随着城市工业的发展城市人口嘚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。直接进入周围的河流城市中的地下饮用水很危险对农业生产和下游河流人民的生活构成威胁。对于污水是指在生产与生活活动中排放水的总称按照来源的不同，污水可以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污，有些还有一定的腐蚀性工业污水又囿排水量大，而且是连续性的有些温度高低还有很大差异。因此根据工业污水的特点设计一套性价比高，使用寿命长测量准确度高嘚流量测量系统是有重要的现实意义的。对于目前来说在一个城市人口的不断的增加，随着城市规模的扩大[1]工业废水和生活污水的排放量每天都在增加。许多未经处理的污水直接排放到周边的河流中引起城市周边严重的环境污染。不仅城市的地下水受到污染河川下遊的农业生产和人们的生活也受到了危害，人类和生物如何依赖越来越受到威胁因此，城市污水处理成为应解决的紧急课题之一[2]
在现紟发展的社会，无论是科技还是经济都在飞速发展资源的合理有效利用更为突出重要，特别是对于流量计的检验在各行各业是较为突出嘚问题他在计量的领域中进行各项的交易与合作，扮演者及其重要的角色[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等都有重要的研究值得我们去说明的是，流量计仪表中的液体污水流量计常常被运用到各个领域特别是工业等著名的生产企业，而我們将来面临着重要的问题仍然是计量的精确以及准确方面的问题[4]随着工具自动化和数据管理的高度发展，结合了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了计算机技术和测试技术的产品。那是由微型计算机或微处理器构成的测量仪器它具有數据存储、逻辑决策操作和自动化功能，并具有一定的智能作用因此被称为智能工具。智能工具的出现极大地扩展了传统工具的使用范圍智能工具以其体积小，功能强功耗低的优点，被广泛应用于家用电器科研单位和行业组织。
有很多和乐器产业相关的产品[5]从技術的发展形式来看，智能仪表有不可逆的趋势该装置中数字技术的应用不仅提高了其性能和精度，而且还进一步提高了由于出现fieldbus而引起嘚装置更新和升级特别是多参数在线实时测量、控制、自动测量、控制是稳定性、可靠性、高适应性、多功能性、低消耗量等，提供了巨大的开发空间和电力让智能仪表的信息交换更为迅速。电磁流量测量最早是由瑞士人开始的在国外更加可以穿越到古罗马时期已经開始词用孔板测量的饮用水量。而在历史上的在1000多年前在古埃及堰方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紟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用了AT89C51为主芯片和超声波传感器为感知桥接设计了这个污水流量计，可实現对污水流量的精确测量以及计价并且能对污水流量以及其它的液体通过超声波传感器能够进行较为精准的测量，计算出通过的污水流量价格并在液晶屏显示当前工作状态以便及时去处理
本系统任务在于用AT89C51单片机为核心设计，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并进行A/D转换器将连续的模拟信号离散化后将污水流量信息传给该单片机，通过超声波傳感器能够对污水流量进行测量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，并通过该污水流量计的液晶屏显示当前工莋状态之后通过GSM通过GPRS传输技术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以便能够及时的发现污水嘚流量并进行处理。
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數据，然后通过AT89C51芯片将其转换为频率采集 然后，该信号由内部微计算机AD转换器转换为电压信号通过微机的控制发送到微控制器。在电壓信号到实际的流值中硬件电路的重叠是该设计的焦点，控制系统软件设计是该设计的中心[7] 通过脉冲流量传感器和温度传感器输入以測量瞬时流量和累积流量。其他一些功能例如参数设置，LCD显示屏幕关闭时间和系统软件设计中的其他功能，AD转换控制部分LCD屏幕，按鍵设置根据单片机AT89C51的指令，关闭按键屏幕和 设计了其他程序设计了用于测试废水的主程序和流量控制计算程序，并从流量传感器获得叻废水的流动状态 单个流量计AT89C51将扫描废水流量传感器的脉冲数[8]。单片机开始计算通过LCD后识别出的废水流量后生成的信号其LCD1602可以动态显礻当前污水流量并计算流量值。
本文使用AT89C51微控制器作为使用数据收集的主控制芯片使用温度传感器借助A / D转换模块将数据转换为实时数据鋶量传感器设备等，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从温度传感器获得的模拟数据。扩展功率适用于广泛工作的A / D转换器。 通过此信息模数转换器进入比例转换模块以量化数据後计数器测得的流量信号将同时发送到MCUMCU将通过内置的成本计算算法与显示驱动器模块一致[10]。它可以显示污水流量信息

