【正文】 編號：時間：2021年x月x日書山有路勤為徑，學海無涯苦作舟頁碼：第53頁 共53頁1 引言在當今社會，隨著人們的生產水平不斷的提高，大量先進的技術手段不斷地應用到各個領域。在我們國家，在自動化技術、計算機技術等先進技術迅速發(fā)展的帶領下，國民生產總值得以穩(wěn)步提升。在“十一五”期間，提高農業(yè)生產水平被列位一個新的發(fā)展重點，這為相關領域的從業(yè)人員和技術工作者提出了許多新的課題。為提高農業(yè)綜合生產水平，保障農業(yè)資源高效利用和環(huán)境保護，促進農業(yè)結構調整增加農民收入，農業(yè)部和技術部聯合提出，把“多功能農業(yè)裝備與設施研制”工作作為“十一五”國家科技基礎計劃發(fā)展的重大項目，并希望通過技術創(chuàng)新，開發(fā)出一批可以用在工業(yè)化養(yǎng)殖、農產品質量檢測等方面的實用性設備，通過使用這些設備保障農業(yè)增產增效、促進資源高效利用和可持續(xù)發(fā)展，為農業(yè)現代化和社會主義新農村建設提供技術裝備基礎。這些都為《液晶屏顯示的電導儀的設計與制作》這一課題的研究提供了指導思想和研究方向。 《液晶屏顯示的電導儀的設計與制作》是實現食鹽加工廠自動化生產的一個具體體現，是作為研究智能化生產管理系統的一個典型事例來進行研究的。整個系統由：鹽水過濾系統、食鹽水電導自動檢測系統，稱重分群系統等部分組成。整個系統要求實現一個及自動化管理、生產過程監(jiān)測、產品品質保障于一體，并可以用于實際生產的智能化生產管理系統。其中，鹽水電導自動檢測系統這一部分是為最終生產合格的食鹽的提供監(jiān)測和控制功能的。檢測顧名思義就是檢驗和測量，智能化檢測就是利用計算機的計算處理能力對產品的各種屬性進行測量，并通過分析、判斷得出一個結果。從而輸出相應的控制信號。智能化檢測系統在各個領域的生產過程中都起到了至關重要的作用。它所涉及的主要學科包括，傳感技術、自動控制技術、計算機技術等，而近年來，信號分析處理、數據通信技術、抗干擾技術等先進的技術也被應用到其中，以提高智能檢測控制系統的可靠性和實用性。一個典型的智能化檢測、控制系統的基本組成如圖所示：被測對象檢測傳感器 執(zhí) 行 器A\D計算機D\A 圖：智能化檢測控制系統基本組成(1)、檢測傳感器檢測傳感器是用來把被測對象的各種被測參量轉換成電信號的裝置。我們可以把它形象地比喻成整個系統的感覺器官。傳感器可以檢測的信號有模擬量、數字量和開關量三種形式，這些信號由傳感器轉換成為電信號之后，還必須經過放大、濾波、調制等相應的信號處理電路才能夠與后面的電路相適配。(2)、計算機計算機部分完成的主要任務是對檢測信號進行讀取、計算和分析，并通過計算結果輸出相應的控制信號，各端口的啟動以及計算的過程都是在程序的控制下自動進行的。我們可以把它比作系統的大腦?，F在，單片機已經作為最常用的計算機電路，被廣泛地應用在各種集成化的系統中。另外，計算機電路還可以連接顯示器、鍵盤、繪圖機、等外圍設備，使整個系統更加人性化。(3)、執(zhí)行器用于按照計算機輸出控制信號完成相應的執(zhí)行動作。(4)、A\D和D\A轉換電路A\D轉換是為了把非數字信號轉換成能被計算機識別的數字信號。D\A轉換是為了把計算機輸出的數字控制信號與執(zhí)行器相適配的信號。智能檢測與控制技術的廣泛應用確實為各領域的生產帶來了跨越式的發(fā)展，它不僅合理地利用了現有資源，節(jié)省了大量勞動力，還提高了生產效率并提供了極高的可靠性保障。在農業(yè)，養(yǎng)殖業(yè)和鄉(xiāng)鎮(zhèn)小型制造業(yè)的生產過程中，這一技術的使用還較少。