微机原理课程设计--在线pH值的测量

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1、 目录 第 1 章 绪论 1 1.1 设计目的. 1 1.2 设计要求. 1 第 2 章 设计原理 2 2.1 总体设计. 2 2.2 工作原理分析. 2 第 3 章 器件选型 4 3.1 AT89C51 单片机 4 3.2 A/D 转换器. 5 3.2.1 A/D 工作原理 . 5 3.2.2 AD0809 介绍 . 5 3.3 移位寄存器. 6 3.4 LED 显示部分 7 3.5 整体仿真电路. 8 第 4 章 程序设计 9 第 5 章 心得体会 12 参考文献 13 微机原理课程设计 1 1 第 1 章 绪论 1.1 设计目的 针对锅炉给水系统，为保证锅炉安全而经济地运行，需对水(补给

2、水或凝结 水)进行净化、软化、除盐、除气等处理，再对锅炉给水进行调质，在水中加入 适量的酸碱液，使水的 pH 值在指定数值或设定范围。 pH 值是考察溶液酸度的一个重要参数，但在线 pH 值的测量还没有很好地应 用于电厂锅炉补给、锅炉给水以及循环冷却水中。通过 pH 值的在线检测，可及 时调节系统中的 pH 值，使其控制在最佳范围内，从而达到减缓锅炉设备腐蚀、 结垢的目的。由于电厂锅炉给水温度的变化直接影响 pH 值测量的准确性，采用 现有的温度补偿方法也只能减小温度的影响， 却无法补偿给水本身的温度特性带 来的偏差，为提高 pH 值测量的准确性，采用计算机自动进行补偿，可消除温度 的影响，提

3、高 pH 值测量的准确性。本设计是通过 DVCC 试验箱实现对检测数据的 调整，最后显示其真实值。 本设计的主要目的为： 1.了解并掌握单片机的原理、结构、指令、输入输出接口及应用。 2.熟悉 DVCC 实验系统的软、硬件结构，并能利用此系统进行开发设计。 3.掌握汇编语言程序设计和调试。 4.掌握PH值传感器的特性及输出信号特点并能实现信号的转换及最终的PH 值的显示。 1.2 设计要求 开发型单片单板机 DVCC-51 是一种简易在线开发系统，它具有开发编程功 能，可用于用户 8031 单片机系统的在线 CPU 仿真/调试，而且它自身就是一台以 8031 单片机为 CPU 的单板机，可直接

4、用于工业过程控制、实时数据采集/处理系 统和各种智能仪器仪表。本设计主要通过 DVCC-51 来实现软件与硬件的调试，以 达到设计的目的。本设计的要求如下： 设计指标：pH 测量范围 0-14，精度 0.1，具有温度补偿能力。 1、基于 DVCC 实验箱，调通 A/D 转换器，并能实现对输入的信号进行转换。 2、根据 PH 值传感器输入的信号特点，进行量纲的转换和数据的显示。 3、并最终将测出的 PH 值实现远传（即具有和上位机 PC 机通讯的能力） 。 微机原理课程设计 2 2 第 2 章 设计原理 2.1 总体设计 本系统主要由单片机，pH 传感器，温度补偿电路，信号调理电路及数码管 显示

5、模块组成。其流程图如图 2-1 所示。 图 2-1 系统整体结构 PH 电极产生与水 pH 有关的微弱电信号，经过调理电路处理后为 0-5V 标准 电信号，然后送给 ADC0809 八位高精度模数转换器，将 0-5V 的标准模拟电信号 转换为数字信号。同时温度补偿电路也将信号连入单片机，单片机对信号进行各 种处理，通过转换公式再换算成对应的 pH 值。经过处理的参数信号通过显示电 路进行显示，使人们能直观的看到 pH 显示。 2.2 工作原理分析 本系统主要部分为 A/D 转换和单片机，由于对精度没做很大要求，我们采用 逐次逼近式 A/D 转换 ADC0809。 由于 ADC0809 在进行

6、A/D 转换时需要有 CLK 信号， 而此时的 ADC0809 的 CLK 是接在 AT89C51 单片机 ALE 信号 4 分频后的引脚上。 因 此产生 CLK 信号的方法就不用软件来产生了，直接由单片机硬件来完成， 通过旋 钮改变输入电压。ADC0809 的参考电压 VREFVCC，所以转换之后的数据要经过 数据处理，通过程序处理的过程就包含了实现了量程变换，本次设计采用 C 语言 编程，然后再由单片机的串行口输出给显示电路。而显示电路则是由 74LS164 和数码管连接起来的，最后把数据送入数码管显示，选用 3 个共阴极数码管进行 显示当前 pH 的变化值。 ADC0809 与单片机 8032 的连接，所需要的芯片在 DVCC 面板上都有，查找其 微机原理课程设计 3 3 模数转换应用原理图如图 2-2 所示。 图 2-2 A/D 转换 ADC0809 应用原理图 微机原理课程设计 4 4 第 3 章 器件选型 3.1 AT89C51 单片机 图 3-1 单片机引脚图 AT89C51 是美国 ATMEL 公司生产的低功耗，高性能 CMOS8 位单片机，片内含 4k bytes