程序设计与电路设计论文提纲

论文题目：水质浊度检测系统研究与设计

摘要：水是生命的源泉,人类的生存发展离不开水。伴随着经济的发展和人民生活水平的提高,人们对水质的要求也越来越高。生活用水、工业用水、农业用水等各行各业对水质的要求也产生不同的标准,因此对水质的检测就显得尤为重要。浊度是水质检测的重要指标之一,它是指溶液对光线通过时所产生的阻碍程度,包括溶液中悬浮物质对光的散射和溶质分子对光的吸收。水的浊度不仅与水中悬浮物质的含量有关,而且与它们的大小、形状以及折射系数等有关。水的浊度主要是由泥沙、细菌、微生物、悬浮颗粒物、胶体有机物和无机物等引起的,这些水中杂质不仅会影响水的质量,甚至还会引发疾病传播。因此,对水质浊度的检测就显得尤为重要。本文根据浊度检测的基本原理以及对浊度检测方法的分析,采用将透射法、垂直散射法、比值法三种方法综合利用的检测方法,设计了一种检测量程宽、精确度高、稳定性好的水质浊度检测系统。论文主要工作内容如下:1.在传感器设计中,根据选用的浊度检测方法,采用发光二极管、光电二极管、透镜以及温度传感器,设计了一种检测量程宽、精确度高的传感器。2.在系统硬件电路设计中,为了从源头抑制干扰,提高系统稳定性和可靠性,完成了光源驱动电路、I/V转换电路、信号放大电路以及温度检测电路设计;为了进行数据的采集、处理、控制,以STM32F407为系统核心,完成了STM32最小系统电路设计;为了对检测结果进行显示和输出,完成了LCD接口电路以及串口通信电路设计。3.在系统软件设计中,为了进行数据的采集和处理,完成了A/D转换程序以及数据处理程序的设计;为了提高检测系统的稳定性和精确度,完成了按键消抖程序以及数字滤波程序的设计;为了进行数据的存储和读取,完成了数据读写程序的设计;为了进行检测结果的显示,完成了LCD显示程序的设计。4.在实验结果和分析中,根据实验需要,对零浊度水和福尔马肼标准浊度溶液进行制备,并根据配置的样本溶液,进行数据检测、性能指标测试以及影响因素分析。最后,根据数据分析以及性能指标测试得出结论:在0-450NTU范围内,采用垂直散射法线性度好;在450-650NTU范围内,采用比值法线性度好;在650-1000NTU范围内,采用透射法线性度好。实验结果表明,该系统检测量程宽、精确度高、稳定性好。

关键词：浊度;传感器;硬件电路设计;软件设计

学科专业：控制工程

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外研究现状

1.3 论文主要研究内容

第二章 浊度检测的理论基础

2.1 浊度的基本信息

2.1.1 浊度的定义

2.1.2 浊度的单位

2.2 浊度检测的基本原理

2.2.1 朗伯-比尔定律

2.2.2 光的散射定律

2.3 浊度的检测方法

2.3.1 透射法

2.3.2 散射法

2.3.3 比值法

2.4 检测方法的选定

2.5 本章小结

第三章 浊度检测系统总体设计

3.1 系统总体设计方案

3.2 传感器设计

3.2.1 传感器光路结构设计

3.2.2 光源选型

3.2.3 光电探测器选型

3.2.4 传感器实物设计

3.3 本章小结

第四章 浊度检测系统的硬件电路设计

4.1 硬件电路总体设计

4.2 光源驱动电路

4.3 I/V转换电路

4.4 信号放大电路

4.5 温度检测电路

4.6 系统电源电路

4.7 STM32最小系统电路

4.8 数据存储电路

4.9 串口通信电路

4.10 LCD接口电路

4.11 本章小结

第五章 浊度检测系统的软件设计

5.1 软件总体设计

5.2 系统标定

5.3 A/D转换

5.4 数字滤波

5.5 数据处理

5.5.1 AD值转换为电压值

5.5.2 检测方法选用

5.6 数据读写

5.7 串口通信

5.8 LCD显示

5.9 本章小结

第六章 实验结果和分析

6.1 零浊度水的制备

6.2 福尔马肼标准浊度溶液的制备

6.3 实验数据的处理

6.3.1 数据检测

6.3.2 BP神经网络用于浊度检测模型预测

6.4 浊度检测系统的性能指标测试

6.4.1 误差分析

6.4.2 重复性测定

6.5 溶液颜色对浊度检测影响分析

6.5.1 吸光度分析

6.5.2 颜色对浊度检测影响分析

6.6 环境温度对浊度检测影响分析

6.7 溶液气泡对浊度检测影响分析

6.8 环境杂散光对浊度检测影响分析

6.9 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