目 录 1设计背景和意义 1.1设计背景 1 1.2设计意义 1 2 设计任务及要求 2.1设计任务 2 2.2设计要求 3 3 系统方案 3 3. 33 3.2定时器模块的论证和选择 4 3.3显示模块的论证和选择 4 4 系统理论分析 4.1 AT89C51原理分析 5 4.2 GSM通信原理 6 4.3 超声传感器分析 77 4.4 液晶显示分析 77 5 系统设计 9 5.1硬件电路设计 9 5.1.1系统总体框图 9 5.1.2 LCD 11显示电路设计 5.1.3电源电路设计 5.1.4主控电路设计 13 5.1.5污水流量测量电路设计 5.1.按键控制电路设计 133 5. 14程序设计 5.2.1.程序功能描述和设计 5.2.2程序框图 15 5.2.3 LCD 17显示程序设计 5.2.4 A/D 17转换程序设计 5.2.5流量运算程序设计 18
6 测试方案和测试结果 6.1测试条件和仪器 20 6.2电路模拟测试 2000 6.3测试条件和仪器 21 6.4测试结果及分析 21 6.4.1测试结果 21 6.4.2测试分析 22 7 结论 23 7.1 实验总结 23 7.2 论文总结 24 参考文献 25 致谢 27 附录:源程序 28
1设计背景和设计意义 1.1 设计背景 随着城市工业的发展，城市人口的增加和城市规模的扩大，工业废水和生活废水的排放增加，大量未经处理的废水将被排放。直接进入周边河流城市的地下饮用水非常危险，对农业生产和下游河流人民的生活构成威胁。污水是指在生产和生活活动中排放的水的总称。根据不同的来源，污水可分为生活污水、工业污水和降水三类。我们经常接触到的污水是生活污水和工业污水。污水的特点是脏，有些还有一定的腐蚀性。工业污水排水量大，连续性大，部分温度差异较大。因此，根据工业污水的特点，设计一套性价比高、使用寿命长、测量精度高的流量测量系统具有重要的现实意义。目前，随着城市人口的不断增加，工业污水和生活污水的扩大[1]，城市污水的日常排放也越来越受到城市周边地下游污水的威胁。因此，许多未经处理的农业和生活污水也越来越来越受到城市污水的威胁。 1.2 设计意义 在当今社会，科技和经济发展迅速，资源的合理有效利用更加突出和重要，特别是对各行各业流量计的检验是一个更突出的问题，他在测量领域进行各种交易和合作，发挥着重要的作用[3]。流量计是一个非常重要的组成部分，在国民经济和国防建设方面有重要的研究。值得注意的是，流量计仪器中的液体污水流量计经常应用于各个领域，特别是工业等知名制造商，我们未来仍面临着测量精度和准确性的重要问题[4]。随着工具自动化和数据管理的高度发展，结合计算机数据处理和过程控制的智能工具系统已经出现。智能工具是结合计算机技术和测试技术的产品。它是由微型计算机或微处理器组成的测量仪器。它具有数据存储、逻辑、决策操作和自动化功能小、功耗低的智能工具，因此被称为智能工具和行业组织的广泛应用。 有许多与乐器行业相关的产品[5]。从技术的发展形式来看，智能仪器有不可逆转的趋势。数字技术在该设备中的应用不仅提高了其性能和精度，而且由于其出现而进一步提高了它fieldbus设备更新升级。特别是多参数在线实时测量、控制、自动测量、控制稳定性、可靠性、适应性高、多功能性高、多功能、消耗低等，提供了巨大的开发空间和电力。使智能仪器的信息交换更快。电磁流量测量最初是由瑞士人开始的，在国外可以通过古罗马开始用孔板测量的饮用水量。在历史上，在1000多年前的古埃及，堰法用于测量尼罗河的流量[6]。在四川省著名的水利工程都江堰，在当今激烈的科技竞争环境中，保平口的水位被用来观测水位。本设计使用AT89C51为主芯片和超声波传感器设计了该污水流量计，以实现对污水流量的准确测量和定价。通过超声波传感器可以准确测量污水流量和其他液体，计算通过的污水流量价格，并在液晶屏上显示当前的工作状态，以便及时处理。 2 设计任务及要求 2.1 设计任务 本系统的任务在于使用AT89C51单片机是辅以其他外围电路的核心设计。数字系统模块是整个仪器的核心，负责整个仪器的控制和数字信号的处理A/D转换器将连续模拟信号离散到单片机，通过超声波传感器测量污水流量，通过单片机处理计算收集到的水位数据和流量数据，通过污水流量计液晶显示当前工作状态，然后通过GSM通过GPRS传输技术将流量数据传输到监控中心主机，实现污水流量的远程监控和数据存储，及时发现和处理污水流量。 在设计本课程时，将在智能电表的背景下设计和生产智能电表。