基于单片机水PH值的测量.doc

专业综合实习报告设计题目：水的PH值测量专 业： 农电、电气 年 级： 07级 指导教师： 许秀英 学 生：白羽鹤、陈岩、丁红艳、郭瑞、韩锋、刘兆横、冷昊男、李冰、马纪、彭延林、孙灵川、徐泽霖、周金玲。1.课程设计目的PH值水的性质的重要参数之一，水无论在哪个领域都是非常重要的物质，水的PH值不仅仅表示水的酸碱程度，它更体现了水质的状况，以及水质对人身体健康是否有益等等。所以，对水的PH值进行测量是十分重要的实验。本实验就是要测量出水的PH值。2.课程设计题目描述和要求（1）学生通过对本次实验目的的了解，明确实验目的及实验要得到的结果；（2）通过学生进行小组讨论的形式，共同分析、共同查找资料、分工合作来确定这次实验所需要的元件，以及实验原理图。（3）在元件和实验原理图确定之后，根据实验要求制作实物。（4）对实物进行检测，输入相应的程序。（5）要求用自制的PH值计能够对水进行准确测量。3.课程设计报告内容3.1实验元器件的选择 3.1.1 PH传感器 E-201C E-201C 型可充式PH电极。E-201C PH复合电极、E-201C PH复合电极由PH玻璃电极和银一氯化银参比电极复合而成，外壳是聚碳酸酯压制而成，它是PH计的测量关键元件，用以测量水溶液中氢离子深度的PH值，它广泛用于化工业，医药工业和科研事业中检测PH的地方。工作环境环境温度：5-40环境相对温度85%使用维护注意事项1、电极在初次使用或久置不用时，把电极球浸泡在3.3N氯化钾溶液中法活化2小时。2、测量时，应先在蒸馏水中洗净，并用滤纸揩干，防止杂质带进，电极球泡和液络部应同时浸在被测溶液内。3、E-201 PH复合电极，不须加外参比溶液。4、E-201C 为可充式PH复合电极，须添加3.3N KCL外参比溶液。5、上述2种电极都有应避免长期浸泡在蒸馏水或蛋白质溶液和酸性氯化物溶液中，并防止与有机硅油脂接触。6、附标准溶液的配制：PH4.00、pH9.18两种标准溶液按袋装剂量配制。3.3N氯化钾溶液的配制：在右手天平上称取246克分析纯氯化钾，溶于1000毫升去离子水中即成。测量范围：0-14pH测量温度：5-60零点（pH）：71电阻（M）：250百分理论斜率PTS：97碱误差（MV）：碱误差15重复性（pH）：0.0173.1.2 液晶显示器 12864基本参数： 液晶屏类型 STN FSTN 模块显示效果： 黄绿底黑字 蓝底白字 白底黑字 视角 6点钟 12点钟 驱动方式 1/64 DUTY 1/9 BIAS 背光 LED白色 LED黄绿色 控制器 KS0108或兼容 ST7920 T6963C 数据总线 8 位并口/6800 方式 串口 温度特性 工作温度：-20+70 储藏温度：-30+80 点阵格式 128 x 64 基本用途： 该点阵的屏显成本相对较低，适用于各类仪器，小型设备的显示领域。 液晶模组使用注意事项 ：1 当您在你的产品设计中使用本液晶模组，注意液晶的视角与你的产品用途相一致。 2 液晶屏是玻璃为基础的，跌落或与硬物撞击会引起液晶屏破裂或粉碎。尤其是边角处。 3 尽管在液晶表面的偏振片有抑制反光的表层，应当小心不要划伤表面，一般推荐在液晶表面采用透明塑胶材料的保护屏。 4 如果液晶模组储藏在低于规定的温度以下，液晶材料会凝结而性能恶化。如果液晶模组储藏在高于规定的温度以上，液晶材料的分子排列方向会转变为液态，可能无法恢复到原来的状态。超出温度和湿度范围，会引起偏振片剥落或起泡。因此，液晶模组应储藏在规定的温度范围。 5 如液晶表面遇口水或滴水，应立即擦除，避免长时间过后引起色彩变化或留下污点。水蒸气会引起ITO电极腐蚀。 6 如果需要清洁液晶屏表面，应该用棉或软布轻快地擦拭，仍不能清除时，呵气之后再擦拭。 7 液晶模组的驱动应遵照规定的额定指标，避免故障及永久损坏。