C8051F020單片機(jī)及其在總磷在線自動(dòng)分析儀中的應(yīng)用
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新型C8051F020單片機(jī)把單一的引腳復(fù)位發(fā)展成多源復(fù)位，包括上電復(fù)位、掉電復(fù)位、外部引腳復(fù)位、軟件復(fù)位、時(shí)鐘丟失檢測(cè)復(fù)位、比較器0復(fù)位、 WDT復(fù)位和外部CNVSTR引腳復(fù)位等。眾多的復(fù)位源為保障系統(tǒng)的安全、操作的靈活性和系統(tǒng)的零功耗設(shè)計(jì)等帶來了極大的好處。C8051F020完善的時(shí)鐘系統(tǒng)能夠在滿足相應(yīng)速度的前提下可使平均時(shí)鐘頻率最低，而多復(fù)位源則可使系統(tǒng)在掉電方式下隨意喚醒。
C8051F020片內(nèi)配置了標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口（IEEE1149．1）。在上位機(jī)軟件的支持下，通過串行的JTAG接口可直接對(duì)安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)上的單片機(jī)進(jìn)行非侵入式、不占用片內(nèi)資源、全速在線系統(tǒng)的調(diào)試。該調(diào)試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲(chǔ)器和寄存器，同時(shí)支持?jǐn)帱c(diǎn)、觀察點(diǎn)、單步運(yùn)行及停機(jī)命令。在使用JTAG接口進(jìn)行調(diào)試時(shí)，所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都可全功能運(yùn)行。不但如此，C8051F020的JTAG邏輯還可為在系統(tǒng)測(cè)試提供邊界掃描功能。通過邊界寄存器的編程控制可以對(duì)所有器件引腳、SFR總線和I／O口的弱上拉功能實(shí)現(xiàn)觀察和控制。
綜上所述，C8051F020是一種集成度高、功能強(qiáng)大的單片機(jī)芯片，非常適合于要求速度快、可靠性高、擴(kuò)展功能強(qiáng)和節(jié)電的應(yīng)用系統(tǒng)。
3 總磷在線自動(dòng)分析儀設(shè)計(jì)
磷系藥劑（以有機(jī)磷酸鹽為主體的藥劑）以其具有良好的緩蝕阻垢性能和低污染排放，而在工業(yè)水處理中被廣泛采用。由于磷系藥劑的種類繁多，且有機(jī)磷成分難于直接測(cè)量，因此，開發(fā)總磷在線分析儀可節(jié)能節(jié)水、降低污染、提高效率，具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。采用UV－光催化及氧化法提高有機(jī)磷在水中的分解并監(jiān)測(cè)其分解水樣，以實(shí)現(xiàn)定量分析的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。
本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/173750.htm本儀器以C8051F020為核心，外圍擴(kuò)展了數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器AT45DB081、時(shí)鐘芯片 DS1687、數(shù)字溫度傳感器DS18B20、智能液晶和鍵盤等，它們主要用于完成信號(hào)的采集、按鍵掃描、液晶顯示和報(bào)警、溫度檢測(cè)、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出、控制閥門的開關(guān)和各種光源指示等功能。
數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器AT45DB081（SPI串行接口）的存儲(chǔ)容量為8MBit，可以存儲(chǔ)一年的測(cè)量數(shù)據(jù)；時(shí)鐘芯片DS1687（8位并行接口）可以自動(dòng)更新年、月、日、時(shí)、分、秒，用以完成儀器的自動(dòng)標(biāo)定功能；數(shù)字溫度傳感器DS18B20（單總線接口）用于監(jiān)測(cè)溶液的溫度，以保證液體恒溫，加快化學(xué)反應(yīng)速度，減小測(cè)量周期，提高儀器測(cè)量的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性；智能液晶（UART串口通信）和按鍵則用于完成人機(jī)對(duì)話功能，形成良好的人機(jī)界面。
該儀器用到的I／O口有40多個(gè)，可用于控制各個(gè)閥門和各種光源的開關(guān)、鍵盤輸入和DS1687的擴(kuò)展等，而C8051F020有64根I／O口線，因此可完全滿足需要。
利用該硬件電路配以完善的軟件設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)：鍵盤操作、液晶顯示、數(shù)據(jù)采集及檢測(cè)、數(shù)據(jù)輸出、報(bào)警光源控制和攪拌器的控制。圖3是儀器系統(tǒng)的工作主流程框圖。在儀器開啟時(shí)，程序首先進(jìn)行初始化自檢和設(shè)置中斷入口地址，然后刷新液晶顯示屏，讀出DS1687的時(shí)鐘信號(hào)并將顯示初始濃度值“0． 000mg／L＂送到顯示屏。開啟控制閥，注入被測(cè)水樣對(duì)分解測(cè)量杯進(jìn)行預(yù)清洗1分鐘，再通過中斷響應(yīng)判斷有無鍵按下。若無鍵按下，則調(diào)用分析子程序以完成一個(gè)周期內(nèi)的操作，并將計(jì)算結(jié)果送液晶顯示器顯示，同時(shí)將其輸送到C8051F020的D／A口作為現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，最后將測(cè)量結(jié)果存儲(chǔ)到 AT45DB081作為歷史記錄保存。一個(gè)周期測(cè)量完畢后，程序返回下一個(gè)測(cè)量周期。
4 結(jié)束語(yǔ)
由于該總磷在線自動(dòng)分析儀利用了 C8051F020的D／A轉(zhuǎn)換、A／D轉(zhuǎn)換、UART和SPI串行通信等多種增強(qiáng)功能，因此，儀器結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)化。同時(shí)由于該總磷在線自動(dòng)分析儀集恒溫、分解、測(cè)量、控制于一體，因而大大簡(jiǎn)化了化學(xué)分析流程，提高了在線分析的檢測(cè)速度和穩(wěn)定性，取得了良好的應(yīng)用效果。
評(píng)論