主要研究内容是检查流量。流量传感器主要收集流量数据，然后通过AT89C51芯片将其转换为频率采集。然后，信号由内部微计算机组成AD转换器转换为电压信号，通过微机控制发送到微控制器。硬件电路的重叠是设计的焦点，控制系统软件设计是设计的中心[7]。通过输入脉冲流量传感器和温度传感器来测量瞬时流量和累积流量。其他功能，如参数设置，LCD系统软件设计中的屏幕关闭时间和其他功能，AD转换控制部分，LCD根据单片机设置屏幕和按钮AT89C关闭按钮屏幕和 设计其他程序，设计主程序和流量控制计算程序，并从流量传感器中获得流量状态。单流量计AT89C51扫描废水流量传感器的脉冲数[8]。单片机开始计算LCD在识别废水流量后产生的信号LCD1602可动态显示当前污水流量，计算流量值。 2.2 设计要求 本文使用AT89C51微控制器是数据收集的主控制芯片。使用温度传感器A / D转换模块将数据转换为实时数据流量传感器设备，用于将流量数据转换为数字数据。例如，继电器驱动程序的驱动系统和看门狗模块的用户系统已正常运行。首先，放大器用信号发送温度传感器获得的模拟数据。扩展功率适用于广泛工作A / D转换器。通过此信息模数转换器进入比例转换模块，量化数据后计数器测量的流量信号将同时发送到MCU，MCU将内置成本计算法与显示驱动模块[10]一致。它可以显示污水流量信息。
3 系统方案 3.1 传感器模块的论证和选择 本系统主要由传感器模块、定时器模块和显示模块组成。让我们分别研究这些模块的选择。 方案1： 陀螺仪可以测试角速度，并具有高功能[13]。然而，它是一种间接测试设备。显然，有必要将角速度与时间结合起来，以获得角度并建议误差。假设陀螺仪稳定且最佳角速为0dps，但偏差增加了0.1dps，因此，测量值为0.1dps，这仍然很耐用。但一小时后，即360度，这相当于转弯，换句话说，陀螺仪在短时间内非常有价值[14]。 方案2：磁传感器可以测量磁场。只要地球磁场被测量，地磁就固定在坐标系中R上，所以平面A与表面的关系是一样的，如果它沿磁场方向的轴旋转，测量值不会改变，它也不会知道这种旋转[15]。 选项3：加速度计可以测量加速度，包括重力加速度。因此，当以恒定速度移动时，加速度计只测试重力加速度并连接重力加速度R坐标系。从它们之间的关系中，我们可以得到加速器的平面和表面之间的角度关系。如果加速度计由于重力而绕过加速轴，测量值不会改变，也就是说，它不会感觉到相对于平面的旋转。 综合以上三种方案，第三种价格适中，可操作性强，现在使用STM32也是一种趋势，所以选择方案3。 3.2 定时器模块的论证与选择 方案1：使用特定时钟芯片和美国DALLAS最新的DS1302时钟芯片相同。[10]效率高，功耗低，可设置几年、几个月、几天等。DS1302小时的精度不是很高[16]。由于环境很容易受到环境的影响，并会增加电路硬件的复杂性。测试结果不是很好。 方案二:在AT89C计时器用于51微控制器.51系列微控制器中有两个16个计数器，分别是计时器0和计时器1.当计时器0处于模式0时，当Cut 20断开时，状态每50毫秒中断一次 时间为1秒，但优点是时间精度高，可降低硬件电路[17]的复杂性。 综合以上两种方案，第一种比第二种更准确，第一种电路复杂，所以选择方案二。 3.论证和选择3 显示模块 方案1:动态扫描LED尼克斯管，LED尼克斯管的价格不是很高，但使用尼基锡管确实会增加对比度，连接方法更麻烦，编程对应[19]更复杂。请仔细考虑效率，不要使用数字管显示器。 方案二：这通常用点矩阵Nixie软管表示。这个点矩阵Nixie管道由8列和8列发光二极管组成，在我们的电子生产过程中也经常使用[18]。但在电子显示污水流量、单位、时间等方面不太合适，虽然有优点，但在这方面有一定的缺点，但更浪费，综合考虑不选择。 方案三:液晶，LCD它有许多功能，可以清楚地显示字体、图形和显示器的多样性。Nixie与视觉层和亮度相比，它具有许多优点，已成为显示行业的主流，被许多人广泛接受，因此也受到许多人的青睐。因此，它更容易显示[20]。 结合以上三种方案，第三种方案在外观和清晰度上都比前两种方案有优势，所以选择了三种方案。
