術。應用兩個4位快閃模數轉換器完成8位輸出。推薦的模擬輸入電壓范圍是0.1V至VCC+0.1V。小

41、于Vref-+1/2LSB或大于Vref+1/2LSB的模擬輸入信號分別轉換為00 00 00 00或11 11 11 11?；鶞瘦斎胧侨罘值模涔材O限為電源決定?；鶞瘦斎胫禌Q定模擬輸入滿量程范圍。這允許ADC的增益通過改變Vref+及Vref-電壓值而變化以便于比率轉換。s內完成。此時數據輸出亦從高阻抗狀態(tài)轉變?yōu)橛行顟B(tài)。數據讀出后，RD處高電平狀態(tài)，INT恢復高電平狀態(tài)，數據輸出恢復至高阻抗狀態(tài)。當MODE處高電平狀態(tài)，轉換器被設為寫讀方式且WR/RDY被看作是寫端。保持CS和WR/RDY低電平可選擇轉換器并開始輸入信號的測量。大約在 WR/RDY 恢復高電平后的600ns ，轉換完成

42、。在寫讀方式，轉換開始于WR/RDY的上升沿。高4 位快閃 ADC通過同時工作的 16 個比擬器測量輸入信號。高精度的4 位 DAC 這時從轉換結果產生一離散的模擬電壓。一段延遲時間后，第二組比擬器根據輸入電平及 DAC 輸出間的模擬電壓差完成低四位轉換。每一個轉換結果輸入一個8位鎖定電路并且在RD的下降沿輸出至3態(tài)輸出緩沖器。 時鐘電路由于本系統(tǒng)是對污水處理的實時監(jiān)測和控制，所以在設計中有必要對不同時刻污水PH值進行采樣并存儲數據，所以時鐘電路局部是本系統(tǒng)設計中是不可缺少的。系統(tǒng)中選用的是DS1302時鐘芯片來設計時鐘電路局部。時鐘芯片DS1302是美國DALLAS公司推出的，其在測量系統(tǒng)應

43、用中可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，且具有閏年補償等多種功能。DS1302用于數據記錄，特別是對某些具有特殊意義的數據點的記錄上，能實現數據與出現該數據的時間同時記錄。這種記錄對長時間的連續(xù)測控系統(tǒng)結果的分析以及對異常數據出現的原因的查找有重要意義。在測量控制系統(tǒng)中，特別是長時間無人職守的測控系統(tǒng)中，經常需要記錄某些具有特殊意義的數據及其出現的時間。記錄及分析這些特殊意義的數據，對測控系統(tǒng)的性能分析及正常運行具有重要的意義。傳統(tǒng)的數據記錄方式是隔時采樣或定時采樣，沒有具體的時間記錄，因此只能記錄數據而無法準確記錄其出現的時間；假設采用單片機計時，一方面需要采用計數器，占用硬件資源，

44、另一方面需要設置中斷、查詢等，同樣消耗單片機的資源，而且某些測控系統(tǒng)可能不允許。而在系統(tǒng)中采用 DS1302那么能很好地解決這個問題。時鐘芯片DS1302引腳圖及內部原理圖如圖3-4所示：圖3-4 DS1302引腳圖及內部原理圖DS1302結構與工作原理：DS13021是美國 DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM的實時時鐘芯片，工作電壓寬達 2.55.5V。采用三線接口與 CPU進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM數據。DS1302內部有一個 31的用于臨時性存放數據的RAM存放器。DS1302是 DS1202的升級產品，與 DS1202兼容，但增

45、加了主電源后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。DS1302各引腳功能如下表：引腳號引腳名稱功 能1Vcc2主電源振蕩源，外接32768Hz晶振 4GND地線 5RST復位/片選線 6I/O串行數據輸入/輸出端雙向 7SCLK串行數據輸入端 8Vcc1后備電源DS1302共有 12個存放器，其中有 7個存放器與日歷、時鐘相關，存放的數據位為 BCD碼形式。此外，DS1302還有年份存放器、控制存放器、充電存放器、時鐘突發(fā)存放器及與 RAM相關的存放器等。時鐘突發(fā)存放器可一次性順序讀寫除充電存放器外的所有存放器內容。DS1302與RAM相關的存放器分為兩類，一類是單個

