摘 要

保护水资源，为了控制生活污水对生活水域的污染，监控河流水质状况。设计一个水质监测系统，监测生活水域的水质变化，并根据设定的指标给出污染预警。利用单片机、水温传感器、TDS传感器、pH传感器、无线通信模块和供电模块构成测量节点，安置在河流的各处。上位机软件通过一对多的通信方式控制各个测量节点并接收各个测量节点的水质数据，根据设定的指标对比水质数据，对异常的节点数据进行警报。上位机系统能够将数据整理成图表的形式，还能把数据保存到文件中。上位机通过数据图表能够及时的反映出河流中各个节点位置的水质情况，提供了查询历史数据的功能，能够进行数据的纵向和横向比较（一是同一时间多节点的比较，二是同一节点各个时间的比较），结合多参数的测量节点得到更直观的对比数据。

关键词：水质监控、测量节点、监测软件

Abstract

To protect water resources, monitor river water quality in order to control the pollution of domestic sewage to living waters.A water quality monitoring system is designed to monitor the changes of water quality in living waters and give pollution early warning according to the set indicators.Single chip microcomputer, water temperature sensor, TDS sensor, pH sensor, wireless communication module and power supply module constitute the measurement node, which is located everywhere in the river.The upper computer software controls each measuring node through one-to-many communication and receives water quality data of each measuring node, compares water quality data according to the set indicators, and alarms abnormal node data.The upper computer system can organize the data into charts and save the data to files.PC through data graph can timely reflect the position of each node in the river water quality, provides the query functions, historical data to the data of vertical and horizontal comparison, one is the comparison of multiple nodes at the same time, the second is the comparison of the same node each time), combined with the multi-parameter measurement nodes get more intuitive comparison data.

Keywords: water quality monitoring, calibrator, monitoring softwar

目录

第1章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 目的意义 1

1.3 国内外发展现状 1

1.4 研究内容 3

第2章 系统方案设计 4

2.1 设计目标 4

2.2 测量指标选择及精度确定 4

2.3 整体方案设计 5

2.4 单片机选择 6

2.5 传感器模块选择 7

2.5.1 pH传感器选择 7

2.5.2 TDS传感器选择 9

2.5.3 AD转换器选择 10

2.6 通讯模块选择 10

2.7 测量节点供电系统 12

2.8无线通讯模式 13

2.9 最终方案 14

第3章 系统电路设计 17

3.1 测量节点电源电路 17

3.2 单片机最小系统 17

3.3 pH传感器及AD转换电路 18

3.4 TDS模块与ZigBee模块电路 19

3.5 总体连接电路图 19

第4章 系统软件设计 21

4.1 下位机软件设计 21

4.1.1 程序功能及整体设计 21

4.1.2 ADC0832控制程序 22

4.1.3 程序扩展串口 23

4.2 上位机软件设计 24

4.2.1 上位机开发语言 24

4.2.2 程序功能设计 24

4.2.3 通信功能及定时器 25

4.2.4 图表绘制、数据保存及报警功能 26

4.2.5 数据查询功能 27

第5章 系统调试及测量 30

5.1 下位机程序调试 30

5.2 上位机程序调试 31

5.3 传感器校准及测量 35

5.4 系统误差分析 37

结论 38

参考文献 39

附录A 元器件清单 40

附B1 测量节点电路原理图 41

附B2 ZigBee模块原理图 43

附B3 pH测量模块电路原理图 44

附B4 TDS测量模块电路原理图 45

附录C 程序代码 46

附C1 下位机程序代码 46

附C2 上位机程序代码 52

附C2.1主对话框 52

附C2.2 查看单一节点数据对话框程序 63

附C2.3 查看全部节点窗口程序 73

致谢 86

第1章 绪论

1.1 研究背景

水资源是人类生存的重要资源，对水资源的保护马虎不得。2017年的10月，习近平总书记在19大报告中指出坚持人与自然和谐共生。必须树立和践行绿水青山就是金山银山的理念，坚持节约资源和保护环境的基本国策。近年来，许多的企业工厂都进行了整改，除了转型升级还有就是针对污染排放的治理，在国家严厉打击之下，工业排放的管理已经日渐完善。以前随处可见的大烟囱几乎消失殆尽，河流中也少有看见颜色绚丽的漂浮物，河水也日渐清澈，难闻的味道也没有了。但是河流的生活污水排放却是依旧，生活污水的排放基本无法避免。

1.2 目的意义

在河流中，适当的生活污水排放会被河流的生态消化掉，不过人们的生活日渐丰富，生活污水的排放也会变得越来越复杂，河流的生态会面临更大的压力。河流生态的破坏必然会导致一系列的连锁反应。监控河流生态的水质状况，当河流生态出现异常时，及时的给予警报，及时的采取措施能够很好的避免这样的情况发生。而且获取了河流的水质数据对河流日常的维护和治理也有较大的帮助。

1.3 国内外发展现状