【正文】 可以將不同溫度下標(biāo)準(zhǔn)溶液的DH值存入程序常數(shù)區(qū)。上表中儀器測(cè)量值為所設(shè)計(jì)的PH測(cè)試儀的實(shí)際測(cè)試值。最后，測(cè)溫過程中溫度變化或標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液與被測(cè)液溫度不一致也將產(chǎn)生誤差或示值不穩(wěn)，因此在PH測(cè)量中必須使標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液與被測(cè)液溫度盡量接近并保持恒定。標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液在正常情況下不會(huì)有多大問題，對(duì)于精度在，177。系統(tǒng)自檢程序的作用是確保系統(tǒng)可以自動(dòng)運(yùn)行的前提，它包括檢測(cè)指令系統(tǒng)中斷功能，顯示器LED檢測(cè)、檢測(cè)RAM、檢測(cè)A/D、檢測(cè)放大電路等，指令系統(tǒng)探測(cè)計(jì)劃是執(zhí)行一個(gè)計(jì)算程序，該指令包括：數(shù)據(jù)傳送指令、邏輯運(yùn)算指令、位操作指令、控制轉(zhuǎn)移指令。典型工作電路如下：圖42 MAX232典型工作電路 MAX232外圍連接電路 本測(cè)量系統(tǒng)采用試驗(yàn)階段采用了實(shí)時(shí)軟件調(diào)試，所以需要與上位機(jī)進(jìn)行通訊，使用RS232協(xié)議，而PC機(jī)串行口給出的一個(gè)RS232信號(hào)（一個(gè)基于37V正電壓、37V負(fù)電壓的脈沖鏈）。 51系列單片機(jī)串行口控制寄存器SCON它是一個(gè)可尋址的專用寄存器，用于串行通信的控制，單元地址是98H，其結(jié)構(gòu)格式如表:表41 寄存器結(jié)構(gòu)格式位序號(hào)D7D6D5D4D3D2D1D0位符號(hào)SM0SM1SM2RENTB8RB8TIRISM0，SM1工作方式選擇位。因此研究上位機(jī)與單片機(jī)串口通信具有重要的實(shí)際和工業(yè)意義。采用MSC51單片機(jī)作為數(shù)據(jù)處理的核心部件，并擴(kuò)展一些外圍芯片，組成一個(gè)可以完成自我檢測(cè)，標(biāo)定的智能儀器。是可以電改寫的只讀存儲(chǔ)器，工作時(shí)可以改寫其中的數(shù)據(jù)，掉電以后EEPROM中數(shù)據(jù)不會(huì)丟失。當(dāng)時(shí)鐘頻率選用6MHz時(shí)，C取22uF，RS取200 ，RK取1K 。其內(nèi)部有采樣、基準(zhǔn)、放大、調(diào)整和保護(hù)等電路組成。 復(fù)位鍵是強(qiáng)制單片機(jī)結(jié)束工作任務(wù)進(jìn)行初始化。 VIN(+)端的電壓即為ADC0804的模擬輸入電壓，最好再接上個(gè)電阻，防止因電流過大而燒壞芯片。圖35 輸入電路圖在圖中，U1和U2構(gòu)成輸入級(jí)，而U3構(gòu)成輸出級(jí)，依據(jù)輸入電壓約束條件，在R3上的電壓為玻璃電極V1和參比電極V2電壓之差，即V1V2，依據(jù)輸入電流約束條件，流過R1與R3是同一電流。鉑電阻與溫度的關(guān)系是=R0(1+At+Bt*t)其中是溫度為t℃時(shí)鉑熱電阻的電阻值；R0是溫度為0℃時(shí)鉑熱電阻的電阻值；t為任意溫度值，A、B為溫度系數(shù)。DS18B20有嚴(yán)格的通信協(xié)議來保證各位數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性和完整性。 溫度采集電路本文設(shè)計(jì)采用DS18B20溫度傳感器，它是美國DALLAS公司推出的一線總線溫度傳感器。ALE當(dāng)訪問外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE（地址鎖存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低8 位字節(jié)。P1 是一個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的8 位雙向I/O 口， P1 的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。具有體積小，重量輕，抗干擾能力強(qiáng)，所以可以應(yīng)用于傳統(tǒng)測(cè)量。