基于嵌入式和GPRS的散射式浊度仪设计

论文摘要

近年来,水质问题引起了人民群众的广泛关注,而浊度是水质评价体系中非常重要的指标之一。国家也一直在花大力气来改善江河的水质。在此背景下,为了能更好的监测水质的变化情况,针对野外水质监测的特点,我们设计了基于嵌入式和GPRS的散射光浊度仪,用于野外无人及自来水厂等场所的水质状况监测。本课题主要是介绍了一个能长期在水下工作的浊度探头的设计和能将浊度数据无线传输到监控中心的GPRS控制器的开发。通过对浊度仪的标定,获得传感器测得数据与实际的浊度值之间关系曲线,从而应用于各种水质的测量。该浊度仪能用于野外环境的无人监测,自来水厂的水质实时监测,以及工厂污水的排放监测等等。对地区水质监测,浊度仪可以将采集到的河流浊度数据通过GPRS无线模块发送到监控中心,便于工作人员分析预测该地区河流水体污染的变化趋势和环境状况。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文研究背景
• 1.2 浊度概述
• 1.2.1 水质概述
• 1.2.2 浊度的含义
• 1.2.3 浊度测量的发展历史
• 1.2.4 浊度测量的意义
• 1.3 课题研究内容
• 1.3.1 课题研究目的
• 1.3.2 具体研究内容
• 1.3.3 系统的设计目标
• 第二章 浊度测量方法
• 2.1 概述
• 2.2 浊度测量的方法
• 2.2.1 透射光测量法
• 2.2.2 散射光测量法
• 2.2.3 表面散射光测量法
• 2.2.4 水下散射光测量法
• 2.2.5 浊度测量的标准
• 2.3 散射光测量理论依据
• 2.3.1 测量方法的选择
• 2.3.2 光在水样中传播的衰减
• 2.3.3 散射光的分类
• 2.4 散射光强计算
• 2.4.1 90°散射光强
• 2.4.2 二次散射光强
• 2.4.3 全方向的散射光光强
• 第三章 浊度仪探头结构设计
• 3.1 探头结构设计的要求
• 3.2 探头结构的部件设计
• 3.2.1 整体结构设计
• 3.2.2 底盘设计
• 3.2.3 光学窗设计
• 3.2.4 LED 固定块的设计
• 3.2.5 电路板的安装
• 第四章 浊度仪探头硬件设计
• 4.1 控制电路的基本构架
• 4.2 光源电路的设计
• 4.2.1 发射管的选择
• 4.2.2 红外线接收管的选择
• 4.2.3 红外线发光LED 恒流电路设计
• 4.3 信号检测电路的设计
• 4.3.1 I/V 转换电路设计
• 4.3.2 V/F 转换电路的设计
• 4.3.3 光电隔离电路
• 第五章 ARM 控制系统硬件设计
• 5.1 S3C44B0X CPU 模块
• 5.2 存储模块
• 5.2.1 Flash ROM 设计
• 5.2.2 SDRAM 设计
• 5.3 RS232 接口部分
• 5.4 电源模块设计
• 5.5 附属电路设计
• 5.5.1 JTAG 调试接口设计
• 5.5.2 按键电路的设计
• 5.5.3 LED 电路
• 第六章 GPRS 数据传输模块设计
• 6.1 GSM 概述
• 6.1.1 GSM 简介
• 6.1.2 SMS 简介
• 6.1.3 GPRS 简介
• 6.1.4 GPRS 无线模块——SIM300 简介
• 6.1.5 GPRS 模块的控制方式
• 6.2 利用SMS 来实现远程数据传输
• 6.2.1 短消息的发送方式
• 6.2.2 PDU 短消息内容的编码
• 6.2.3 PDU 串的结构
• 6.2.4 SMS 短消息操作AT 指令
• 6.2.5 PC 机上实现发送SMS 举例
• 6.3 利用GPRS 来实现远程数据传输
• 6.3.1 GPRS 初始化
• 6.3.2 GPRS 数据传输AT 指令
• 6.3.3 PC 机上实现GPRS 数据传输举例
• 6.3.4 GPRS 模块的状态控制
• 第七章 浊度仪软件的设计
• 7.1 S3C44B0X 软件开发环境介绍
• 7.2 系统程序设计
• 7.2.1 系统初始化
• 7.2.2 脉冲计数子程序
• 7.2.3 Flash 擦写子程序
• 7.2.4 SMS 短消息发送流程和编码子程序
• 7.2.5 GPRS 数据传输流程及其子程序
• 第八章 浊度仪实验和标定
• 8.1 溶液的配制
• 8.1.1 零浊度水的配制
• 8.1.2 浊度标准溶液稀释配制
• 8.2 标定方法
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士学位期间已发表或录用的论文
• 附录一 浊度仪标定实验图
• 附录二 短消息编码C 程序源代码