对液晶材料施加直流电压，会引起液晶材料迅速恶化，应该确保提供交流波形的M信号的连续应用。特别是，在电源开关时应遵照供电顺序，避免驱动锁存及直流直接加至液晶屏。 8 机械注意事项： a) 液晶模组是在高精度下调试安装的。避免外力撞击，不要对其改变或修改。 b) 不要篡改金属框的任何突出部分。 c) 不要在PCB上打孔或改变外形，不要移动或修改元件。 d) 不要碰到导电橡胶，尤其是在插入背光板时。（如EL背光）。 e) 在安装液晶模组时，确保PCB没有受到扭曲或弯曲力等强制力。导电橡胶的接触是非常精密的，在原基础上轻微的错位会导致像素丢失。 f) 避免在金属卡位部加压，否则会导致导电橡胶变形而失去接触，造成像素丢失。 9 静电：由于液晶模组内部装配了CMOS电路，必须采取下列措施避免静电。 a) 作业员 穿防静电服，否则人体会产生静电。 任何时候人体的任何部分不应与模组的导电部分接触， 如：集成电路的引脚，PCB上的铜引线，接口部分的端子。 b) 设备 由于脱离或摩擦等可能引起设备产生静电，如人员，烙铁，工作台等。 将设备与地以适当的电阻连接(1x108 ohm)。 只有合理接地的烙铁才可使用。 如果使用电批，电批应良好接地并与转接器（电刷）隔离。 通常应该观测工作服，工作凳的防静电测量，对于工作凳，建议使用导电橡胶垫。 c) 地板 地板是将设备及人员产生的静电进行释放的重要部分。可能会由于地板绝缘导致静电无法释放。设置地板接地(1x108 ohm)。 d) 湿度 适当的湿度可以减少静电产生的几率。一般相对湿度应保持在50%以上。 e) 运输与储藏 由于人和包装材料可能会因为脱离或摩擦等引发静电，包装材料需要作防静电处理。模组应存放在防静电袋或其他防静电容器中保存。 f) 焊接 仅对I/O端子焊接。只能使用合理接地并没有漏电的烙铁。使用内充焊锡膏的低温焊锡丝。 如果使用助焊剂，应遮盖液晶表面，防止焊剂溅污。之后去除焊剂残留物。 焊接温度：280C+10C 焊接时间：3-4 秒。 g) 其它：与液晶屏表面贴和的保护膜是为防止表面划伤或污染，在剥离保护膜时，应使用静电消除器。静电消除器也应安装在工作台上，以防产生静电。 10 运行 a) 驱动电压应控制在规定的范围内，超出范围会缩短液晶使用寿命。 b) 液晶的响应时间会随温度的降低而增大。 c) 当温度高于操作温度范围时，液晶显示会变黑或深蓝色，这可能会导致“列”出现断裂。不论怎样，不要挤压显示区域。 d) 操作过程中机械扰动（如在显示区域挤压）可能会导致“列”出现断裂。 11 如果损坏的玻璃层中流出液体，用水和肥皂清洗接触到人体部位，虽然毒性非常低，仍然需要随时提醒注意。 12 拆解液晶模组会引起永久性的损坏，应该严格禁止。 13 液晶会有影像滞留余辉，为避免影像余辉不要长时间显示固定图案。影像余辉不是液晶恶化，当显示图案改变以后会自动消除。 14 不要使用具有挥发性的环氧树脂及硅粘合剂等，以防因此导致偏振片变色。 15 避免将液晶模组长时间暴露在阳光或强紫外线照射下。 16 液晶模组的亮度可能会由于CCFL引线对金属壳的耦合分流而受到影响。逆变器的设计应该充分考虑这部分的漏电。有必要全面评估液晶模组和逆变器安装在主机设备中的情况，确保达到亮度要求。3.1.3 单片机 AT89S51AT89S51 为 ATMEL 所生产的可电气烧录清洗的 8051 相容单芯片，其内部程序代码容量为4KBAT89S51主要功能列举如下：1、为一般控制应用的 8 位单芯片2、晶片内部具时钟振荡器（传统最高工作频率可至 12MHz）3、内部程式存储器（ROM）为 4KB4、内部数据存储器（RAM）为 128B5、外部程序存储器可扩充至 64KB6、外部数据存储器可扩充至 64KB7、32 条双向输入输出线，且每条均可以单独做 I/O 的控制8、5 个中断向量源9、2 组独立的 16 位定时器10、1 个全多工串行通信端口11、8751 及 8752 单芯片具有数据保密的功能12、单芯片提供位逻辑运算指令（二）、AT89S51各引脚功能介绍：VCC：AT89S51 电源正端输入，接+5V。