基于C8051F020 單片機(jī)的濁度儀研制

　　3 濁度儀的軟件設(shè)計(jì)

　　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(shè)計(jì)的最關(guān)鍵部分是數(shù)據(jù)處理部分, 包括濁度標(biāo)定、軟件濾波 、溫度補(bǔ) 償?shù)?。主程序框圖如圖4 所示:

　　3.1 標(biāo)準(zhǔn)液的配置

　　濁度的國(guó)際單位標(biāo)準(zhǔn)是 NTU, 為使?jié)岫葴y(cè)量的數(shù)據(jù)具有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn), 使用目前國(guó)際上廣泛采用的福爾馬肼(Formazin) 溶液,即由化學(xué)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(dāng)于中位值濾波法和算術(shù)平均濾波法的結(jié)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(jìn)而影響到最終濁度值的變化, 因此應(yīng)考慮進(jìn)行適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。在此, 以用福爾馬肼(Formazin) 溶液在水溫 20℃下測(cè)量的濁度為基準(zhǔn), 不同水溫不同濁液時(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)做了相應(yīng)的補(bǔ)償。

　　現(xiàn)僅以20～25℃為例給出相應(yīng)的濁度- 電壓值( 表1) 和在oring 軟件畫(huà)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(guān)系。其中橫坐標(biāo)表示電壓值, 縱坐標(biāo)表示濁度值。

　　由于測(cè)量誤差的存在, 加之濁度測(cè)量原理結(jié)論( 見(jiàn)1) , 使得三個(gè)測(cè)量點(diǎn)連線并非嚴(yán)格線性關(guān)系( 如圖5) , 因此再運(yùn)用最小二乘法擬合不同溫度下的濁度直線, 寫(xiě)入單片機(jī)程序中, 在不同溫度下的測(cè)量通過(guò)查找相應(yīng)的直線便能得到相應(yīng)的濁度值。

　　4 結(jié)論

　　儀器標(biāo)定后投入運(yùn)行, 抗干擾能力強(qiáng), 測(cè)量結(jié)果穩(wěn)定, 線性誤差±2%NTU。采用 C8051F020 單片機(jī)使得儀器省去了A/D 轉(zhuǎn)換模塊, 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 可以方便的用于水質(zhì)檢測(cè)領(lǐng)域, 具有良好的應(yīng)用背景。

　　本文作者創(chuàng)新點(diǎn): 采用了高性能的完全集成的混合信號(hào)系統(tǒng)級(jí)芯片 C8051F020 單片機(jī)作為控制器, 使得濁度儀結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 可靠性高; 在軟件編程中進(jìn)行溫度補(bǔ)償, 使得測(cè)量更精確。

　　經(jīng)濟(jì)效益:9000 萬(wàn)元 數(shù)據(jù)來(lái)源:江蘇省科技計(jì)劃項(xiàng)目任務(wù)書(shū)。研究方法: 利用先進(jìn)的電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和通訊技術(shù)形成集多參數(shù)的測(cè)量控制及有線或無(wú)線通訊功能于一體的總線化智能多參數(shù)高精度檢測(cè)與控制儀表多參數(shù)分析測(cè)控儀。

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