单片机课程设计（论文）-智能水中溶氧测定仪的设计.docVIP

目录 第1章 绪论 1 1.1 溶氧概述 1 1.2 溶解氧测定仪的工作原理 1 1.3 设计目的 2 第2章 方案论证 3 2.1 概述 3 2.2 方案的选择 3 第3章 硬件电路设计 5 3.1 模拟通道的设计 5 3.1.1 传感器的选型 5 3.1.2 仪表放大器选型 5 3.1.3 A/D转换器的选型 6 3.2 后向通道的设计 7 3.2.1单片机的选型 7 3.2.2 时钟芯片的选择 7 3.2.3 液晶显示器 8 3.2.4 报警电路 9 3.2.5 键盘电路 9 3.2.6 输出电路 10 3.3 总体设计电路 11 第4章 软件设计 12 第5章 总结 13 参考文献 14 附录.....................................................................................................................................15 第1章 绪论 1.1 溶氧概述 近年来，随着科学技术的不断发展，越来越多的人开始意识到监测水中溶氧的必要性和重要性。尤其是大中型发电厂、水处理厂、油田及环保等单位，为确保水质，保证设备长期正常运行，必须严格地监测和控制所用水中的溶解氧含量。 目 前普遍采用专用仪器（溶氧仪）代替化学法测定溶解氧含量。溶氧仪主要由主机和传感器(电极) 构成。传感器主要有两种即原电池式DO”电极和极谱式复膜电极。原电池式DO”电极由于消耗电极材料、精度低、寿命短而逐渐被淘汰。而极谱式复膜电 极以其受干扰小、使用寿命长、便于储存等优点被大量应用在DO测量上。目前，国内也生产极谱式电极溶氧仪但存在准确度差、稳定性差、定标复杂、各种补偿功能不足的缺点。国外的溶氧仪虽然精度高但其价格昂贵，维护困难，难以满足国内的需求 溶解氧（DO）是指溶解于水中的氧的含量，它以每升水中氧气的毫克数表示。溶解在水中的氧称为溶解氧，溶解氧以分子状态存在于水中。水中溶解氧量是水质重要指标之一，也是水体净化的重要因素之一，溶解氧高有利于对水体中各类污染物的降解，从而使水体较快得以净化；反之，溶解氧低，水体中污染物降解较缓慢。 水中溶解氧含量受到两种作用的影响：一种是使DO下降的耗氧作甩，包括好氧有机物降解的耗氧，生物呼吸耗氧；另一种是使DO 增加的复氧作用，主要有空气中氧的溶解，水生植物的光合作用等。这两种作用的相互消长，使水中溶解氧含量呈现出时空变化。 水被有机物污染后，由于好氧菌作用使其氧化，消耗掉溶解氧。如果得不到空气中氧的及时补充，那么水的溶解氧就减少，最终导致水体变质。所以把溶解氧作为水质污染程度的一项指标。溶解氧越少，表明污染程度越严重。 1.2 溶解氧测定仪的工作原理 测量水中溶解氧含量的仪表属于电流式分析仪器，电流式分析仪的传感器能够把被分析物质浓度的变化转换成电流信号的变化。按工作原理的不同，又可分为原电池式和极普式。国内生产极谱式电极溶氧仪准确度差、稳定性差、定标复杂、各种补偿功能不足的缺点。国外的溶氧仪虽然精度高但其价格昂贵，维护困难，难以满足国内的需求。因此，设计了基于AT微控制器的智能在线溶解氧分析仪，该系统具有低功耗、精确度高、稳定 性好、存储量大等特点。 智能溶解氧测定仪采用超低功耗单片机测量和控制，功耗低，可靠性高，可实现智能化测量，采用极谱法测量， 采用微处理技术，操作简 图2.1 智能水中溶氧测定仪的基本组成方框图 本设计也可以直接选用输出为数字量的温度度传感去和氧传感器，但是由于其造价太高，所以选用以上设计方案。 第3章 硬件电路设计 智能在线溶氧仪的设计以低功耗8位控制器AT为核心，可分为八个部分：微控制器、氧传感器、温度传感器、信号处理及A/D转换、键盘显示电路、报警等。传感器采用的复合式溶氧传感器其中氧传感器基于极谱原理电压范围可达+12，比其他ADC转换电压范围要宽；它的精度达到16位，转换速度最高可达到200kps，足以满足系统对精度和速度的要求，新型ADC芯片MAXl132与一般ADC芯片相比，仅需单一+5V供电，同时带有内部基准电压且外围电路简单，因而可简化电路设计。同时，基于MAXll32的串行接口也易于与单片机进行连接图中将X1132的CS与单片机P0脚相连，X1132的片选端由单片机经P0脚发出信号选通；控制字节由单片机P1脚输出到ADC的DIN端；转换结果则由P3脚从AC的DOUT端读入单片机，读取转换数据的时钟SCLK可由P2脚依次发出高低电平来构成：P4脚接至表示MAX132工作状态的串行选通输出SSTRB，单片机则通过P4脚查询ADC的工作状态；而进行逐次逼近转换的时钟则由内部时钟发生器产生。 图3.1 MAX1132与单片机的连接图 3.2 后