VSS：电源地端。XTAL1：单芯片系统时钟的反相放大器输入端。XTAL2：系统时钟的反相放大器输出端，一般在设计上只要在 XTAL1 和 XTAL2 上接上一只石英振荡晶体系统就可以动作了，此外可以在两引脚与地之间加入一 20PF 的小电容，可以使系统更稳定，避免噪声干扰而死机。RESET：AT89S51的重置引脚，高电平动作，当要对晶片重置时，只要对此引脚电平提升至高电平并保持两个机器周期以上的时间，AT89S51便能完成系统重置的各项动作，使得内部特殊功能寄存器之内容均被设成已知状态，并且至地址0000H处开始读入程序代码而执行程序。EA/Vpp：EA为英文External Access的缩写，表示存取外部程序代码之意，低电平动作，也就是说当此引脚接低电平后，系统会取用外部的程序代码（存于外部EPROM中）来执行程序。因此在8031及8032中，EA引脚必须接低电平，因为其内部无程序存储器空间。如果是使用 8751 内部程序空间时，此引脚要接成高电平。此外，在将程序代码烧录至8751内部EPROM时，可以利用此引脚来输入21V的烧录高压（Vpp）。ALE/PROG：ALE是英文Address Latch Enable的缩写，表示地址锁存器启用信号。AT89S51可以利用这支引脚来触发外部的8位锁存器（如74LS373），将端口0的地址总线（A0A7）锁进锁存器中，因为AT89S51是以多工的方式送出地址及数据。平时在程序执行时ALE引脚的输出频率约是系统工作频率的1/6，因此可以用来驱动其他周边晶片的时基输入。此外在烧录8751程序代码时，此引脚会被当成程序规划的特殊功能来使用。PSEN：此为Program Store Enable的缩写，其意为程序储存启用，当8051被设成为读取外部程序代码工作模式时（EA=0），会送出此信号以便取得程序代码，通常这支脚是接到EPROM的OE脚。AT89S51可以利用PSEN及RD引脚分别启用存在外部的RAM与EPROM，使得数据存储器与程序存储器可以合并在一起而共用64K的定址范围。PORT0（P0.0P0.7）：端口0是一个8位宽的开路极（Open Drain）双向输出入端口，共有8个位，P0.0表示位0，P0.1表示位1，依此类推。其他三个I/O端口（P1、P2、P3）则不具有此电路组态，而是内部有一提升电路，P0在当做I/O用时可以推动8个LS的TTL负载。如果当EA引脚为低电平时（即取用外部程序代码或数据存储器），P0就以多工方式提供地址总线（A0A7）及数据总线（D0D7）。设计者必须外加一锁存器将端口0送出的地址栓锁住成为A0A7，再配合端口2所送出的A8A15合成一完整的16位地址总线，而定址到64K的外部存储器空间。PORT2（P2.0P2.7）：端口2是具有内部提升电路的双向I/O端口，每一个引脚可以推动4个LS的TTL负载，若将端口2的输出设为高电平时，此端口便能当成输入端口来使用。P2除了当做一般I/O端口使用外，若是在AT89S51扩充外接程序存储器或数据存储器时，也提供地址总线的高字节A8A15，这个时候P2便不能当做I/O来使用了。PORT1（P1.0P1.7）：端口1也是具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个LS TTL负载，同样地若将端口1的输出设为高电平，便是由此端口来输入数据。如果是使用8052或是8032的话，P1.0又当做定时器2的外部脉冲输入脚，而P1.1可以有T2EX功能，可以做外部中断输入的触发脚位。