基于MSP430单片机的低功耗水质监测系统设计.docx

基于MSP430单片机的低功耗水质监测系统设计

摘要

生物的起源与发展，与水源的关联密不可分。在生物诞生之前，水已存在于星球之上，加之适宜的温度、氧气等优越条件，共同孕育了各种微生物。这些微生物历经繁衍与进化，逐步形成了多样的动植物。动植物往往以水为邻，在河流、湖泊等水域附近聚集栖息。时至今日，水依然是所有动植物赖以生存的关键因素，对人类而言更是至关重要。然而，过往的社会发展中，水污染问题已愈发严峻，因此，各类水质检测仪器应运而生。

鉴于当前环境背景，本设计致力于开发一款低功耗水质监测系统。该系统主要采用了低功耗的msp430g2553单片机，并集成了超声波模块以测量水位高度，同时配备了PH传感器以获取水质的PH值。在数据采集过程中，主要运用了模数信号转换技术和定时器计时功能。为有效降低功耗，系统选用了功耗极低的NOKIA5110显示屏，并将微控制器（MCU）调整至休眠模式。

关键词：MSP430单片机；水质系统设计；超声波测距；PH值；模数信号转换；定时器；低功耗。

目录

TOC\o1-3\h\z\u第一章绪论 1

1.1课题背景与意义 1

1.2国内外发展现状 2

第二章设计内容与方案 3

2.1需求分析 3

2.2方案论证 3

2.2.1测量液位的方案 3

2.2.2PH值测量方案 9

2.2.3显示方案 12

第三章主控板选型及系统电路设计 17

3.1单片机选型 17

3.1.151单片机 17

3.1.2MSP430单片机 19

3.1.3STM32单片机 21

3.1.4ARDUINO单片机 22

3.1.5单片机需求及选择 24

3.2系列配件介绍 24

3.3整体设计及电路图 25

第四章软件设计 27

4.1软件设计思想 27

4.2总流程图和各部分流程图 28

4.2.1主控模块 28

4.2.2液位高度 29

4.2.3PH测量 29

4.2.4测量电压 30

4.2.5人机交互 31

第五章系统调试 32

5.1硬件调试 32

5.2软件调试 32

第六章总结与展望 35

小结与致谢 36

参考文献 37

第

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第一章绪论

1.1课题背景与意义

水永远都是所有生命的根本，生产生活各个方面都和水戚戚相关。世界上的可用水资源本来就非常的有限，而我国是一个人口数量非常巨大的国家，人均水量非常的低。我国各地的水源严重不对称，南多北少东多西少，所以国家就采用了南水北调等一系列工程来针对延缓这个问题。现今最大的水体问题是水体污染。水质污染不光是泥石流等大自然现象造成的，现在最严重的莫过于以下几种：第一类是没有处理加工的生活污水。第二类是没有处理加工的工业用水。第三类是没有处理降解的垃圾。第四类是农田化肥农药等农业污水。现在水污染越来越来严重了，严重的影响到了人们的生活、生产甚至于身体健康。这也就理所应当的成为了社会的热点问题，但生产生活所产生的废水却不能凭空的消失，也不会忽然的降低生活质量来改变已经存在的问题。现在越来越多的人士注意到了这个问题，也更加着重注意到了对废水的检测以及下一步的合理运用才是正道。

根据我国地下水质情况、人体健康标准、生活生产规划来分，大致可以分为五个等级。第一：水质中所含的化学成分极低，可以应用在各种环境场合下。硫酸盐含量少于50mg/L，氯化物含量少于50mg/L，硝酸盐含量少于2.0mg/L，浑浊度少于5.0mg/L，溶解性的总固体含量少于300mg/L。第二：水质中所含的化学成分较低，也可以应用在各种环境场合下。硫酸盐含量少于150mg/L，氯化物含量少于150mg/L，硝酸盐含量少于5.0mg/L，浑浊度少于10mg/L，溶解性的总固体含量少于500mg/L。第三：以人健康为基准依据，化学成分中等，可以应用于农业工业生活饮用等方面。硫酸盐含量少于250mg/L，氯化物含量少于250mg/L，硝酸盐含量少于20mg/L，浑浊度少于20mg/L，溶解性的总固体含量少于1000mg/L。第四：以工农业用水为准，化学成分较高，在通过合理中和过滤等可以用于生活。硫酸盐含量少于350mg/L，氯化物含量少于350mg/L，硝酸盐含量少于30mg/L，浑浊度少于100mg/L，溶解性的总固体含量少于2000mg/L。第五：化学成分非常高，不能用于生活饮用，但可以根据其特性用于生产方面。硫酸盐含量超过了350mg/L，氯化物含量超