由于缺少經驗，要把該技術合理地運用到農業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和制造業(yè)的生產中，將面臨著許多的困難。課題中所討論的鹽水電導自動檢測系統就存在著一些問題，系統要求能夠適應生產環(huán)境，適應采集合格鹽度的整個生產流程，能應付一些不確定因素帶來的干擾（例如通電時容易使鹽水電解，不但影響食鹽質量還對測量造成干擾）。這些問題在研究系統解決方案的過程中必須對這些問題加以考慮。論文的內容中引用了很多參考文獻中給出的原理作為論述的依據。為對此課題的研究提供了豐富而強大的理論基礎。另外，論文還把實際操作過程作為發(fā)現問題和驗證各種理論的一平臺；把實驗作為研究的輔助手段，按照實驗數據討論相應的解決方法，并依靠創(chuàng)新的思維方法，合理的將各個有力的論據進行整合，還提出了一些創(chuàng)新的觀點，從而得出了最終的研究結論。2 課題概述2．1課題研究背景現在越來越來的人們從工農業(yè)，養(yǎng)殖業(yè)等各種繁重、復雜的生產勞動中解放出來了。人們不用再拿著各種工具親自深入到各個生產環(huán)節(jié)，更多的是人們只需坐辦公室內進行一些簡單的操作，就能監(jiān)測和控制整個生產過程。而代替人“走到”第一線生產線的是一個個智能化的自動生產系統。這些系統不但可以減輕勞動者的工作強度，還能提高生產效率、保證生產安全、提升產品質量。正是這些自動化生產系統的廣泛應用，才使得社會的生產水平得到了進步，繼而提高了社會的生活水平。與此同時，我們可以看到在當今工業(yè)高度自動化的時代，農業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)和手工業(yè)的自動化水平還是相對落后的，而我國是農業(yè)大國，農業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)的生產水平是關系我國綜合國力發(fā)展的一個關鍵因素。黨中央也提出要加強對鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的建設力度，用有效的技術手段發(fā)展農村，解決三農問題。提高我國農民的生活水平。故可以預見，在未來幾年中，各種智能化的自動生產管理系統將在鄉(xiāng)鎮(zhèn)得到越來越廣泛的應用?！兑壕溜@示的電導儀的設計與制作》這一課題正是對實現一個智能化生產管理系統中所遇到的各種問題進行深入地研究和討論，并設計制作出一個可以應用于實際生產中的完整的系統。智能檢測與控制技術已被廣泛應用到各個生產領域中，它已成為自動化生產系統中必不可少的一部分。分別應用它來對生產的條件（如工作電壓、現場溫度等）或產品的屬性（如產品數量、質量等）進行檢測，然后通過計算機對檢測結果的分析，就可以對生產過程作出相應的控制。例如在《液晶屏顯示的電導儀的設計與制作》這一課題中的鹽水電導自動檢測系統就應用了智能檢測和控制的技術。生產合格的食鹽提高食鹽制造廠的生產目的，因此對鹽水電導進行檢測是非常重要的生產環(huán)節(jié)。利用智能檢測和控制技術對鹽水的檢測、采集過程進行控制，既可以使產品質量得到保障，又能有效地提高生產效率。所以在整個生產管理系統中鹽水電導自動檢測系統是關系到生產效益的關鍵部分。2．2系統設計的要求本課題設計的系統要求具有以下功能：(1) 能完成對鹽水電導的測量工作；(2) 對鹽水采集進行實時的控制，即把符合電導率的鹽水和不符合電導率的分別出來；(3) 實現自動鹽水采集工作，即在容器裝滿時對鹽水進行相應的處理；(4) 有較強的抗干擾能力，能適應生產環(huán)境的變化； 3課題說明 在實驗設計中將應用液晶屏顯示的電導儀來測量鹽水的電導。