4 系统理论分析 4.1 AT89C51原理分析 主要由主控码片、三级加密存储器和32个可编程组成I/O三个16位计时器，一个监控计时器和一对数据指针控制。最重要的是AT89C51芯片，它是一个微控制器。大多数系统都有8K低功耗8位可编程闪存CMOS依靠流量传感器搜索流量数据，然后通过AD转换器转换此连续的模拟信号。离散化后，将金额发送到单芯片微计算机，由电源供电使用可与产品命令和AT89C51PIN是用高密度、非去除的存储技术制造的。请记住，芯片上的闪存著作权程序可以编程到系统中，适合一般的程序员。在一个芯片中，8位智能CPU和可编程在线闪存系统，MCU还包括CPU（操作员和控制器），数据存储器，程序存储器和I / O。微控制器的历史不长，但发展很快，在我们的生活环境中，有许多产品是与单片微型计算机相结合而产生的，家用电子产品，OA，商业营销，工业自动化，汽车电子和航空航天电子等一系列的自动化系统都是单片微型计算机，通过对超声波传感器，芯片和电机的研究，我使用单片机精心设计污水流量检测系统，如下图4.1所示。
图4.1 AT89C512单片机 对于AT89C51 MCU是一个40针串联芯片，具有四个I / O端口，P0，P1，P2，P3，MCS-51 MCU均具有8位I / O端口（P0，P1，P2，P3），每个I / O线。 O可以自由用作输出或输入最小单芯片计算机系统具有18和19个引脚。它连接到XTALL 1时钟电路，并且连接到外部水晶振荡器的一端和顶部发送器。芯片是反相振荡器放大器的输入[11]，并且XTALL 2连接到外部水晶振荡器和芯片10的另一侧的微调谐电容器。这是9针发送器振荡器作为复位输入连接器连接到电容器，电阻器和开关的结果，足以将20针复位电路与40针接地连接器断开是电源连接器[12]。 4.2 GSM通信原理 短信服务（SMS）协议是在1980年代提出的，但市场运作始于1990年代。 SMS（短消息服务）是最快的短期兴趣服务，是相对较高的短消息率之一。 现在，此短消息的长度限制为140个字节。 当然，这些字节也可以是消息。 每个人都喜欢使用SMS，因为它方便且易于使用。 但始终是第一代无线数据服务，其内容和应用相对有限，SMS在电信行业的短消息传递过程中设置了标准的加密规则，AT命令和信道分配， SMS是GSM的主要网络，信号传输过程可靠，可以成为开发新服务的坚实基础。 GSM系统的组成： 以下是对这四个子系统进行的简单说明： （1）操作和维护子系统(OSS)：在整个的GSM网络中起到中介的作用便是这个系统，与此同时，还可以运用OSS有效地管理其中的设备和用户以及保证系统的稳定运行，并且对网络进行维护。 （2）MS子系统：该系统是可以直接用于整个系统用户的设备。移动终端（ms）和用户识别卡（sim）构成系统。便携式，手持式，车型是主要种类。日常生活中使用的手机是手机型的代表。我们通常称之为“体”的是便携终端，例如手机是便携终端[8]。 （3）基站子系统（BSS）：GSM系统里面的无线端的基础性设备部分就是这个系统，它是由接收、发送信息平台以及负责控制的平台组成的。完整的BSS是由这两部分组成的，与此同时这两个部分也是构成GSM整个系统的最为重要的部分。 GSM系统总体示意图4.2：
图4.2 GSM 系统总体示意图
4.3 超声波传感器分析 超声波传感器是指频率大于20KHz的机械波，要将超声波用作检测方法，必须产生超声波并接收超声波。 成功执行此功能的设备是超声波传感器，称为超声波换能器或超声波探头，超声波传感器具有发射器和接收器，但是超声波传感器可以在发送和接收声波中扮演双重角色， 超声波传感器使用效果原理，压电式在电能和超声波的转换中，即当通过超声波传输时，电能被转换为超声波，并且在接收到回声时转换为超声波。通过超声波传感器采集液位和流速，将采集到的水位数据和流速数据经单片机处理计算得出流量，之后通过信息传输技术GSM通过GPRS网络将流量数据传送到监控中心主机，从而实现对污水流量的远程监测和数据存储。传感器如图4.3。
图4.3 超声波传感器 4.4 液晶显示分析 只需5V 电源电压而且它低功耗、其寿命比较长、具有很高的可靠性 它里面有192 种字符，具有 64 个字节的自定义字符 RAM。 显示方式：STN、半透、正显。 驱动方式：1/16DUTY，1/5BIAS 通讯方式：4位或 8 位并口可选。 规范的接口特性：适配MC51和M6800系列MPU的操作时序。
