基于HT46R24的熒光水質監測儀的開發設計

　　在鋼廠電廠等的工業冷卻水系統中，需要快速準確地測定及調節水處理劑的濃度，因此我們設計了一款基于HT46R24單片機的在線熒光水質監測儀。

　　本儀器是采用波長為540nm的LED燈照射流經分析池的冷卻循環水，激發其中的熒光示蹤劑發射出波長為575nm的熒光信號。該熒光和激發光一塊通過聚焦透鏡到達575nm窄帶濾光片之后，理論上激發光將被濾除只有熒光信號透過濾光片到達硅光電轉換二極管。實際上仍然有一小部分激發光及其它背景光透過濾光片被硅光電二極管檢測到，構成一個較為固定的誤差。采用兩點定標測量法可以消除激發光造成的誤差，此外本設計還采用了1.1kHz的脈沖激發光源用于消除其它背景光造成的誤差。未知溶液的溶度與其熒光信號強度數值的關系式如下。

　　C上：定標上限濃度；C下：定標下限濃度；N上：所測上標液數值；N下：所測下標液數值；C：待測濃度；N：所測待測液數值。

　　本儀器的硬件電路主要由包括電源模塊、熒光信號檢測模塊和基于HT46R24的主控制板模塊。以下主要介紹核心的熒光檢測電路。

　　熒光檢測板電路如圖所示，硅光電二極管將接受到的熒光信號轉換成微弱的電流信號，該電流信

號經過一個由CA3140運放構成的積分放大電路進行前置放大，該放大器的RC取值使其頻率帶寬達4.976kHz，遠大于1.1kHz的熒光信號帶寬。放大了的熒光信號經過C4電容之后，其中的直流噪聲干擾信號將被濾除，波形整體下移。然后再由AD706放大器進行檢波，只保留正向電平。由截止頻率為6Hz的二階有源積分低通濾波器進一步濾除高頻段的噪聲后，熒光信號由1.1kHz交變信號變為直流信號，該信號經過AD650的V/F轉換器后變成相應頻率值的脈沖信號。

　　主控制板部分主要由HT46R24單片機、時鐘芯片BL5732、串行EPROM AT24C256(用于存儲字庫及系統固定參數)、RS232電平轉換芯片MAX232、大功率NMOS管IRF630(用于驅動加料泵和三通電磁閥)、LM555構成的1.1kHz的多諧振蕩器(用于驅動LED激發光源)，以及薄膜按鍵和液晶模塊AM128128的驅動接口電路等構成。

　　主函數主要完成的是單片機系統初始化、LCD顯示、鍵盤掃描及按鍵響應，定時檢測樣品濃度送到LCD上顯示并且通過串口發送給計算機，控制加料泵的開啟和關閉等。