陈力基于arm7和ucos-ii的智能ph检测仪.pdfVIP

基于ARM7 和uC/OS-II 的智能PH 检测仪 A Intelligent Instrument Base On ARM7 And uC/OS-II For PH Measurement 摘要：本文提出一种新型的酸碱度检测仪设计方法，利用移植UCOS-II 到STR711 的ARM7 芯片中来协调 任务，最终达到智能的快速的检测溶液的酸碱度 关键词： ARM7 处理器；温度传感器；uC/OS-II 移植；PH 值 一、测定溶液PH 值的理论依据 pH 测量中使用的电极又称为原电池。原电池是一个系统，它的作用是使化学能量转成为电能。此电池的电 压被称为电动势（EMF ）。此电动势（EMF ）由二个半电池构成。其中一个半电池称作测量电极，它的电位 与特定的离子活度有关；另一个半电池为参比半电池，通常称作参比电极，它一般是与测量溶液相通，并 且与测量仪表相连。此二种电极之间的电压遵循能斯特（NERNST ）公式： RT E E  ln aMe （1—1） 0 n F i E 其中：E——电位 ， ——电极的标准电压，R——气体常数（8.31439 焦耳/摩尔和℃ ），T——开氏绝 0 n 对温度（例：20 ℃ =293 开尔文），F——法拉弟常数（96493 库仑/ 当量）， ——被测离子的化合价（银 i =1 ，氢=1 ） aMe——离子的活度， 对于阳离子取“+ ”号，对于阴离子取“—”号。  根据式（1—1），可以得出实用的PH 值测试公式： (EX ES )F pH X pH S  (1—2) 2.303RT 式(1—2) 中：pH X , pH S 分别为被测试液和标准溶液的pH 值；E X , E S 分别为被测溶液和标准溶液的电池 电动势。 二、硬件电路 本设计的硬件电路由如下部分组成：电源模块、模拟放大模块、ARM 处理器及其外围电路、温度采集电路、 键盘模块、LCD 显示模块、串口模块等。 1、电源模块为模拟部分和数字部分提供所需的电源以及对模拟部分的滤波电路，比如放大器所需要的正负 12 伏电源、CPU 所需要的3.3V 电源等;本设计中为微控制器及其外围电路提供3.3 伏电压的DC-DC （直 流转直流）转换器是村田制作所生产的MPD5S021S，此转换芯片具有输入电压范围宽（4.4V to 16.0V ）， 输出电流大，可以达到3A，转换效率高，能达到90%；电源滤波部分采用二阶低通滤波器，目的是除 去电源上的纹波； 2 、模拟放大采用同向反馈放大电路，因为PH 电极的内阻非常大（一般为100M级），因此我们采用输入阻抗 为T级的CA3140为放大器，并且为了不影响输入阻抗匹配，本设计采用通向输入负反馈以达到小信号放 大的目的；为了加大放大的精度并且增强稳定性，本设计采用村田制作所的微调电位器PVA2系列，具 有以下特点 a、 超小型与薄型，最大外形尺寸为2.2(宽) ×2.75(长) ×0.90(高)mm 。 b 、 由于采用既不使用焊料，也不使用粘合剂的端子连接方式，从而实现了良好的可焊性和端子连接 强度。 c、 由于采用了多触点弧刷结构，PVA2 更具稳定特性 (低噪音) 。 d、 PVA2 系列不使用焊料、助焊剂和清洗溶剂，因此是一种环保产品。 e、 耐热性性能适于高温回流焊接。