5 系统设计 5.1硬件电路设计 5.1.1 系统总体框图 为了适应现代对仪器功能的要求，它可以智能检测水流并在屏幕上实时显示信息。 因此，我们设计并使用微控制器AT89C51来完成[22]。 该系统可以即时检测流量，包括累积流量和温度检测。当MCU接收到来自水流的信号时，AT89C51 MCU发出命令。 将水流情况发送到传感器，并处理AT89C51扫描的废水流脉冲量。 水流量数据将显示在LCD上。 该程序使用Keil软件编写C语言程序，而Altium Designer软件使用电路和PCB设计。 系统的硬件结构由三个主要模块组成：第一个主要模块是模拟系统部分，主要包括超声发射器和接收器以及相应的信号处理电路；第二个主要模块是数字系统模块，其中使用了51 以单片机为主要器件，外加外部电路，如模数转换电路，LCD液晶显示器，键盘，存储器； 第三大模块是数据传输模块，根据应用选择合适的传输方式[23]。 工作原理：探头用来完成超声波的发射和接收功能。液位和流速传感器的接收探头接收到的超声波，经过放大处理，输出含有液位和流速信息的低频模拟信号；数字系统模块部分是以AT89C51为核心器件，辅以其他外围电路。数字系统模块是整个仪表的核心，负责整个仪表的控制和数字信号的处理。数据传输部分是通过GPRS通讯网把数据传输到上位机，然后再对数据进行处理。其系统电路图下5.1所示：
图5.1 整体电路图 开始主要由超声波传感器收罗流量信息，然后通过AD转换器将持续的模拟信号通离散化之后，它将被发送到微控制器，然后为微控制器供电[24]，单片机软件系统开始以预设值处理收集的数据，并将数字信号作为单独的数字信号发送。 它会通过数字管显示，以识别实时流量信息显示，并且可以设置最小和最大警报[25]。 当污水流打开时，将采集到的水位数据和流速数据经单片机处理计算得出流量， 单片机通过超声波传感器收集油流数据并扫描废水流量计发送的脉冲数后，处理AT89C51单片机并计算收集到的流量，然后通过LCD动态显示流量值，通过GPRS传到远程主机，从而实现对污水流量的远程监测和数据存储、控制等功能，总体框图如图所示5.2。
图5.2 系统总体框图 5.1.2 LCD显示电路设计 LCD液晶具有特殊的物理、化学和光学特性。它是一种高分子材料，广泛用于薄型和轻量显示器。液晶显示器（lcd）的主要原理是使用电流刺激液晶分子以产生点，线，表面，并与背管协作以产生图像。通常，液晶的种类由显示的字符的行数、液晶矩阵的行数和列数指定。例如，1602每行表示16个字符，可以显示合计2行。LCD只能显示ASCII 12232个字符。液晶画面由122列32行构成，以122×32点显示各种图表。用户可以控制显示器，或者不通过创建各种图形画面的程序显示这些点。因此，12232被称为液晶图案。 液晶的尺寸小，耗电低，容易使用显示模式。但是，它有严重的缺点，即温度范围非常狭窄。多功能液晶的工作温度为0～+55℃，存储温度为-20～+60℃。 对于电路中的液晶显示器，它可以接收由多个数据或微控制器发出的命令。通过将该字符编码到DDRAM并读取地址计数器（AC）的内容，在显示画面上显示相关字符[26]。显示模块使用具有更多编程和照明效果的典型LCD 1602屏幕。您可以通过幻灯片幻灯片来手动调整亮度。另外，一天一台微型电脑和LCD可以从光刻注册的昼夜开始使用，如下图5.3所示。
图5.3 液晶显示电路 5.1.3 电源电路设计 该系统可以通过三种方式使用电源，一种是通过USB端口将主机直接连接到5V电源，另一种是使用4.8v〜10v的外部电源，该电源转换为稳定的5V电源 由芯片供电以提供系统指示灯一种类型使用干电池作为系统的备用电源，并且在没有外部电源的情况下使用。 在电路中使用5V电源后，AMS1117-3.3低压差控制器将继续工作5V电源转换为3.3V，为相关电路供电，电路图5.4如下。
图5.4 电源电路图 5.1.4 主控电路设计 主控单片机是微处理器，其内存和I/O计时器/计数器、串行接口、中断系统和集成在SCM中的其他电路之间的连接。单片机是微处理器的一个分支。根据测控技术的发展，在中国使用最多的是英特尔的C51微控制器。 对于此电路，我们使用AT89C51微控制器，该微控制器不需要使用外部晶体振荡器和外部复位电路，并且可以使用IAP / ISP技术来记录外部EEPROM，从而无需使用2K的编程器/模拟器就可以进行在线编程。字部分SRAM，双串行端口，两个独立的串行端口，高速10位8通道A / D转换器和各种其他功能。 与其他微型计算机芯片51相比，它具有消除晶体振荡器和复位电路并以高可靠性和高精度将其集成的优点。制作电路板非常实用且容易。无需担心更换晶体。对于使用该设计，外围设备非常完整。 