【正文】 全局統(tǒng)計(jì) ，只需點(diǎn)選 “全局統(tǒng)計(jì)范圍” 。左擊儀器顯示屏出現(xiàn)一豎條游標(biāo)，按下左鍵拖動(dòng)游標(biāo)，濁度值 LED 和時(shí)間 LED 顯示游標(biāo)所在位置的濁度值和時(shí)間。 點(diǎn)擊右上的 ―啟動(dòng) ‖按鈕， “啟動(dòng)” 按鈕改變狀態(tài)為 ―停止 ‖按鈕。當(dāng)儀器使用一段時(shí)間后，電路、光源的老化是不可避免的，必然影響測量結(jié)果。重復(fù)以上方法標(biāo)定其他濁度值。儀器會(huì)自動(dòng)進(jìn)行線性校正，并把校正數(shù)據(jù)保存。選擇儀器連接到計(jì)算機(jī)的 串口名，如 COM2。 此外，避免程序運(yùn)行混亂，該程序一次只能運(yùn)行一個(gè) 實(shí)例，不允許同時(shí)運(yùn)行多個(gè)實(shí)例。計(jì)算機(jī)和單片機(jī)命令約定為： 01aaH 為開始測量命令， 09aaH 為線性矯正命令， 05aaH 為單步線性矯正命令， 0aaaH 為開始恒定光源測量。 返回 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 23 END 計(jì)算機(jī)程序的編寫 計(jì)算機(jī)程序采用 C++語言在 Microsoft Visual C++ 開發(fā)環(huán)境中編寫， 主要完成以下任務(wù)： (1)提供人機(jī)界面。 計(jì)數(shù)器值的低 8 位裝入 R4 JNC BIG1 。 約定 BBH 表示傳遞光源強(qiáng)值的開始 否則為誤信號(hào) JNB RI， $ 。 為了同步和固定采樣時(shí)間等待 上信號(hào)的負(fù)跳變 JB ， $ ACALL SUBR 。 復(fù)位 CD4040 COUNT: CLR NOP NOP SETB 。 選擇通路 BACK : JNB RI， $ CLR RI MOV A， SBUF 。 打開計(jì)數(shù)器 MOV P0， 11111001B 。 置位 MAX172 的 HBEN CLR 。 約定 0aaaH 為恒定光源測量 JMP WAIT SUBR: CLR 。 判斷是否為命令 約定命令以位字節(jié)為 AAH 開始 JNB RI， $ 。 定時(shí)器 1 為模式 2 ORL PCON， 80H 。 此外，為便于調(diào)試和觀察單片機(jī)程序的運(yùn)行，在 P1 P1 P1 P15 端口加上 LED 發(fā)光管作為指示燈。 模擬多路開關(guān) CD4052 的多路選擇端 A、 B 和使能端 INH 連接單片機(jī)的 P00、 P0 P02 端口。 第三種，將 作 212 分頻后得到 450Hz 的方波，穩(wěn)壓管 D1 穩(wěn)定方波的峰值，經(jīng)模擬多路開關(guān) CD4052 的 0K 端，運(yùn)放 LM224 驅(qū)動(dòng)后作調(diào)制源信號(hào)。長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 單片機(jī)的 P0 P0 P07 端口分別連接 A/D 轉(zhuǎn)換器 MAX172 的 BUSY、CS/RD、 HBEN 端，通過指令置位和復(fù)位 P0 P07 端口提供 A/D 轉(zhuǎn)換器 MAX172 的 CS/RD、 HBEN 信號(hào)，通過指令查詢與 MAX172 的 BUSY 端連接的 P05 引腳，單片機(jī)得知 A/D 轉(zhuǎn)換器的狀態(tài)。通過模擬多路開關(guān) CD4052 實(shí)現(xiàn)兩種功能的切換。若與 16 位的微處理器相連此時(shí)可將 12 位數(shù)據(jù)一次讀出。 MAX172 是完全的 12 位 A/D 轉(zhuǎn)換器，它具有高速、低能耗、片內(nèi)參考電壓等特點(diǎn)。 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 10 第 4 章 硬件電路的設(shè)計(jì) 電源電路 GND1IRI2OUI3RE84CON5IHR6DI87VGG8U1 5551KR133KR27uFC1100uFC410uFC810uFC7D1 IN916D2 IN916INPUT1OUTPUT2COM3U27912INPUT1OUTPUT2COM3U3780518VGND100KR3C5C6C95V12V 圖 電源電路 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 11 單片 機(jī) AT89C51 及其他元件需要 +5V 的電源， A/D 轉(zhuǎn)換器需要 +5V 和12V 的的電源。主線程除負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)顯示、保存、打印、人機(jī)界面外，還啟動(dòng)兩個(gè)工作線程，一個(gè)接收線程和一個(gè)計(jì)算線程。 對(duì)光強(qiáng)為 I 的光照射探測器，經(jīng)光電信號(hào)轉(zhuǎn)換得到 U，因?yàn)? X0， X1， X2…… Xn 是單調(diào)的，對(duì)應(yīng) U 有唯一的 i 使 XiUXi+1 則 : S=i+(UXi)/(Xi+1–Xi) XiUXi+1 S 與探測器上光 強(qiáng) I 近似線性關(guān)系。 