【正文】 ............................................................................ 5 第 2 章 調(diào)制光源光強(qiáng)技術(shù)的理論分析 .............................................................................. 6 引言 ................................................................................................................... 6 采用調(diào)制光強(qiáng)測量濁度的原理 ............................................................................. 6 非線性的校正方法 .............................................................................................. 7 第 3 章 儀器的整體設(shè)計 ................................................................................................... 9 第 4 章 硬件電路的設(shè)計 ................................................................................................. 10 電源電路 .......................................................................................................... 10 單片機(jī)及其控制電路 ......................................................................................... 12 第 5 章 軟 件的設(shè)計 ........................................................................................................ 15 單片機(jī)的編程 ................................................................................................... 15 計算機(jī)程序的編寫 ............................................................................................ 23 第 6 章 儀器的使用介紹 ................................................................................................. 24 線性校正和 標(biāo)定儀器 ......................................................................................... 24 測量濁度和使用界面 ......................................................................................... 26 第 7 章 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與展望 ................................................................................................. 28 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 .......................................................................................................... 28 后續(xù)研究 工作的展望 ......................................................................................... 29 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................................ 30 致謝 ............................................................................................................................... 31 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 1 第 1 章 緒論 濁度的簡介 濁度的概念 在人們生活和生產(chǎn)中，常用濁度 (turbidity)來表征液體的清潔度，水的濁度是泥沙、粘土、微細(xì)的有機(jī)物和無機(jī)物、可溶的有色有機(jī)化合物以及浮游生物和其它微生物等懸浮 物質(zhì)所組成。 本文在分析和仿真實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，實(shí)踐制作智能化的濁度儀。 編號 本科生畢業(yè) 設(shè)計 智能光電濁度儀的設(shè)計 The design of the intelligent optical turbidity meter 學(xué) 生 姓 名 專 業(yè) 學(xué) 號 指 導(dǎo) 教 師 學(xué) 院 二〇一三年六月 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)承諾書 ：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文）《智能光電濁度儀的設(shè)計》，是認(rèn)真學(xué)習(xí)理解 學(xué)校的《長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計（論文）工作條例 》后，在教師的指導(dǎo)下，保質(zhì)保量獨(dú)立地完 成了任務(wù)書中規(guī)定的內(nèi)容，不弄虛作假，不抄襲別人的工作內(nèi)容。但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，價格昂貴。 modulation。工業(yè)過程濁度儀可對各種工藝過程中水質(zhì)濁度進(jìn)行長期、連續(xù)分析測量；而實(shí)驗(yàn)室濁度儀為小型臺式或便攜式，適用于實(shí)驗(yàn)室中或野外對水質(zhì)濁度進(jìn)行間隔分析測量。