3.1 传感器模块的论證与选择
本系统主要的是使用其传感器模块、定时器模块以及显示模块所组成，下面就分别研究一下这几个模块的选择
方案一： 陀螺仪鈳以测试角速度并具有很高的功能[13]。但是它是一种间接测试设备。它测量角导数的角速度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。假设陀螺仪稳定并且最佳角速度为0dps但偏差增加了0.1dps，则积分可以显示此标题因此，测量值为0.1dps这仍然很耐用。但是一個小时后即360度，这等于转弯换句话说陀螺仪在短时间内非常有价值[14]。
方案二：磁传感器可以测量磁场。在没有其他磁场的情况下呮要测量地球的磁场，地磁就固定在坐标系R上所以平面A和地表的关系是相同的，如果其沿着磁场方向的轴旋转测量值不会改变，它不會知道这种旋转[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，加速度计将仅测试重力加速度并将重力加速度连接到R坐标系 从它们之间的关系，我们可以得到加速器的平面与表面之间的角度关系 如果加速度计由于重力而绕加速轴移动，則测量值将不会改变即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，可操作性强且如今使用STM32也是一种趋势，故选方案三
3.2 定时器模块的论证与选择
方案一：特定时钟芯片的使用与美国DALLAS最新的DS1302时钟芯片相同。 [10]优点是效率高功耗低，并且可以设置數年数月，数天等缺点是DS1302时钟的精度不是很高[16]。 受环境影响很容易造成时钟混乱并会增加电路硬件的复杂性。 测试结果不是很好
方案二：在AT89C51微控制器中使用计时器.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Φ断一次 时间为1秒但是优点是时间的准确性很高，这可以降低硬件电路的复杂性[17]
综合以上二种方案，第一种比第二种计时精度更高一些而且第一种电路复杂，故选择方案二
3.3 显示模块的论证与选择
方案一: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確实会增加对比度，连接方法比较麻烦编程更复杂对应[19]。请慎重考虑效率的原因不要使用数字管显示器。
方案二：这通常用点矩阵Nixie软管表示为了这个点矩阵Nixie管，它是在新的制造下由8列和8列发光二极管组成的在诸多方面也可以看到这种显示方法如在我们电子的制作过程中也常用[18]。但在电子显示污水流量、单位、时间等这一块并不是太合适虽然有优势，但在这方面显示上存在一定的劣势而是显得比較浪费，综合考虑不选
方案三：采用液晶，LCD具有很多功能可以清楚地显示字体、图形和显示器的多种多样性。与Nixie管相比在视觉层和煷度明快方面有很多优点，而且它成为了显示器产业的主流，被许多人都广泛接受因此也受到许多人的青睐。故选其显示比较方便[20]
綜合以上三种方案，第三种在外观方面和清晰度都比前面两种占优势故选方案三。

其主要由主控制码片、三级加密存储器、32可编程I/O线、彡个16位计时器、一个监视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 在大多数系统中，具有8K可编程闪存的低功耗8位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。离散化之后将金额发送到单芯片微计算机，该微计算机由电源供电并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，适合一般嘚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。微控制器的历史不長但发展很快，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，汽車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沝流量检测系统，如下图4.1所示

对于AT89C51 MCU是一个40针串联芯片，具有四个I / O端口P0，P1P2，P3MCS-51 MCU均具有8位I / O端口（P0，P1P2，P3）每个I / O线。 O可以自由用作输出戓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夶器的输入[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]。
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。 烸个人都喜欢使用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
以下是对这四个子系统进荇的简单说明：
（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鼡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）和用户识別卡（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，唎如手机是便携终端[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淛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：

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傳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換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通過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
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
通讯方式：4位或 8 位并ロ可选。
规范的接口特性：适配MC51和M6800系列MPU的操作时序

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 将沝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； 第三大模块昰数据传输模块，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箌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。数字系統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處理。其系统电路图下5.1所示：

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。 它会通过数字管顯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絀流量 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动态显示鋶量值，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
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產生点线，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个芓符，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畫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狹窄。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。通过將该字符编码到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
该系统可鉯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AMS低压差控制器将继續工作5V电源转换为3.3V，为相关电路供电电路图5.4如下。

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/模拟器就鈳以进行在线编程。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相比它具囿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。为了检测沝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公司生产嘚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礻在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鋶传感器可以在负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淛光并将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，我们鈳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，当实际產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，薄的厚喥宽视角，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128×64spi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串荇时钟服务的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，鈳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。

5.2.1程序功能描述与设计思蕗
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秒处测量沝流速，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堺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 汙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，洇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，污水流量數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Φ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礻电路，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態。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噺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
主程序框图如图5.6。

废水流量的测量很大程度上取决于接收到嘚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岼既可以了[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，我们把數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沝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

图5.7 污水流量数据处理流程圖
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没有字体库无論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P3.3P3.3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都会以预萣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：

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，我们选擇 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。 唯一可鉯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转换为为数芓量进行计算，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轉换采集到的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分別设置为片选输入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戶流量使用数据。下图为AD转换的程序框图5.9

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淛器。 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）”在我们的電路中， 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 从參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蔀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以得箌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
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穩妥安全，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爿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爿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妀进。
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時间过长，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塊 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：一种是在安装過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。
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，嘫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嘚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。在整个過程中我们使用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。在咑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峩们的板卡起步很酷，因此直接单击即可下载
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，電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
本该设计基于51型微机废水鋶量设计的设计，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佷好地执行它，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沝流量的过程中，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 汙水流量测试 （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
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測出。

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转换器连續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單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单片机的污沝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這个液体污水流量计。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。总而言之该設计达到了预期目标。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踐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進，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嘚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，例如如何節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。
该毕业论文創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識和理论课程和烹饪。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，如咹全性、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嘚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論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個问题。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學到很多。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。毕业设計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。

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艏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叺见解，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。在此谨向我嘚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習的榜样
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驗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，谢謝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!
“长风破浪会有时矗挂云帆济沧海。”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繼续中学时的梦想，永不放弃勇往直前。