2. 光源 I 單獨(dú)照射濁度儀的探測器，產(chǎn)生電信號(hào) U1， 然后打開光源 ?I，兩個(gè)濁度儀的探測器，產(chǎn)生電信號(hào) U19。對(duì)于透射測濁度法原理相同，只不過將 上述的 KTI 換為 exp(KTL)。方向所接受到的散射光強(qiáng)度可用下式來表示： IR=Io(KNV2/ 4? ) 式中， I0 為入射光的強(qiáng)度， K 為系數(shù)， N 為單位容積的微粒數(shù)， V 為微粒的體積， λ 為入射光波長。硬件上，由于采用軟件技術(shù)，簡化了硬件的設(shè)計(jì) 。第三代就是本文要討論的智能式儀器儀表，這類儀器儀表 的主要特點(diǎn)是內(nèi)含微處理器，因此，通常具有信息采集、數(shù)據(jù)處理，輸出控制及測試過程和測試結(jié)果顯示、記錄、傳輸自動(dòng)進(jìn)行等功能。 本文研究的目的和研究內(nèi)容 研究的目的 現(xiàn)代科技的進(jìn)步以計(jì)算機(jī)的進(jìn)步為代表 ， 不斷創(chuàng)新的計(jì)算機(jī)技術(shù) ， 正以不可逆轉(zhuǎn)之勢從各個(gè)層面上影響著各行各業(yè)的技術(shù)進(jìn)步 ， 今天的測控儀器行業(yè)同樣經(jīng)歷著一場翻天覆地的變革。這兩種濁度儀的外形尺寸相同，十分小巧，僅 200 x120 x75mm。這些新型濁度儀都采用了單片微計(jì)算機(jī)技術(shù)，其中，許多儀器的單片機(jī)采用的是目前最新型的單片微機(jī)芯片。按濁度儀結(jié)構(gòu)不同，可分為窗口測定槽式、落流式、振動(dòng)片式和積分球式。 (5) 偏振法 對(duì)于粗大的顆粒，散射光為部分偏振光，而且偏振的程度與顆粒的大小和形狀有關(guān)。方向所接受到的散射光強(qiáng)度可用下式來表示： IR=IO(KNV2/ 4? ) 式中， I0 為入射光的強(qiáng)度， K 為系數(shù)， N 為單位容積的微粒數(shù)， V 為微粒的體積， λ 為入射光波長。因此測定散射光與透射光強(qiáng)度間的變化，就可以測得水的濁度。s industrial turbidity meter total quantity required for each year about 1000 units. Turbidimeter， however， at present our country market is largely dependent on imports， although these turbidimeter measure precision and stability is very good. But the structure is plex， expensive. In this paper， on the basis of the analysis and simulation experiment， practice make intelligent turbidity meter. Mirosoft the intelligent turbidity instrument software in Visual c + + development environment using c + + language， it makes full use of the puter a powerful puting ability， the graphical interface display， store， print function. Mainly in terms of hardware with MCU， A/D conversion， sensor， multichannel switch. Single chip microputer as the core of the hardware， it is responsible for munication with the puter， to control A/D conversion， control circuit switch， produce light source modulation signals， etc. Key words: turbidity。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國每年所需工業(yè)濁度儀總數(shù)量約 1000 臺(tái)左右。 （論文）中對(duì)侵犯任何方面知識(shí)產(chǎn)權(quán)的行為，由本人承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。在硬件方面主要有單片機(jī)、 A/D 轉(zhuǎn)換、探頭、多路開關(guān)組成。國際標(biāo)準(zhǔn)化組織定義為：由于不溶解物質(zhì)的存在所引起的液體透明度降低，可見，濁度不等于固體懸浮物質(zhì)(Suspended—Solids)含量，固體懸浮物質(zhì)含量是水中可以用濾紙截留的物質(zhì)重量；而渾濁度則是一種光學(xué)效應(yīng)，它表現(xiàn)出光線透過水層時(shí)受到阻礙的程度。 