此外，為了防止因研究體系溶液對(duì)Ag/電極稀釋而造成的沉淀析出，可以在電極和研究體系溶液間放一個(gè)盛有溶液的鹽橋。離子選擇性電極的性能主要取決于膜的種類及其制備技術(shù)，常用的離子選擇性電極有晶體膜電極、液膜電極和玻璃膜電極等。分析電極稱為原電池。玻璃電極是由特殊玻璃膜制成的，,AgAgCl 為參考電極在內(nèi)部，由二者組成復(fù)合電極，之間是PH 值一定的參比溶液，當(dāng)玻璃電極放入待測(cè)溶液時(shí)，玻璃膜處于H+ 濃度一定內(nèi)參比溶液和待測(cè)溶液之間，形成很薄的水化層，二者之間形成新的H+平衡，產(chǎn)生了膜電位E（玻璃電極）和E（參比電極），則復(fù)合電極的E= E E， 恒定不變,E與溶液H+濃度 E=RTFlna=, (21)，因?yàn)镻H=lg得 E=KPH, (22)由上可看出，電極E 與PH 成線性關(guān)系，其中斜率k 是溫度t 的函數(shù)，由實(shí)驗(yàn)資料得出其擬和直線為： K=+, (23)上式t 是溫度傳感器所測(cè)溶液的溫度，當(dāng)溶液PH=7時(shí)，兩電極之間電勢(shì)差為0，為了使電勢(shì)的高低與PH 值一致,代入得： E E=K (PH7), (24)標(biāo)定方法很多，標(biāo)定是用已知濃度的標(biāo)準(zhǔn)液去校準(zhǔn)儀器。隨著科技進(jìn)步和創(chuàng)新PH測(cè)量系統(tǒng)正邁向智能化，人性化的方向發(fā)展。在8511型PH 變送器的基礎(chǔ)上,推出PH6F型PH變送器。目前，PH值的參數(shù)測(cè)量方法有很多種，最常用的化學(xué)分析法、試紙分析法和電位分析法。電位分析法是用電極電位和濃度的關(guān)系來測(cè)定物質(zhì)濃度的一種電化學(xué)分析方法。輸入電路采用高阻差分電路，傳感器的設(shè)計(jì)可以減少溶液中其他離子的干擾。對(duì)于那些測(cè)量方便，而計(jì)算很復(fù)雜的方法，如多次添加法有重要的意義。1951年日本電氣式化學(xué)計(jì)研究所(DKK 前身)研制生產(chǎn)的日本生產(chǎn)的第一臺(tái)工業(yè)PH計(jì)。1989年月本橫河電機(jī)又推出EXAPH PH 200 G型智能式工業(yè)PH計(jì)，儀器配有微處理機(jī)，據(jù)稱該EXA型PH計(jì)是世界上第一臺(tái)智能2線式工業(yè)PH計(jì)。具有很快的響應(yīng)速度。將傳感器插入被測(cè)溶液中，復(fù)合玻璃電極與被測(cè)溶液組成的原電池，組合式玻璃電極輸出引線分別用于原電池的正電極和負(fù)電極。此電位的測(cè)量是相對(duì)一個(gè)電位與鹽溶液的成分無關(guān)的參比電極進(jìn)行的。所謂離子選擇性敏感膜的膜電位是指膜的兩側(cè)相界面電位之代數(shù)和，即膜電位E可表示為 , (210)最常用的指示電極便是玻璃電極。對(duì)弱電解質(zhì)和溶液形成絡(luò)合物的電解質(zhì)溶液，還受它們的平衡常數(shù)的影響。RST/Vpd（9 腳）為復(fù)位輸入端口，外接電阻電容組成的復(fù)位電路。P3 口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）4 個(gè)TTL 邏輯門電路。EA/VP外部訪問允許。DQ: 數(shù)據(jù)輸入/輸出引腳。方法1：采用熱敏電阻，這種電阻是利用對(duì)溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成，其阻值隨溫度變化有明顯的變化。要求前置放大器有較高的輸入阻抗。DGND:數(shù)字信號(hào)地。電流信號(hào)和電壓信號(hào)的輸出范圍可通過儀器內(nèi)部的切換開關(guān)進(jìn)行切換。該元件可提供三種控制接口： 8位微處理器接口、4位微處理器接口、串行接口。即U2=。圖312 74LS373引腳373引出端符號(hào)： D0～D7數(shù)據(jù)輸入端 OE三態(tài)允許控制端（低電平有效） LE鎖存允許端 O0O7輸出端地址鎖存器74LS373能夠進(jìn)行三態(tài)總線驅(qū)動(dòng)輸出；置數(shù)全并行存取；緩沖控制輸入；使能輸入有改善抗擾度的滯后作用。依靠輸出邏輯宏單元（OLMC）允許用戶來構(gòu)建，這種通用的結(jié)構(gòu)提供了最大的設(shè)計(jì)靈活性。本文采用3個(gè)CA3140來構(gòu)成雙高阻抗差分輸入電路。