5.1.5 污水流量测量电路设计 在流量检测部中，水流传感器由塑料阀主体、水流转子组件和超声波传感器构成。为了检测水流，设置在热水器的供水管端。当水在水车上流动时，磁转子旋转，速度随着流动的变化而变化。信号被反馈到芯片。芯片是ns公司生产的高性能集成芯片。是能够变换流量传感器的输出脉冲值的高频转换器。AT89C51芯片内ADC转换器的反馈水，然后计算通过算法的单位流量并将其显示在LCD上。 这项工作中最重要的部分是水流量的测量。通过收集水流传感器，可以根据不同水流传感器的参数获得单片机运行时的数据。水流传感器可以在负10摄氏度至55摄氏度的正常温度下运行。在电路和传感器正常工作的条件下，根据芯片提供的技术文档，我们得到以下两种主要算法和超声波流量传感器。 5.1.6 按键控制电路设计 为了实现水表的智能化，降低功耗，延长使用寿命，我们在电路中增加了三个按钮来控制光，并将LCD屏幕设置为设置模式并进行操作，为了控制LCD屏幕，我们使用了自动呼吸屏幕1分钟，也可以使用按钮来唤醒，屏幕打开时，我们可以按住屏幕，然后按屏幕时间按钮将自动屏幕校正为输入1到9分钟，当然，您可以通过进入设置模式来设置仪器常数和仪器编号，当实际产品出厂时可以使用此设置模式。 我们使用0.96英寸LCD显示模块作为显示电路，由于LCD同时具有自发光功能，因此不需要高对比度的光线，薄的厚度，宽视角，快速的响应，因此可以用于柔性面板。宽温度范围，结构和工艺简单性以及其他出色功能被认为是下一代平板显示技术。分辨率为128×64，spi通信用于与MCU的通信。SPI通信包括串行时钟（SCLK）、串行数据输出（SDO）和串行数据输入（SDI）。SPI总线可以识别多个SPI设备的连接。提供SPI串行时钟服务的SPI设备是主SPI设备或主设备，而其他设备是SPI从设备或从设备。可以在主设备和从设备之间实现全双工通信。当存在多个SLV设备时，可以添加从设备选择线。SPI通信等效于I 2 C和UART那个安装简单，有时钟协议。 其基本功能包括废水流量控制和油价波动。但是，还有其他问题，LCD屏幕无法完全显示，因此有必要添加页面切换功能来修复此缺陷，尤其是总共有三个操作按钮。按钮电路如图5.5所示。
图5.5 按键电路 5.2程序的设计 5.2.1程序功能描述与设计思路 该软件的总体设计规范要求液晶显示屏显示瞬时流量，累计流量和温度，并且可以在设置中设置相关参数以调整屏幕时间，在0.25秒处测量水流速，读取流量值。 LCD显示屏显示瞬时流量，第二管线流速和第一管线的第三管线温度，一分钟后将关闭初始屏幕。 没有主要的操作设置界面由按钮控制，进入界面后无需关闭屏幕，设置和参数由另一个按钮控制，整个程序的结构非常简单，但是有许多重要而复杂的子程序，包括污水测量程序，废水流量数据的计算和转换，温度数据转换和其他程序。 该程序需要一个LCD显示屏来显示当前的污水流量和总流量。 污水流量的测量由一个开关控制。 由于LCD1602的显示屏幕有限，因此程序应设计为能够翻页。 换脸由开关控制。 由于温度在两个界面中均显示，因此无法在显示程序中添加温度测量程序。所有布局的界面都很简单，但是有几个重要的子例程。 其中包括废水流量测试程序，污水流量数据的计算和转换过程，在子程序中，我们可以将其分为2个主要模块：污水流量模块，显示模块等。 根据程序设计主要用法概念，本文档中的系统程序使用模块化结构来大多数生产线设计均由数据处理主程序，子程序，显示中断服务程序，子程序，流控制等系统启动后，首先主程序启动每个部分，然后进入输入循环状态以查询用户行为和每个传感器的状态。当用户或传感器调整芯片后，主程序进入操作状态。状态：单片机根据预定义的算法计算传感器的输入。并且分析被分类为可用于显示流量数据的流量数据子例程在预定时间段内发送到显示电路，并实时显示流量。同时，主程序仍然检查中断端口。要停止水流请求，请进入流控制子例程，该子例程可以断开污水流。此时，系统将认为用户的取水过程已完成。计算流量数据并通过显示子例程将其显示给用户。一段时间后，数据将被清除，主程序将进入循环状态。为了提高系统的抗干扰能力。 对于相关应对策略首先是使用看门狗电路将SETB P3添加到程序的各个位置。7条命令，该命令将在几轮控制后刷新定制器程序执行时间如果程序有无限循环或无法响应，请看门狗程序将自动重置系统并开始新的流量测量。第二个是多次平均数据，以避免干扰样本数量。根据效果精度最后，在非编程区域中添加LJMP＃0000H以强制执行。 5.2.2程序框图 主程序框图如图5.6。