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 2 光 源試 樣 槽光 闌探 測 器I0IR 圖 透射法測量原理 (2) 散射測濁度法 由于液體中懸浮微粒引起光的散射，散射光的強(qiáng)度與濁度有關(guān)。 (4) 表面散射法 表面散射法測量發(fā)生在水層的近表面層的散射光強(qiáng)度，來得到濁度值。當(dāng)然，測量濁度的范圍和測量濁度的方法是有關(guān)系的。它主要分為供現(xiàn)場便攜使用和實(shí)驗(yàn)室使用的便攜式或臺(tái)式濁度儀、工業(yè)現(xiàn)場中使用的在線檢測式濁度儀兩大類。 70—80 年代，工業(yè)濁度在線測量儀表，在我國幾乎還是一個(gè)空白點(diǎn) .即使后來有了濁度儀，也是指針顯示 .體積較大，只能進(jìn)行流通式測量，可靠性和穩(wěn)定性都很差。國營 267 廠的 WGZl 型濁度儀是軍工廠軍轉(zhuǎn)民較成功的一個(gè)產(chǎn)品，儀器具有六種測量范圍可供選擇，從 02 至 0—1000FTU。第二代為數(shù)字式儀器儀表，如數(shù)字電壓表、數(shù)字功率計(jì)、數(shù)字頻率計(jì)等。 研究的內(nèi)容 本文首先從理論研究了調(diào)制光源光強(qiáng)技術(shù)測量濁度的原理及其可行性，在此原理的基礎(chǔ)上，采用以個(gè)人計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的個(gè)人計(jì)算機(jī)儀器 (PCI)的形式來實(shí)現(xiàn)。然而對(duì)于沉入式、插入式結(jié)構(gòu)的在線濁度儀，為保證濁液自然暢通地進(jìn)入探頭，就不能采用封閉結(jié)構(gòu)，必然有背景光的影響。 I 為按一定頻率變化光源光強(qiáng)，其表達(dá)式為： I0=I(b+cos(?0t))， 因光強(qiáng)為正， b1 為光強(qiáng)的幅值 ， 把此式和（ 4）式代入（ 3） 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 式得： u(t)=C+a1KTIcos(?0t)+a1(ΣAi\u(t))exp(KTL) （ 5） 式中 C=a1( KTI+exp(KTL))+a0，濁度 T 變化很慢，所以把 C 可以看 作常量。雖然可用照度計(jì)測量不同光強(qiáng)對(duì)應(yīng)濁度儀上的電信號(hào)，找出轉(zhuǎn)換的特性，但我們要濁度儀自身具有校正能力，以便濁度儀定期校正。 X0， X1，X2Xn就是轉(zhuǎn)換的特性參數(shù)。該實(shí)現(xiàn)的硬件部分以單片機(jī)為硬件核心，單片機(jī)控制多路開關(guān)和光源信號(hào)發(fā)生電路從而實(shí)現(xiàn)儀器光源的測量狀態(tài)和線性校正狀態(tài)之間的切換，另一方面與 A/D 轉(zhuǎn)換器和計(jì)算機(jī)連接，單機(jī)的端口提供給 A/D 轉(zhuǎn)換器所需的各種信號(hào)，并 控制采樣時(shí)間，將采樣的行數(shù)據(jù)通過 RS232 口串行送入計(jì)算機(jī)，作為 A/D 轉(zhuǎn)換器與 PC 計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)間的橋梁。所以本例的軟件主要是基于 PC 上的，而單片機(jī)的程序較為簡單， AT89C51 自代的 4K 存儲(chǔ)器夠了，節(jié)省了存儲(chǔ)器訪問電路，也節(jié)省了單片機(jī)端口。 +5V 電壓由 +18V 的輸入電壓經(jīng)三端集成穩(wěn)壓器 7805 穩(wěn)壓后輸出。當(dāng) HBEN 輸入為電平時(shí)，在 CS、 RD 的下降緣，轉(zhuǎn)換開始。采取此方法一是便于控制采樣周期，二是微處理不必訪問外部存儲(chǔ)器，它的 ALE 信號(hào)為微處理器時(shí)鐘頻 率 1/6 的周期信號(hào)，以作其他部件的時(shí)鐘。三極管 Q1 只工作在截止和飽和兩種狀態(tài)。將此信號(hào)經(jīng) 12 位計(jì)時(shí)器 CD4040 分頻后，作另三種用途。將 12 字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，經(jīng)模擬多路開關(guān) CD4052 的 1K 端，運(yùn)放 LM224 驅(qū)動(dòng)后作為變光源信號(hào)用于非線性校正 (見 非線性校正的方法 )。一方面單片機(jī)傳送采集數(shù)據(jù)給計(jì)算機(jī)，另一方面計(jì)算機(jī)發(fā)送命 令給單片長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 機(jī)。 開 始設(shè) 堆 棧 區(qū) ， 設(shè) 申 口 工 作 方式 ， 設(shè) 定 時(shí) 器 1 為 模 式 2 ， 設(shè)定 時(shí) 器 付 初 值 P C O N 寄 存 器付 初 值串 口 寄 存 器 是 否有 數(shù) 據(jù)讀 取 一 字 節(jié)讀 取 后 一 字節(jié)是 否 為 0 1 H （ 0 1 H 為開 始 測 量 ）測