46、RAM單元，共 31個，每個單元組態(tài)為一個 8位的字節(jié)，其命令控制字為 COHFDH，其中奇數為讀操作，偶數為寫操作；再一類為突發(fā)方式下的 RAM存放器，此方式下可一次性讀寫所有的 RAM的 31個字節(jié)，命令控制字為 FEH寫、FFH讀。其數據讀寫時序如圖3-5所示：圖3-5 DS1302數據讀寫時序 液晶屏顯示模塊在本系統(tǒng)設計中，處理后的數據包含具體時間和該時刻的PH值是用1602液晶顯示屏顯示，因為其具有占用引腳少、方便布線、編程簡單等優(yōu)點。1602 字符型LCD模塊的應用非常廣泛，而各種液晶廠家均有提供幾乎都是同樣規(guī)格的 1602 模塊或兼容模塊。在各廠家生產的 1602 模塊當中，根本

47、上也都采用了與之兼容的控制 IC，所以從特性上根本上是一樣的；當然，很多廠商提供了不同的字符顏色、背光色之類的顯示模塊。通常所見的1602模塊的規(guī)格根本如下表所示：顯示容量：16*2個字符芯片工作電壓：工作電流：2.0mA5.0V模塊最正確工作電壓：字符尺寸：2.95*4.35WXHmm模塊的引腳說明如下表：編號符號引腳說明編號符號引腳說明1VSS電源地 9D2Data I/O 2VDD電源正極 10D3Data I/O 3VL液晶顯示偏壓信號 11D4Data I/O 4RS數據/命令選擇端H/L 12D5Data I/O 5R/W讀/寫選擇端H/L 13D6Data I/O 6E使能信號

48、14D7Data I/O 7D0Data I/O 15BLA背光源正極 8D1Data I/O 16BLK背光源負極 上位機顯示界面模塊上位機是指可以直接發(fā)出操控命令的計算機，一般是PC。而上位機控制界面主要是屏幕上顯示各種信號變化，本設計中主要是把系統(tǒng)處理的數據時間和PH值在屏幕上顯示。在本系統(tǒng)中，系統(tǒng)硬件采用MAX232芯片來連接上位機，使數據得以在上位機界面顯示。MAX232是一種把電腦的串行口rs232信號電平-10，+10V轉換為單片機所用到的TTL信號電平0，+5V的芯片。MAX232芯片引腳如圖3-6所示：圖3-6 MAX232芯片引腳圖各引腳定義及符號如下：引腳 定 義 符號

49、1 載波檢測 DCD 2 接收數據 RXD 3 發(fā)送數據 TXD 4 數據終端準備好 DTR 5 信號地 SG 6 數據準備好 DSR 7 請求發(fā)送 RTS 8 去除發(fā)送 CTS 9 振鈴提示 RI上位機界面如圖3-7所示：圖3-7 上位機界面 報警電路在本設計中，設置了污水允許的PH值區(qū)間，根據環(huán)保部門要求污水處理后PH值應該在6到8之間，因此，系統(tǒng)設置的PH值參數的上限值為8，下限值為6。當PH值超出上限值或下限值時，發(fā)光二極管將以發(fā)光形式報警，提示工作人員檢查原因并采取相應的措施解決問題。3.3 本章小結本章主要介紹了污水處理PH值控制系統(tǒng)的硬件組成局部及其工作原理。系統(tǒng)的核心控制是通過

50、AT89S51單片機對被采集的信號處理，在通過顯示模塊顯示處理后的信息，輸出量實施于執(zhí)行機構，實現控制。硬件設計思路條理清晰，電路簡單，能根本滿足污水處理過程的各項要求。4 污水處理PH值控制系統(tǒng)軟件設計4.1 污水處理PH值控制系統(tǒng)軟件設計方案系統(tǒng)是否能夠正常、穩(wěn)定的工作，不僅要有硬件局部，而且軟件設計上也是相當重要的。軟件設計表達了整個系統(tǒng)的控制思路，各個模塊的控制功能也是由軟件所決定的。因此，軟件程序的編寫應該充分考慮到系統(tǒng)控制的各項要求，邏輯思路嚴謹，具有一定的靈活性。本系統(tǒng)中，軟件程序的編寫是先針對各個模塊所需實現的功能做編寫，然后針對各個模塊進行調試。在完成了每一個模塊的功能調試后