图5.6主程序框图 废水流量的测量很大程度上取决于接收到的频率，并由废水流量计在特定时间产生的高水位数值来确定，即Q（流量）= F（频率）/ R（默认设置价格），并在规定的时间内达到一种高电平既可以了[12]。在本程序中AT89C51的两个定时器的两种状态下，这是可以测出来污水流量。当这个中断程序到了以后，我们就知道了数值，我们把数值读出后把计数器赋值为零，等到下一次的拿出。最后进入对读出数据的最后程序。 等到达预设的时间，读取出污水流量数值。我们计算的污水流量最大是以每吨来计算并显示的，所以这是带有一个长整型的数，应该将其先把它放在了一个INT变量的存储空间内，做其污水流量的前三位数，定义其中的一个长整型的数，把它作为污水流量的后六位，这种计算起来十分的容易，数据也不会起抵触，我们将这个污水流量计的一个最大值为250吨来计算，如果超过了这个开头设定的值，它就从头再来了。其程序框图图如图5.7所示。
YES图5.7 污水流量数据处理流程图 5.2.3 LCD显示程序设计 本课程以AT89C15微控制器为控制轴，并以接收到的0.96英寸LCD模块为中京元电子的显示设备。 要了解LCD显示系统的设计，因为所使用的LCDD没有字体库，无论是图形显示还是汉字显示，都必须通过模数软件并根据相应的SPI编码协议对其进行编码。 通过三线串行输入和输出，根据指定的地址模式，将相应的芯片数据位写入，并将P1引脚3微控制器连接到P1.4和P3.3，P3.3是用于控制显示模块信号的芯片选择。 无论它们是否在系统中工作，MCU都会以预定的时间间隔向显示模块报告。输出显示数据，根据预定义的显示模式动态显示。应该注意的是，MAX7221芯片可以在微控制器输入期间使用。在周期内自动填写，读取，锁存，解码，扩展和显示数据。收到新数据后，内容将更新，能够满足展示需求。其流程如下图5.8所示：
图5.8 LCD工作流程 5.2.4 A/D转换程序设计 在这方面，我们使用51单片机微控制器，它具有一个8位8位高速8位A / D转换器，该转换器将模拟信号转换为数字信号并使用连续估计类型进行转换，我们选择 P1。 .4和P1.5是流量传感器和温度传感器的模拟输入端子，其中流量传感器首先由LM331转换为电压信号，然后由微控制器的内部ADC转换器转换。 唯一可以转换压力信号以计算实际流量值的部件，温度传感器的转换非常容易。 模拟电压通过桥接电路和LM358芯片输入，再由单片机进行AD转换为为数字量进行计算，流量传感器和温度传感器可以转换水流量和温度。代替电信号，电信号是不能被微控制器处理的模拟信号。所以想要需要转换采集到的A / D模拟电信号，需要进行滤波和放大才能操作本文使用LM324放大器来放大字符，流量信号将被发送到A / D转换芯片TLC2543进行A / D转换。引脚P1.0〜P1.3分别设置为片选输入，I / O时钟接口，序列号。根据输入输出接口，串行数据输入，P1.2引脚输入由数据，数据和控制信息组成，这些信息主要用于通信。设置功能，例如频道选择和模式选择根据预定义的系统将转换后的数据输入到单片机中。此计算方法测量流量和温度，然后生成用户流量使用数据。下图为AD转换的程序框图5.9。
图5.9 A/D转换工作流程 5.2.5流量运算程序设计 我们这次使用的超声波传感器可以称为测速传感器，通过超声波传感器采集液位和流速，将采集到的水位数据和流速数据经单片机处理计算得出流量，传感器将根据流量变化发送相应的脉冲信号，并将其返回给控制器。 根据流量传感器的技术文档，此传感器输出的脉冲频率与实际流量值之间的关系为“频率=固定流量7.5 *单位（L / min）*时间（秒）”在我们的电路中， 转换的频率是模拟电压值。 该过程由LM331芯片完成。 该芯片是由美国NS公司生产的集成芯片，具有高效率和高价格。 可以用作机器。 从参考数据可以知道精确的频率转换，输入芯片和输出电压值之间的关系为“ f0 = 1 /（t1 + t2）= VL /（RLIRt1）”，从公式中不难看出，输出电压的精度与芯片的外部电路有良好的关系，因此硬件设计应非常小心。 根据从这两种算法获得的实际流量值，我们使用计时器读取该值0.25秒，然后将其除以240以得到每秒的流量，下图是流程图5.10计算块。
图5.10 流量运算流程
