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主要包括數據采集、數據處理、數據顯示、按鍵處理、通信等。軟件設計的最關鍵部分是數據處理部分, 包括濁度標定、軟件濾波 、溫度補 償等。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, 為使濁度測量的數據具有統一標準, 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 數據處理

　　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的補償。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。

　　本文作者創新點: 采用了高性能的完全集成的混合信號系統級芯片 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 數據來源: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高精度檢測與控制儀表多參數分析測控儀。

　　參考文獻

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