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基于DSP的高速便攜紅外氣體分析儀

作者: 時間:2010-06-17 來源:網(wǎng)絡 收藏
2.3 人機接口
人機接口采用LCMl68651液晶模塊作為顯示,采用中斷方式的矩陣鍵盤,人機接口的任務主要是接收鍵盤指令,完成儀器的設置,標定,測量等操作,提供實時的濃度變化曲線圖繪制,并提供對歷史數(shù)據(jù)的查詢和顯示功能。
2.4 USB接口電路
USB接口用于下位機與上位機通訊。USB的數(shù)據(jù)傳輸率很高,所以不僅可以用來傳送命令,而且可以實時傳輸數(shù)據(jù),包括原始測量值,當前濃度值,或歷史記錄值,圖4給出 USB的接口電路原理圖。

本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/163034.htm


2.5 數(shù)據(jù)存儲
需要存儲的數(shù)據(jù)包括:測量記錄號,日期、時間、濃度值,溫度,濕度,大氣壓力等,記錄數(shù)據(jù)量的大小取決于保存條目大小,保存種類,保存頻度及保存時長,考慮到在線測量和無人管理測量的要求,采用大容量閃存K9F1G08UOA作為儀器的數(shù)據(jù)存儲介質,總數(shù)據(jù)存儲量大于128 MB。

3 系統(tǒng)軟件設計
軟件處理的好壞直接決定系統(tǒng)處理速度的高低和計算結果的準確性,圖5給出儀器軟件的主流程,基本原則是利用環(huán)形緩沖區(qū)對數(shù)據(jù)等信息進行必要的緩存,在不影響系統(tǒng)人機交互感受的情況下達到更的測量和數(shù)據(jù)傳輸。在軟件的整個處理過程中最耗時也是最影響性能的地方是原始數(shù)據(jù)的處理,其中涉及到濾波,環(huán)境和探測器補償校正,消除吸收交叉干擾等多種算法,在本儀器中這些算法都針對做了專門的優(yōu)化,從而保證系統(tǒng)的快速運行。


系統(tǒng)首先完成初始化,包括對及其外圍電路初始化,創(chuàng)建和設置原始數(shù)據(jù),目標數(shù)據(jù),鍵盤等信息的環(huán)形緩沖區(qū)等等。設定光的調制頻率并啟動,儀器進入等待狀態(tài),用戶可在此時對儀器做參數(shù)設定,按鍵或遠程開始命令都將使儀器進入測量狀態(tài)。在測量狀態(tài)儀器依次循環(huán)判別有無要處理的數(shù)據(jù)或命令,然后進行相應的處理,如遠程命令執(zhí)行,原始數(shù)據(jù)計算,按鍵命令執(zhí)行,目標數(shù)據(jù)傳輸和存儲,LCD界面刷新等。
各種原始數(shù)據(jù)會按照設定的采樣率被中斷程序讀取并存入原始數(shù)據(jù)環(huán)形緩沖區(qū),原始數(shù)據(jù)包括測量通道和參考通道的讀數(shù),各種補償信號,測量時間等。原始數(shù)據(jù)被使用處理后。將計算得到的目標值放入目標數(shù)據(jù)緩沖區(qū),如果系統(tǒng)有傳輸,顯示或保存的設置,目標數(shù)據(jù)緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)將被依次使用。所有的環(huán)形緩沖區(qū)都會維護自己的讀寫指針,并在相應的操作完成后進行修改。有些優(yōu)先級較高的命令和特殊情況不受以上流程限制,如停止命令等類似這樣的操作會在中斷中直接處理。

4 實驗結果
前文中并未提到本儀器具體測量的種類,原因是該儀器在換用不同波長的濾光片并做相應的參數(shù)修改的情況下可以用來測量多種氣體的濃度,如CO2,CO和HC等。在實驗中選擇CO2作為測試的氣體種類,在環(huán)境溫度為25℃、一個標準大氣壓下,對國家計量部門檢定合格的多種標準濃度CO2氣體使用本儀器測量,實際結果顯示,絕對誤差在0.3%,相對誤差在2%以內,具有較好的測量精度。

5 結論
氣體涉及光學、機械、電子、計算機、通信、信息融合等多學科領域,對軟硬件的設計和集成能力要求相對較高,本文所述的紅外氣體借助于SP的強大運算能力,不僅滿足了測量的要求,而且因為脫離了上位機使儀器的性和安裝性大大增強,通過現(xiàn)場的運行和調試,儀器的諸多優(yōu)點得到了展現(xiàn),如結構簡單可靠,安裝維護方便,操作便捷,可長時保存數(shù)據(jù),USB擴展等,相信隨著在線氣體分析儀的更新?lián)Q代,本儀器應用前景越來越寬。


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