6 测试方案与测试结果 6.1测试条件与仪器 首先，看到电路板电源是否有任何异常。通常，观察是否存在所造成的连接的短路和电路被熏制。热量过高和电路是热的或甚至燃烧。如果发生异常，则功率应立即关断，并且断电后，然后重新检测。检测在第一步骤之后，没有异常，然后，通过比较，在发现脆弱性之前，请检查错误的部分，然后修正调试。调试后，请确保硬件布线稳妥安全，电路完整性可满足操作标准。对于这种硬件设计，我们使用Altium Designer16软件来设计和打印PCB板, 此过程中的主要问题是硬件电路设计，每个芯片的外部电路的创建以及PCB布局中每个组件的布局。 在电路设计的第一阶段，我们首先需要了解电路所需的功能，然后选择适合该功能的单片机，包括识别每个听众所需的传感器和芯片。功能电路必须具有粗糙的设计框架，然后找到每个芯片的通用外部电路并在此基础上进行改进。 在印刷PCB字符时，我们必须注意每个组件的包装尺寸，我们必须检查互联网上的信息，以防止在焊接过程中包装不正确，否则可能导致焊接或焊接问题。这部分在PCB布局中非常重要。当然，重要的部分应注意，每个组件的位置应根据实际情况进行排列，例如必须将USB端口和接口端口放置在板的边缘。 完成PCB的布局和生产后，下一步就是焊接，这里我们将使用电烙铁，在这个阶段，我们需要特别注意各种组件。时间过长，以免烧伤芯片等。 在调试部分，我们使用分布式调试块调试方法，即根据功能将整个电路分为多个模块，然后分别调试每个模块。 模块的调试顺序是根据信号流的方向每次一步，逐步扩大调试范围，最后完成整体调整。 使用调试块方法有两种方法：一种是在安装过程中进行调试，即根据信号流的方向收集一个模块，然后组装其他模块。 另一种是通过一次完整的集成一次完成集成。 6.2电路仿真测试 通过在Multisim计算机软件上设计的产品的仿真测试。首先，创建系统的整体功能，然后使用结构分析方法进行分析，整个系统清楚地分为许多部分。零件模块，然后根据每个模块的功能编写码。并尽可能细分模块，最后调用函数在函数编写过程中，我们不仅用于循环和while循环，而且还调用函数之间的代码由于代码是在劳动部门，显示程序，广告中编写的程序，配置程序等。最后，必须将所有子程序代码组合在一起进行调试。在整个过程中，我们使用KEIL4进行编程。当然，该程序不能一次完成，我们必须逐个功能地积累一个功能。首先，我们在LCD的位置首次对LCD显示器进行编程，以确保LCD的典型显示。在LCD上编写广告程序。下一步是逐步编写设置模式。必须在每次编译后创建HEX文件，并且可以在此处的STC15下载HEX文件。在打开对话框中打开下载软件后，要简单地说一下，请选择单片机IAP15F2K61S2的格式，然后将STC系统板和计算机连接到USB，选择端口和数据传输速率，因为我们的板卡起步很酷，因此直接单击即可下载。 6.3测试条件与仪器 测试条件：检查了很多次，其电路与原理图是一样的，其他的一些信息也没有什么错误，电路和一些小插件都是达到一个很好的状态。 测试仪器：数字毫伏表，模拟示波器，数字示波器，数字万用表。 6.4测试结果及分析 6.4.1测试结果 本该设计基于51型微机废水流量设计的设计，可以同时实时监测废水流量数据，理论基础设计和外围知识。 在没有良好的基础知识和实践经验的情况下设计硬件和软件时，这是非常有限的。 每种功能类型都需要没有硬件背景的硬件类型，编程方法以及如何使用算法。 在某些情况下，在编程过程中不能很好地执行它，并且发现很难独立完成编写任务并很难用相关知识完成程序编写。 以及对于老师和同学的帮助。 通过仿真测试，在测量污水流量的过程中，当污水流量进入时，经过超声波传感器传送数据在液晶显示屏上清晰可见，进入污水流量多少升，多少时间均较准确。除此之外还可以进行水、空气等等许多的附加功能都能测量其流量。如下图6.1所示。
图6.1 液体污水流量计仿真图 其测试数据见表6-1、表6-2所示： 表5-1 污水流量测试 （L/S） 时间 第一秒 第二秒 第三秒 第四秒 第五秒 第六秒 第七秒 第八秒 显示 0.20 0.28 0.32 0.41 0.48 0.56 0.65 0.78 6.4.2测试分析 对以上测试数据进行对比分析，对于污水流量能较为精准的测出。