電導儀的種類很多，但液晶電導儀更適用于鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)食鹽制造廠的實際生產。3. 1液晶屏顯示器3. 低壓、微功耗液晶顯示器的工作電壓極低，只要2V3V即可工作，而工作電流僅幾個微安，這是其他任何顯示器件無法比擬的。，只有低壓、微功耗的顯示器件才可能深入人間的每個角落，伴隨人們生活和工作。在工作電壓和功耗上液晶顯示正好與集成電路的發(fā)展相適應，從而使電子手表、計算器、便攜儀表、以至手提電腦成為可能。被動型顯示液晶顯示器件本身不能發(fā)光，它靠調制外界光達到顯示目的。它不像主動型顯示器件那樣，靠發(fā)光刺激人眼實現顯示，而是單純依靠對外界光的不同反射形成的不同對比度來達到顯示目的。故稱其為被動顯示。雖然被動型的顯示本身是不發(fā)光的，在黑暗處不能看清，但在自然界中，人類所感知的視覺信息中，90％以上是靠外部物體的反射光，而并非靠物體本身的發(fā)光。所以，被動顯示更適合于人的眼視覺，更不易引起疲勞。這個優(yōu)點在大信息量、高密度、快速變換、長時間觀察的顯示時尤為重要?！　〈送?，被動顯示還不怕光沖刷。所謂光沖刷，是指當環(huán)境光較亮時，被顯示的信息被沖淡，從而顯示不清晰。而被動型顯示，由于它是靠反射外部光達到顯示目的的，所以，外部光越強，反射的光也超強，顯示的內容也就越清晰?！　≌\然液晶顯示不僅可以用于室外進行顯示，而且可以在陽光等強烈照明環(huán)境下也可以顯示得很清晰。對于黑暗中不能觀看的缺點，只要配上背光源，就可以克服。無輻射，無污染　　液晶顯示器件在使用時不會像CRT使用中產生的軟X射線及電磁波輻射。這種輻射不僅污染環(huán)境還會產生信息泄露，而液晶顯示不會產生這類問題，它對于人身安全和信息保密都是十分理想的。3. 。背光源（Backlight）　 液晶本身并不發(fā)光，液晶顯示器能夠顯示出高亮度高對比度的畫面的前提是需要強大的背光系統。由于液晶顯示器件本身具有純平面、顯示精細等特性，所以它需要一個亮度高且均勻的背光源。目前各個領域常用的背光源主要有：發(fā)光二極管（LED）、鹵鎢燈、電致發(fā)光器件（ELD）、冷陰極熒光燈、陰極發(fā)射燈（CLL）和金屬鹵化物燈等。其中作為面光源的EL顯示器件完全符合亮度高且均勻的條件，但目前由于其成本高且尺寸小而并不適合在液晶顯示器上使用。因此相對來說工藝成熟、亮度高、成本低、性能好的冷陰極熒光燈就成為目前彩色薄膜液晶顯示器（TFTLCD）上使用最廣泛的背光源?！　±潢帢O熒光燈（Cold Cathode Fluorescent Lamps，簡稱CCFL），其實就是霓虹燈，不過這種管徑小于6mm的“霓虹燈”跟普通霓虹燈的工藝已經完全不同。霓虹燈是一種線光源，導光板是呈鍥形的平板，負責把線光源霧化成均勻的面光源?？梢?，背光模組的作用無非就是把線光源發(fā)出的光通過漫反射使之成為面光源?！　”彻饽＝M里的反射板用于將沒有直接散射出去的雜亂光線再次引入導光板以提高光源的利用率；它上面的擴散膜同樣具備把光線形成漫反射并均勻擴散的能力；而作為背光模組另一重要組件的棱鏡片（垂直和水平相間隔）則負責把光線聚攏，使其垂直進入液晶模塊以提高輝度，所以又稱增亮膜?！　〗涍^處理，冷陰極熒光燈組成的線光源就可以形成亮度均勻并垂直射出的面光源。 液晶面板（Panel）　　在得到均勻的面光源之后，緊貼在背光模組上的液晶面板就負責對光線進行調制以得到最終畫面。跟背光模組一樣，液晶面板同樣很?。ê穸葟臄岛撩椎搅泓c幾毫米不等），但其結構并不簡單?！　∫驗橐壕姘灞容^脆弱，所以需要加入幾層玻璃基板來增加強度并起到保護作用。