基于C8051F020 單片機的濁度儀研制

　　3 濁度儀的軟件設計

　　該濁度儀的軟件系統(tǒng)主要包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)顯示、按鍵處理、通信等。軟件設計的最關鍵部分是數(shù)據(jù)處理部分, 包括濁度標定、軟件濾波 、溫度補 償?shù)?。主程序框圖如圖4 所示:

　　3.1 標準液的配置

　　濁度的國際單位標準是 NTU, 為使?jié)岫葴y量的數(shù)據(jù)具有統(tǒng)一標準, 使用目前國際上廣泛采用的福爾馬肼(Formazin) 溶液,即由化學藥品硫酸肼、六次甲基四胺加雙蒸水配置而成。

　　3.2 數(shù)據(jù)處理

　　軟件濾波采用中位值平均濾波法, 相當于中位值濾波法和算術平均濾波法的結合。

　　由于光電池的短路電流隨著溫度上升而緩慢增加, 由于水溫隨著天氣的變化而變化進而影響到最終濁度值的變化, 因此應考慮進行適當?shù)难a償。在此, 以用福爾馬肼(Formazin) 溶液在水溫 20℃下測量的濁度為基準, 不同水溫不同濁液時通過實驗做了相應的補償。

　　現(xiàn)僅以20～25℃為例給出相應的濁度- 電壓值( 表1) 和在oring 軟件畫的擬合折線圖( 圖5), 圖中線段自左向右分別是20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃下的輸出電壓值和濁度的函數(shù)關系。其中橫坐標表示電壓值, 縱坐標表示濁度值。

　　由于測量誤差的存在, 加之濁度測量原理結論( 見1) , 使得三個測量點連線并非嚴格線性關系( 如圖5) , 因此再運用最小二乘法擬合不同溫度下的濁度直線, 寫入單片機程序中, 在不同溫度下的測量通過查找相應的直線便能得到相應的濁度值。

　　4 結論

　　儀器標定后投入運行, 抗干擾能力強, 測量結果穩(wěn)定, 線性誤差±2%NTU。采用 C8051F020 單片機使得儀器省去了A/D 轉換模塊, 結構簡單, 可以方便的用于水質檢測領域, 具有良好的應用背景。

　　本文作者創(chuàng)新點: 采用了高性能的完全集成的混合信號系統(tǒng)級芯片 C8051F020 單片機作為控制器, 使得濁度儀結構簡單, 可靠性高; 在軟件編程中進行溫度補償, 使得測量更精確。

　　經濟效益:9000 萬元 數(shù)據(jù)來源:江蘇省科技計劃項目任務書。研究方法: 利用先進的電子技術、計算機技術、控制技術和通訊技術形成集多參數(shù)的測量控制及有線或無線通訊功能于一體的總線化智能多參數(shù)高精度檢測與控制儀表多參數(shù)分析測控儀。

　　參考文獻

　　[1]高平.水下散射式在線濁度測量儀.實用測量技術,2001(5):14-32

　　[2]宋啟敏，陸明剛.水的濁度測量.上海大學學報(自然科學版)，1997,3(1): 93- 97

　　[3] 鮑可進.C8051F 單片機原理及應用 中國電力出版社2006，1：13- 291

　　[4]賈小平等.基于 C8051F020 的遙控機器人平臺控制系統(tǒng)設計微計算機信息，2006，22(1- 2)：224- 226

　　[5]張道德.基于紅外線的數(shù)字式渾濁度傳感器的設計[J].光電子技術,2004，24(4):246- 256