按其測量方向的不同，又分為前散射式、垂直散射式和向后散射式三種方法。 探 測 器光 源式 樣 槽光 闌IOIR 圖 表面散射法測量原理 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 3 濁度儀的種類 測量濁度的儀器叫濁度儀?？傊?， 選用濁度儀必須考慮測量的范圍、工作環(huán)境等因素。此外，幾乎所有的高濁度產(chǎn)品都帶有自動清洗裝置，許多低濁度產(chǎn)品可以選配自動清洗裝置或是自帶清 洗裝置，這樣，儀器就可以在較為惡劣的工業(yè)環(huán)境中使用，如工業(yè)廢水處理、粘性較大的工業(yè)現(xiàn)場等。為防止 對傳感發(fā)送器污染，若需清洗，可選用超聲波清洗器進(jìn)行定時清洗。 儀器儀表的發(fā)展可以簡單地劃分為三代。特別是理論上證明和實(shí)際實(shí)現(xiàn)本人提出的調(diào)制光源光強(qiáng)技術(shù)，即將信號處理的方法應(yīng)用于濁度測量中排除環(huán)境光和雜散光對濁度測量的影響。后文將對實(shí)現(xiàn)的各個環(huán)節(jié)作一一介紹。透射光強(qiáng)度隨濁度的變化遵從朗伯特 —比爾定律，即透射光隨濁度增加按指數(shù)形式衰減： IR=IO exp(KTL) （ 2） L 為液體透光層厚度， K 為比例常數(shù)。如果轉(zhuǎn)換是非線性的，只要轉(zhuǎn)換函數(shù)是單調(diào)函數(shù)，我們就可以作校正處理，把非線性函數(shù)線性化。 4. 用多項(xiàng)式插值，把（ U19， X2）插入以上點(diǎn)得到 X2，再把（ X2， X3）點(diǎn)得到 X，以此類推， X5…… Xn +1Un9。 UIU1U139。計算線程負(fù)責(zé)線性化和濾波的計算，把計算結(jié)果再傳給主線程。由 555 構(gòu)成的無變壓器的直流 直流變換器，可將正電源電壓變成負(fù)電源電壓。S，接近時間 90nS，功率 215mW。當(dāng) HBEN 輸入為高電平， CS、 RD 輸入為低電平時，轉(zhuǎn)換果的高 4 位數(shù)據(jù)輸出到 D0D3 引腳上， D4D7 為邏輯 ―0‖，從長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 12 而 8 位的微處理器讀取高 4 位數(shù)據(jù)。 0Y 端是測量濁度時的反饋回路， 1Y 端是儀器線性校正時的反饋回路通過模擬多路開關(guān) CD4052 實(shí)現(xiàn)兩種反饋回路的切 換。然后通過串口經(jīng)串口芯片 MAX232 發(fā)送到計算機(jī)。這樣三種頻率都來自同一時鐘源，它們之間的相對關(guān)系是固定的，避免了頻率誤差的影響，而且簡化了電路。由于 CD4052 是電壓型元件，它能通過的電流不大 (幾十微安 )。單片機(jī)程序中有對指示燈的操作指令。 在 的時鐘下 ， 波特率為 SETB TR1 。 讀取后一字節(jié) JNB TI， $ CLR TI MOV SBUF， A 。 復(fù)位 MAX172 的 CS 和 RD JB ， $ 。 延時使引腳上的數(shù)據(jù)穩(wěn)定 MOV R2， P2 。 十二位總計數(shù)值 LOOP1: CLR NOP NOP SETB 。 反射串口來的數(shù)據(jù) CJNE A， 0BBH， RE JNB RI， $ CLR RI MOV A， SBUF 。 為便于 調(diào)試時調(diào)節(jié)開關(guān)光源的強(qiáng)度 故插一等待 CLR RI SETB 。 查詢是否有命令 有命令接收命令 SJMP ACQU 。 讀串口 計數(shù)器值的低 8 位 JNB TI， $ CLR TI MOV SBUF， A 。 復(fù)位 CD4040 COUNT1: CLR NOP NOP SETB 。非線性校正操作、儀器的標(biāo)定操作，端口的選擇操作，檢測端口通訊操作，測量起停操作，統(tǒng)計范圍的選擇等。單片機(jī)在測量中，檢測到端口有字節(jié)來到即刻停止測量。 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 24 第 6 章 儀器的使用介紹 線性校正和標(biāo)定儀器 圖 61 為完成的儀器界面。再選擇菜單操作 檢查端口通訊。 完成線性校正后，就可對儀器標(biāo)定。當(dāng)某對數(shù)據(jù)不正確，可在窗口點(diǎn)選這對數(shù)據(jù)， 然后再點(diǎn)擊刪除按鈕就刪除了這對數(shù)據(jù)。 測量濁 度和使用界面 儀器有兩種測量濁度的方式，一種是恒光源測量方式。左上的綠色 LED 顯示當(dāng)前測量的濁度值，右邊的紅色 LED 則顯示當(dāng)前的時間，四盞時鐘等閃爍表示正在測量中。另外兩垂直滑塊可調(diào)節(jié)儀器顯示屏的縱軸，長滑塊調(diào)節(jié)縱向顯示范圍，短滑塊調(diào)節(jié)縱向顯示位置。若只統(tǒng)計某一段數(shù)據(jù)，首先調(diào)節(jié)水平滑塊使要統(tǒng)計的范圍在長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 27 顯示范圍內(nèi)。從菜單中點(diǎn)擊文件 保存，彈出文件保存對話框，保存文件的是以啟動時刻的時間為默認(rèn)文件名。 為查看前面的測量值，點(diǎn)擊 “查看” 按鈕，按鈕改變狀態(tài)為 ―跟蹤 ‖按鈕，此時儀器顯示屏停止?jié)L動，濁度值 LED 和時間 LED 不再顯示當(dāng)前值。點(diǎn)擊 ―恒光源測量 ‖ 左邊的鉤符號消失，則表示在調(diào)制光源測量方式。這時才可以進(jìn)行測量。標(biāo)定方法是：將探頭放入標(biāo)準(zhǔn)濁度液中，如放入到 500FTU 的標(biāo)準(zhǔn)濁度 液，在 ―輸入標(biāo)定濁度 ‖文本框中鍵入濁度值，單擊添加按鈕。若報告正常，繼續(xù)對儀器進(jìn)行線性校正。啟動后顯示圖 61 窗口。 (5)計算濁度值。即 2020 年 5 月 15 日 21 時 25 分開始測量，這樣文件 名不會重復(fù)也便于查詢。 查詢是否有命令 有命令 接收命令 SJMP ACQU1 。 讀串口計數(shù)器值的高 4 位 JNB TI， $ CLR TI MOV SBUF， A 。 讀串口 JNB TI， $ CLR TI MOV SBUF， A 。 準(zhǔn)備采集 選擇通路 MOV P1， 01111111B 。 反射串口來的數(shù)據(jù) MOV R4， A CJNE R4， 10H， GOON 。 同一光強(qiáng)時 重復(fù)采集十次 長春理工大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計 18 ACALL SUBR ACALL SUBR ACALL SUBR ACALL SUBR ACALL SUBR ACALL SUBR ACALL SUBR ACALL SUBR ACALL SUBR