在液晶盒（通過特定澆鑄并扭曲了的液晶分子槽）之下的是主動驅動矩陣TFT電路，TFT電路具有響應速度快并可記憶的功能，正是由于TFT驅動的成熟，才使液晶顯示器的幾個性能瓶頸得到重大突破。 上下兩層相互垂直的偏振膜和被扭轉的液晶分子相配合使光線得以被顯示信號調制成不同強度的輸出信號，液晶上的RGB濾色片（Color Filter，CF）把可見光濾成三原色，進而組成各種顏色來還原畫面液晶顯示器(LCD)是現在非常普遍的顯示器。它具有體積小、重量輕、省電、輻射低、易于攜帶等優(yōu)點。液晶顯示器（LCD）是基于液晶電光效應的顯示器件。包括段顯示方式的字符段顯示器件；矩陣顯示方式的字符、圖形、圖像顯示器件；矩陣顯示方式的大屏幕液晶投影電視液晶屏等。液晶顯示器的工作原理是利用液晶的物理特性，在通電時導通，使液晶排列變得有秩序，使光線容易通過；不通電時，排列則變得混亂，阻止光線通過。下面介紹一種“扭曲向列型液晶顯示器”的工作原理。 “扭曲向列型液晶顯示器”（Twisted Nematic Liquid crystal display）,“扭曲向列型液晶顯示器”簡稱“TN型液晶顯示器”。這種顯示器的液晶組件構造如圖11所示。 向列型液晶夾在兩片玻璃中間。這種玻璃的表面上先鍍有一層透明而導電的薄膜以作電極之用。這種薄膜通常是一種銦（Indium）和錫（Tin）的氧化物（Oxide），簡稱ITO。然后再在有ITO的玻璃上鍍表面配向劑，以使液晶順著一個特定且平行于玻璃表面之方向排列。（圖11 a）中左邊玻璃使液晶排成上下的方向，右邊玻璃則使液晶排成垂直于圖面之方向。此組件中之液晶的自然狀態(tài)具有從左到右共的扭曲, 這也是為什么被稱為扭曲型液晶顯示器的原因。利用電場可使液晶旋轉的原理，在兩電極上加上電壓則會使得液晶偏振化方向轉向與電場方向平行。 因為液態(tài)晶的折射率隨液晶的方向而改變，其結果是光經過TN型液晶盒以后其偏振性會發(fā)生變化。我們可以選擇適當的厚度使光的偏振化方向剛好改變。那么，我們就可利用兩個平行偏振片使得光完全不能通過（如圖12所示）。若外加足夠大的電壓Ｖ使得液晶方向轉成與電場方向平行，光的偏振性就不會改變。因此光可順利通過第二個偏光器。于是，我們可利用電的開關達到控制光的明暗。這樣會形成透光時為白、不透光時為黑，字符就可以顯示在屏幕上了。3. 2電導儀引起離子在被測溶液中運動的電場是由與溶液直接接觸的二個電極產生的。此對測量電極必須由抗化學腐蝕的材料制成。實際中經常用到的材料有鈦等。由二個電極組成的測量電極被稱為爾勞施（Kohlrausch）電極。 電導率的測量需要弄清兩方面。一個是溶液的電導，另一個是溶液中1/A的幾何關系，電導可以通過電流、電壓的測量得到。這一測量原理在當今直接顯示測量儀表中得到應用。 而 K= L― A (A――測量電極的有效極板, L――兩極板的距離),這一值則被稱為電極常數。在電極間存在均勻電場的情況下,電極常數可以通過幾何尺寸算出。當兩個面積為1cm2的方形極板，之間相隔1 cm組成電極時，此電極的常數K=1cm1。如果用此對電極測得電導值G=1000μS，則被測溶液的電導率K=1000μS/ cm。 一般情況下，電極常形成部分非均勻電場。此時，電極常數必須用標準溶液進行確定。標準溶液一般都使用KCl溶液這是因為KCl的電導率的不同的溫度和濃度情況下非常穩(wěn)定，準確。 mol/l的KCl溶液在25℃。 所謂非均勻電場（也稱作雜散場，漏泄場）沒有常數，而是與離子的種類和濃度有關。因此，一個純雜散場電極是最糟糕的電極，它通過一次校準不能滿足寬的測量范圍的需要。3. 2. 2電導率測量系統的組成 一個完整的電導率測量系統包含一支電感式或電