7 结论 7.1 实验总结 根据上述测试数据，为了测试燃油加注系统中的液体流量，流量系统主要由超声波传感器采集信号流速，然后模拟信号由AD转换器连续离散并传递到显示屏，并通过GSM的GPRS信号传送到主控机进行数据处理存储，可以准确地测量污水的流量信息，因此可以总结如下： （1）基于AT89C51单片机污水流量计液晶显示数字都符合设计要求； （2）基于AT89C51单片机的污水流量计超声波传感器精确的符合设计要求； （3）基于AT89C51单片机的污水流量计看门狗定时器符合设计要求； （4）基于AT89C51单片机的污水流量计超GSM信息传输精确的符合设计要求； 本设计将在污水流量的精确度方面能够很好的把握，能够准确地测出污水流量的多少，更能测试出水以及空气的流量，该设计主要采用超声波传感器为主要感知桥接设计了这个液体污水流量计。该设计在功能测试方面很多很丰富且测试十分准确，唯一的不足就是在外观方面还需进一步的改进。总而言之，该设计达到了预期目标。这次实践培训使我深深感到，我们学到的储备知识不足我们在学校学到的是理论性的，但是当实际设计对象时，实践和经验更重要更多的实践技能和更多的工作经验可以提高工作效率和质量。 在进行此设计时，我还谈到了伟大的设计师在Internet上分享的经验，并学会了使用它，并吸收了我的设计将使用的良好体验。通过这种设计，我了解了我在大学三年中学到的软件和硬件的概念。我已经收集并增加了我的专业知识，也增加了研究实际问题的能力。这将在教育和我的未来生活中发挥巨大作用，使我深刻认识到处事必须循序渐进，循序渐进，扎根并研究理论的重要性。 这次设计是用C语言来编写的程序。在编写的过程当中，我通过学习互联网的许多资料，对整体的程序完成了一个完整的计划，遇到错误的地方及时更正，通过不断努力达到设计的要求。在这个过程中，我遇到了一些问题，例如如何节省存储空间，这需要我不断学习对芯片的每个组件都拥有高水平的专业知识，程序的设计终于完成了。 这是一个培训过程。 7.2 论文总结 该毕业论文创建了大规模的数据库程序，如何作为一个团队来工作，如何开发软件，如何增强软件开发的经验，如何提高我的编程水平，如何学习知识和理论课程和烹饪。同时，也学习了对于网页设计交互色彩知识。本质上，系统软件由于时间、函数、本地单片机技术数据的限制，如安全性、性能问题等，存在系统明显缺陷，一些功能在完成的程序中不完美有。还有很多令人满意的算法。这些问题让人感受到软件开发的困难。我在毕业项目中学到了如何理解新的系统设计技能以及在后期的工作中做好相关的技术准备。 本次对于污水检测系统设计这种理论的深刻理解，是实践的基础，否则，一切都只是在说。我接触到的另一个方面是做一个系统项目团结合作的重要性。这个设计遇到了几个问题。我学了很多，我知道了有很多缺点。在今后的改进过程中，收获了许多干货，从不同的角度改善了强度范围。在毕业项目中可以学到很多。我必须理解做事和集中学习的态度。任何问题和脱离都不能轻视。你需要用正确的方法解决那些。你可以找到解决问题的主意。在这部系统项目中，我必须和其他人合作，仔细听取他们的意见，包括我敬爱的老师，为了完成本次系统，我必须尽一切努力。毕业设计使我们每个人都能学到很多东西，首先，我必须理解做事的态度和关注学习不要低估发生的任何问题或偏差 必须以正确的方式解决它们，一旦遇到问题就不要放弃坚持下去就可以找到解决问题的想法，在这项工作中，必须学会与他人合作，认真倾听别人的意见，并尽一切努力去完成。
参考文献
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致谢 首先我要真诚的感谢我的论文导师，论文的顺利完成与陈老师的辛勤工作是分不开的。导师严谨的治学作风，渊博的知识以及对问题的深入见解，都给我留下了深刻的印象，本次论文从选题到完成，每一步都是在导师的悉心下完成的，倾注了导师大量的心血。在此，谨向我的导师陈玉霞表示崇高的敬意和衷心的感谢!您的悉心指导和谆谆教诲都将对我受益终身，高尚的品德修养、宽厚待人的作风都是我永远学习的榜样。 同时在此次毕业设计设计过程中我也学到了许多关于电子器件以及传感器方面的诸多知识。另外，还要特别感谢师兄对我的实验以及论文写作的指导，师兄为我完成这篇论文提供了巨大的帮助。 时光匆匆流水，四年寒窗，转眼便是大学毕业的季节，春梦秋云，聚散是那么的容易。离校的日期已经向我招手，毕业论文的完成也随之进入了尾声。从开始进入课题到完成，一直都离不开老师的指导，谢谢你们大学四年的辛苦栽培，谢谢你们在教学的同时更多的是传授我们做人的大道理，谢谢四年你们孜孜不倦的教诲! “长风破浪会有时，直挂云帆济沧海。”这是我中学时最喜欢的诗句。就用这句话作为这篇论文的一个结尾，也是意味着这段学生生活的结束。希望自己能够继续中学时的梦想，永不放弃，勇往直前。