PORT3（P3.0P3.7）：端口3也具有内部提升电路的双向I/O端口，其输出缓冲器可以推动4个TTL负载，同时还多工具有其他的额外特殊功能，包括串行通信、外部中断控制、计时计数控制及外部数据存储器内容的读取或写入控制等功能。其引脚分配如下：P3.0：RXD，串行通信输入。P3.1：TXD，串行通信输出。P3.2：INT0，外部中断0输入。P3.3：INT1，外部中断1输入。P3.4：T0，计时计数器0输入。P3.5：T1，计时计数器1输入。P3.6：WR：外部数据存储器的写入信号。P3.7：RD，外部数据存储器的读取信号。3.1.4 AD 转换器 ADC0809ADC0809 是带有8 位A/D 转换器、8 路多路开关以及微处理机兼容的控制逻辑的CMOS 组件。它是逐次逼近式A/D 转换器，可以和单片机直接接口。（1）ADC0809 的内部逻辑结构由下图可知，ADC0809 由一个8 路模拟开关、一个地址锁存与译码器、一个A/D 转换器和一个三态输出锁存器组成。多路开关可选通8 个模拟通道，允许8 路模拟量分时输入，共用A/D 转换器进行转换。三态输出锁器用于锁存A/D 转换完的数字量，当OE 端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。（2） ADC0809 引脚结构ADC0809 各脚功能如下：D7-D0：8 位数字量输出引脚。IN0-IN7：8 位模拟量输入引脚。VCC：+5V 工作电压。GND：地。REF（+）：参考电压正端。REF（-）：参考电压负端。START：A/D 转换启动信号输入端。ALE：地址锁存允许信号输入端。EOC：转换结束信号输出引脚，开始转换时为低电平，当转换结束时为高电平。OE：输出允许控制端，用以打开三态数据输出锁存器。CLK：时钟信号输入端（一般为500KHz）3.1.1 其它元器件1单排插针2.54-11（140）2插座28P-IC（普宽）3插座40P-IC（普宽）4插座14P-IC（普宽）5轻触按键KFC-A066电位器3296W7电源座DC005 2.18实验板72-41独孔9蜂鸣器ZJ0950C-03DY10三极管9013（npn）11晶振金属12排阻9A102J（1/8W）13电阻1/4W碳膜14电阻1/4W碳膜15电解电容22uF、100uF(50V)16瓷片电容30pF、150pF3.2 实验电路图及程序温度补偿电路语言源程序#includeunsigned char code dispbitcode=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7,0xef,0xdf,0xbf,0x7f;unsigned char code dispcode=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00;unsigned char dispbuf8=10,10,10,10,10,0,0,0;unsigned char dispcount;sbit ST=P30;sbit OE=P31;sbit EOC=P32;unsigned char channel=0xbc;/IN3unsigned char getdata;void main(void)TMOD=0x01;TH0=(65536-4000)/256;TL0=(65536-4000)%256;TR0=1;ET0=1;EA=1;P3=channel;while(1)ST=0;ST=1;ST=0;while(EOC=0);OE=1;getdata=P0;OE=0;dispbuf2=getdata/100;getdata=getdata%10;dispbuf1=getdata/10;dispbuf0=getdata%10;void t0(void)