课题名称

基于单片机的地下水监测系统的设计

课题来源

指定课题

课题类型

AY

指导教师

方娜

学生姓名

王学梁

学    号

0510211101

专业班级

05电气1班

本课题的研究现状、研究目的及意义

研究现状：

地下水系统指由水力或地质（准）零通量面圈闭的, 具有统一水力联系和时空演替规律的地下水体系。在天然或人工输入信息的激励下, 通过内部的传导、贮存和释放, 输出地下水动态信息。地下水监测系统是指收集地下水系统信息的有组织系统, 其工作内容是研究水文信息, 并密切注意它与其它几种信息的关系, 从地下水系统输出信息中获得输入, 并通过滤波、整合等过程将相关信息输出到用户手中。

我国大部分监测点仍以传统的人工测量方法(电表、测钟、测绳等)为主，监测精度无法控制，监测效率较低，监测数据无法满足科研和生产实际应用的需要。部分监测孔只能进行水位或水质单项监测；水质监测，分析项目较少。缺乏专门针对与地下水有关的生态环境问题和地质灾害的地下水监测。因此，我国政府对地下水监测工作十分重视。从五十年代中后期就开始进行地下水的监测研究，形成了以国家级地下水监测网为龙头，省、地级监测网为主体的监测网络，积累了大量的第一手监测资料，为地下水资源评价和开发利用奠定了扎实的基础，为水资源可持续利用和管理提供了可靠依据。到2001年底全国共建立地下水环境监测点20738个（其中，国家级点1422个），监测工作的主要内容以地下水的水位、水温、水质为主，监测方式采用人工监测为主。地下水监测的方法有很多种例如利用蓝牙技术应用到地下水无限监测系统中，此方法减少了系统间的电缆连接具有携带方便利用灵活等特点，可以进一步提高地下水监测的可靠性和监测性；除了以上方法还有一种基于GIS 的地下水监测管理信息系统(GM SM IS) ，此方法是用来处理地下水监测过程中来源复杂, 结构多样, 海量信息的计算机系统，GIS 的突出优点在于可以方便地进行空间信息和属性信息联合管理, 随着组件GIS 的发展, 近年来将模型与GIS 集成起来而进行地下水信息管理系统开发已成为热点。

研究目的及意义：

为了合理的开发和利用地下水资源，遏制地下水环境进一步恶化，防止新的地下水环境问题出现，在加强勘查研究的基础上，必须对地下动态变化进行监测。地下水监测是为保障社会经济可持续发展而开展的一项重要的基础性、公益性工作。加强地下水动态监测，一方面是为制定开发利用和保护方案提供基础资料，另一方面，也是检验水资源开发利用是否合理，地质环境保护措施是否得当的直接手段，通过长期监测资料的分析，找出开发利用中存在的问题，提出改进方向和进一步的保护措施。因此，地下水监测既是国民经济和社会发展的基础性支撑条件，又是实现可持续发展的保障措施。为了提高水资源利用效率，合理开发利用地下水，实现从传统水利向现代水利，可持续发展水利转变，实现水资源的可持续利用，保障经济社会的可持续发展，必须改变地下水监测的落后现状，加强地下水监测工作。

本课题的研究内容

通过查阅相关文献资料，完成系统的硬件电路设计和软件电路设计。

在硬件电路中，按照系统的总体设计方案，通过对地下水的水位，水温参数的测量，以及传感器的选择，测量电路的设计将各项参数变成单片机所能承受的模拟电压，然后通过A/D转换通道转换成数字信号送给单片机。同时，通过选用AT89C52作为单片机以及A/D转换器（AD7705模拟数字转换器），时钟电路，看门狗电路（通过X25045芯片实现），液晶显示器，串行接口电路的设计进一步完成对系统总体硬件设计的要求。

软件设计通过汇编语言来编写，程序主要实现系统的初始化，数据采集，数据处理，数据显示和打印，数据通信等功能，主要包括主程序和实现各种功能的模块子程序的设计（数据采集子程序、时钟读取子程序、数据存储子程序、LCD显示子程序、打印控制子程序），从而达到设计的各项要求。

本课题研究的实施方案、进度安排

第1-3周       查阅资料，根据任务书要求，完成开题报告和英文翻译；

第4周         器件选型，系统总体设计，确定方案；

第5-7周       设计硬件电路并画出电路图；

第8-10周      画出程序流程图，并编写程序；

第11周        程序调试；

第12-14周     撰写论文；

第15周        修改论文；

第16周        准备答辩。

已查阅的主要参考文献

[1] 肖洪兵. 跟我学用单片机[M]. 北京：北京航空航天大学出版社，2002.8 

[2] 何立民. 单片机高级教程[M]．第1版．北京：北京航空航天大学出版社，2001 

[3] 何希才. 传感器及其应用电路[M].北京：电子工业出版社，2001 

[4] 李广第．单片机基础[M]．北京：北京航空航天大学出版社，1999 

[5] 李剑辉，张锐，高辉. 点阵式LCD与AT89C52单片机的接口技术[J]. 信息技术，2003（8）:15-18.

[6] 孙雪梅，范久臣. 实时时钟芯片在单片机系统中的应用[J].沈阳教育学院学报，2005（2）:22-27

[7] 陈志强 胡辉. 单片机应用系统设计实践指南[M]. 自编教材 

[8] 何立民. MCS-51单片机应用系统设计系统配置与接口技术[M].北京:北京航空航天大学出版社，1995年

[9] 潭浩强. C语言程序设计[M].北京:清华大学出版社，1991

[10] 夏继强. 单片机实验与实践教程[M]. 北京：北京航空航天大学出版社， 2001 

[11] 赵晓安. MCS-51单片机原理及应用[M]. 天津：天津大学出版社，2001.3 

指导教师意见

指导教师签名：

                                                           年    月    日