51、，再對整個系統(tǒng)軟件調試，以確保各個模塊之間能在單片機的主控制下，相互協(xié)調。這樣的設計方法有利于系統(tǒng)的設計與維護。整個軟件系統(tǒng)的組成是由主程序和多個子程序，主程序是負責系統(tǒng)主控制，而子程序是實現各個模塊的功能。當主程序初始化結束后，再經過各個子程序依次完成該模塊的功能，直到把任務完成。系統(tǒng)程序的子程序模塊包括：初始化子程序、A/D轉換子程序、時鐘子程序、顯示子程序。系統(tǒng)軟件結構框圖如下：初始化子程序 主程序A/D轉換子程序時鐘子程序顯示子程序圖4-1 系統(tǒng)軟件結構框圖4.2 軟件開發(fā)語言及環(huán)境本系統(tǒng)的軟件編程語言可以選用兩種，一種是匯編語言，另一種是C語言。匯編語言是一種功能很強的程序設計語言，

52、也是利用計算機所有硬件特性并能直接控制硬件的語言。它能夠直接訪問與硬件相關的存儲器或I/O端口，不受編譯器的限制，對生成二進制代碼進行完全控制，還能根據特定的應用對代碼做最正確的優(yōu)化，提高運行速度。但考慮到其編寫的代碼非常難懂，不好維護，而且容易產生漏洞，難調試，只能針對特定的體系結構和處理器進行優(yōu)化，開發(fā)效率很低，時間長且單調等因素，因此，在本設計中采用C語言作為設計語言。C語言有很好的結構性，比擬適合復雜的，多個子程序的程序編寫，容易閱讀和維護，能有效縮短系統(tǒng)開發(fā)時間，減少程序員的工作量。本系統(tǒng)設計的軟件是在Windows集成開發(fā)環(huán)境Vision51下，用單片機C51高級語言編寫。軟件開發(fā)

53、流程如圖4-2所示。編譯源程序文件包括*.c文件和*.h文件組譯/編譯器生成目標文件*.obj鏈接器生成可執(zhí)行文件*.hex 仿真調試 代碼燒寫 選擇操作仿真器 編程器 單片機圖4-2 軟件開發(fā)流程框圖4.3 污水處理PH值控制系統(tǒng)軟件設計 主程序設計主程序是本系統(tǒng)的核心控制思想，此局部設計是至關重要的，因為它是整個軟件局部的中心樞紐。主程序主要是通過調用子程序命令，從而完成控制。在本設計中，單片機主要控制實現的功能有：數據采集、A/D轉換、數據處理和輸出控制量、液晶屏顯示、上位機顯示及按鍵。主程序控制框圖如圖4-3所示： 開始 液晶屏1602初始化 串口初始化 顯示LowPH8 OKDS13

54、02及顯示 關 掃描按鍵 開 串口上傳圖4-3 主程序控制框圖 初始化當系統(tǒng)程序開始運行之前，都需要把變量賦為默認值，把控件設為默認狀態(tài)。在本設計中，主要是堆棧、I/O口、定時/計數器等特殊功能的存放器做好初始化。程序初始化將對各個模塊賦初值，使硬件在系統(tǒng)工作開始時符合程序設計的要求，并能按照軟件的指令執(zhí)行。 A/D轉換子程序在A/D采樣子程序中，A/D轉換器首先接收PH值傳感器采集的模擬信號，單片機經過對數據處理，將其存入相應的存儲單元，通過與設定的上限與下限比照，如果超過系統(tǒng)設置的區(qū)間，那么發(fā)出報警信息。A/D轉換控制框圖如圖4-4所示： 開始 Read=0 等待 轉換完成？ INT=0？

55、 P0讀取數據 Read=1 判斷是否 Y 報警 超過設定值？ N 結束圖4-4 A/D轉換控制框圖 時鐘子程序由于本系統(tǒng)對污水PH值有實時監(jiān)測功能，所以時間記錄是非常有意義的。這局部主要是DS1302芯片完成。芯片與CPU進行同步通信，采用突發(fā)方式一次傳輸多個字節(jié)的時鐘信號或RAM數據到芯片內部的31*8的臨時存放數據的RAM存放器?？刂瓶驁D如下： 開始 讀時間存放器 數據分解 顯示 結束 圖4-5 時鐘芯片控制框圖4.4 本章小結本章主要介紹了污水處理PH值控制系統(tǒng)的軟件設計，單片機C51作為編寫語言及編寫環(huán)境Vision51。軟件是控制系統(tǒng)的重要組成局部，在理解了整個系統(tǒng)的控制思路下，編

