基于高精度滴水传感器洞穴自动采样系统的研究与设计

发布时间：2017-09-18 09:15

  本文关键词：基于高精度滴水传感器洞穴自动采样系统的研究与设计

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【摘要】：我国水资源短缺情况较为严重,人均水资源量仅为世界人均水平四分之一左右,是全球人均水资源最贫乏的国家之一。随着工业发展、城镇化提速以及人口数量的膨胀,随之产生严重的水域污染,淡水水质恶化的问题。所以,寻找新的淡水资源和研究如何合理利用淡水资源已刻不容缓。在我国大部分地区和城市,地下水基本成为他们的唯一性水源。地下水是淡水资源的重要组成部分,其水质较好、分布广泛、污染少、存储能力较好等多方面的优点均被人们所认可,因此,人们对地下水的开发利用程度越来越高。目前主要是以孔隙水为主,岩溶水、裂隙水为辅。但是,由于不合理开采和严重污染,孔隙水量急剧下降,水质恶化导致可使用的量少之甚少。云南省岩溶分布占全省面积的28.14%,全省129个市区,其中115个有岩溶分布。而大气降水是岩溶水和裂隙水的主要补给来源。云南地处著名的亚洲季风气候区,夏季,降水量偏多；而冬季,降水稀少,气候干燥。所以,研究岩溶水和裂隙水的分布和污染状况变成了非常重要的课题。地下水资源开发和研究领域,我国的技术不够成熟,主要是依靠人工收集采样,不仅浪费大量人力和物力,而且结果不尽人意。为此,本文设计了地下溶洞水滴自动监测采样系统,此系统的MCU是基于ARM Cortex-M3内核的LPC1768微控制器,软件是基于C语言的Keil MDK进行编程,硬件是由多个功能模块组成,主要包括电源模块、雨滴检测模块、存储模块、继电器驱动模块和按键选择模块等。雨滴检测模块是采用心音采集水滴信号并且经过电路优化使其稳定输出以便于MCU识别和读取。另外,还采用缓存的方式,解决大容量存储问题,同时也利用低功率模式将耗电量降到最低。经过反复的测试,其结果表明,本文设计的水滴检测模块,能够准确稳定的完成溶洞水滴的监测,并结合其他模块实现了自动采样的功能,达到预期的效果,为地下水监测和采样提供了保障。
【关键词】：溶洞 微处理器 水滴监测 存储 自动采样
【学位授予单位】：云南大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P641.7;TP212
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-7
• 第一章 绪论7-13
• 1.1 研究背景及意义7-8
• 1.2 国内外研究现状8-9
• 1.2.1 国内研究现状8-9
• 1.2.2 国外研究现状9
• 1.3 本文的课题来源9-10
• 1.4 研究内容及本文结构分布10-13
• 1.4.1 研究内容10-11
• 1.4.2 本文结构分布11-13
• 第二章 系统关键的技术原理13-19
• 2.1 MCU选型及其技术原理13-19
• 2.1.1 LPC1768简介13
• 2.1.2 LPC1768特性13-14
• 2.1.3 LPC1768常用功能介绍14-19
• 第三章 系统硬件设计19-39
• 3.1 系统硬件总体构架设计19
• 3.2 高精度滴水传感器的研究与设计19-28
• 3.2.1 传感方法和核心传感器的选择20-22
• 3.2.2 高精度水滴传感器装置结构的研究和设计22-25
• 3.2.3 水滴传感器的处理电路设计25-28
• 3.3 实时时钟部分28-31
• 3.4 USB存储部分的设计与实现31-32
• 3.4.1 系统缓存模块31-32
• 3.4.2 USB存储模块设计32
• 3.5 其余部分电路设计32-35
• 3.5.1 红外光电开关32-33
• 3.5.2 电机与电磁阀控制电路33-34
• 3.5.3 控制面板电路34-35
• 3.6 电源模块35-36
• 3.7 采样机械装置设计36-38
• 3.8 本章小结38-39
• 第四章 系统软件设计39-45
• 4.1 软件开发环境39
• 4.2 主程序设计39-41
• 4.3 子程序设计41-44
• 4.3.1 雨滴中断子程序41-42
• 4.3.2 取样中断子程序设计42-44
• 4.3.3 显示中断子程序设计44
• 4.4 本章小结44-45
• 第五章 实验数据及分析45-49
• 5.1 系统电路板设计45-46
• 5.2 水滴数据分析46-48
• 5.3 本章小结48-49
• 第六章 总结与展望49-51
• 6.1 总结49-50
• 6.2 展望50-51
• 附录51-55
• 参考文献55-57
• 攻读硕士学位期间完成的科研成果57-59
• 致谢59

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本文编号：874652