56、寫系統(tǒng)的主控制程序及各個模塊的子程序。整個程序控制思路清晰，合理，邏輯清晰，為后面調試系統(tǒng)，驗證其是否能完成污水PH值監(jiān)測控制功能打下根底。5 污水處理PH值控制系統(tǒng)調試對本系統(tǒng)的調試主要分為三個局部，分別是硬件調試、軟件調試及整體調試。調試是最直觀的檢驗系統(tǒng)的工作情況的手段，同時，也可以驗證算法的可行性。對系統(tǒng)進行調試，我們需要一些工具，如萬用表、示波器等。通過執(zhí)行開發(fā)的軟件程序或適當地運行一些測試程序，從而檢測硬件的故障；也可通過硬件的顯示，來檢驗軟件程序的邏輯編寫是否存在錯誤。因此，硬件調試和軟件調試沒有嚴格的區(qū)分。5.1 硬件調試由于污水處理PH值控制系統(tǒng)的絕大局部芯片都是焊接在電路板

57、上，所以首先應該檢測電路的連接是否良好。主要可以利用萬用表檢測是否存在斷路、短路、焊接錯誤等。對于AT89S51單片機的供電情況做測試，可以給其通電，用萬用表測單片機的工作電壓，如果為5V左右，說明單片機正常工作。然后可以對單片機引腳測試，如果P口都為高電平，說明引腳正常工作。對A/D轉換芯片、時鐘芯片也可以用相同的方法測試。液晶顯示屏可以經過電位器調節(jié)亮度。在給各芯片供電之后，應該注意觀察芯片是否有過熱、冒煙、出現異味等情況，如果出現異常情況，應該立即停止供電，用萬用表對電路檢測是否有短路或者其他原因，并及時解決。5.2 軟件調試本系統(tǒng)是污水處理PH值控制系統(tǒng)，主要是利用AT89S51單片機

58、作為系統(tǒng)的主要控制核心。根據系統(tǒng)所要系統(tǒng)各個模塊所要實現的功能，用Windows集成軟件的人機界面開發(fā)環(huán)境Vision51用C51進行編程，通過編程器將程序下載到單片機中進行調試。也可以通過仿真的方法來調試軟件系統(tǒng)。翻開proteus仿真軟件，從軟件中找到對應的芯片并且按照系統(tǒng)設計連接電路。然后給系統(tǒng)加模擬電壓，并點擊開始仿真按鈕。如果這個時候單片機的端口有閃爍，證明A/D轉換器開始工作等?？傊到y(tǒng)軟件的調試方法有很多，Vision51和仿真軟件proteus只能對程序的邏輯和編寫標準做調試，具體的細節(jié)和系統(tǒng)能否真正實現預先設計的功能，還得看整體調試的結果。5.3 整體調試對系統(tǒng)做整體調試之

59、前，首先把編寫好的單片機C51程序下載到AT89S51單片機，然后分別對AT89S51單片機、A/D轉換器、時鐘模塊、上位機模塊進行調試。這樣可以防止某一模塊出現問題而導致其他模塊受到損壞。首先對A/D進行調試，利用電位器給A/D提供電壓，為0V到5V，A/D轉換器將對其進行采樣，這個時候如果A/D正常工作，在液晶顯示屏上將顯示一個數字量。顯示的數值跟程序有關，但只要液晶顯示屏上有顯示，證明A/D在工作。再試著改變電位器的大小，讓電壓發(fā)生變化，如果液晶顯示屏上的數值也隨著變化，說明此模塊可以正常使用。下面對時鐘模塊進行調試，當給芯片DS1302供電之后，發(fā)現顯示屏上沒有日期和時間等顯示內容。經

60、過檢查，原來是時鐘電路里面所用的電容太大，使晶振不起振，對此，更換了容值較小的電容，液晶顯示屏上就出現了顯示信息。為了使時鐘記錄的信息不會因掉電而喪失，我們準備了鋰電池對其供電，這樣時鐘信息就能被保存，也就不需要重復給時鐘芯片DS1302初始化。以上幾個模塊調試成功之后，我們就可以把它們連接，進行調試。首先是設置電壓與PH值的轉化，把0V設置為PH=0，把5V設置為PH=14，這樣就能符合實際地模擬出PH值測試。系統(tǒng)上設置了一個報警模塊，是由兩個不同顏色的發(fā)光二極管發(fā)出報警信號的。其中，把電位轉換為PH值之后，如果采集的PH值在小于6時，黃色的二極管將發(fā)光，液晶顯示屏上將顯示LOW，提示要加堿