9針D形連接器，有些老式則使用25針D形連接器。(5)被尋址的從機(jī)通信結(jié)束后置SM2=1，恢復(fù)多機(jī)通信系統(tǒng)原有的狀態(tài)。PH值測(cè)試儀的特點(diǎn)是將電極在解決潛在的信號(hào)輸入計(jì)算機(jī)，用軟件代替?zhèn)鹘y(tǒng)的PH值測(cè)試儀功能調(diào)節(jié)功能，如電極系數(shù)校正裝置，定位調(diào)節(jié)器和溫度補(bǔ)償和所有其他硬件調(diào)整與所有軟件函數(shù)代替。 開始 標(biāo)定計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)電極電位E0和斜率K標(biāo)定P1點(diǎn) 標(biāo)定P2點(diǎn) 存儲(chǔ) 存儲(chǔ) 存儲(chǔ)結(jié) 束 圖52標(biāo)定程序 測(cè)量子程序標(biāo)定后，就可以測(cè)量。故一定要保持儀器輸入端清潔與干燥，否則，不僅影響測(cè)量準(zhǔn)確度，甚至出現(xiàn)故障而不能工作。就儀器本身精度要求來說 PH1PH10范圍內(nèi)其誤差范圍基本上在1%～% 之間，如果不加以重視，則其誤差就可能增大，從而導(dǎo)致測(cè)量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)。PH測(cè)量系統(tǒng)所具有的功能：采用軟件溫度補(bǔ)償和電極校正，PH電極電動(dòng)勢(shì)和溫度的測(cè)量電路是獨(dú)立的，互不影響，調(diào)試容易。導(dǎo)師廣博的學(xué)識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度將使我受益終生。 溫度測(cè)量范圍：060度；精度：177。可以采用全自動(dòng)校準(zhǔn)電路校準(zhǔn)誤差：其基本思想是在系統(tǒng)開機(jī)后或每隔一定時(shí)間自動(dòng)測(cè)量基準(zhǔn)參數(shù)和零電壓，然后計(jì)算誤差模型，獲得并存儲(chǔ)誤差補(bǔ)償因子。輸入端絕緣性能的好壞與輸入端各部分的電極插口、測(cè)量開關(guān)、電極引線的絕緣電阻有關(guān)。當(dāng)“標(biāo)2”燈亮，操作與上步相同，操作者按提示完成后需按輸入鍵通知儀器此項(xiàng)操作已完成。因此研究上位機(jī)與單片機(jī)串口通信具有重要的實(shí)際和工業(yè)意義。(4)地址相符的從機(jī)SM2=0，可以接收到主機(jī)隨后發(fā)來的信息，即主機(jī)發(fā)送的所有信息。 兩種接口方式 串行接口方式串口是計(jì)算機(jī)的標(biāo)準(zhǔn)接口，PC機(jī)一般至少有兩個(gè)串行口Com1和Com2。還具有自身補(bǔ)償能力來達(dá)到穩(wěn)定的放大增益；輸出部分含有自身保護(hù)電路來保護(hù)由于負(fù)載短路造成的損害。表31 74LS244真值L=低邏輯電平；H=高邏輯電平；X=低或高邏輯電平；Z=高阻抗，結(jié)合高性能的CMOS工藝與電可擦懸浮柵工藝可為PLD市場(chǎng)提供最高速度的性能。當(dāng)LE為低電平時(shí)，O被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。其次，確定變壓器?？娠@示192（列）64（行）點(diǎn)陣。 信號(hào)輸出電路單片機(jī)微機(jī)系統(tǒng)輸出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)DAC0832送入輸出電路。圖36 ADC0804引腳DB7DB0：具有三態(tài)數(shù)字信號(hào)輸出口。由于復(fù)合PH電極內(nèi)阻很高。在測(cè)量PH時(shí)，要有溫度補(bǔ)償和標(biāo)定，所以要求對(duì)溫度進(jìn)行檢測(cè)，應(yīng)該先考慮用熱電阻傳感器。（6）.內(nèi)部有溫度上、下限告警設(shè)置。PSEN程序儲(chǔ)存允許（PSEN）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C52 由外部程序存儲(chǔ)器取指令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。Flash 編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。功能包括對(duì)會(huì)聚主IC 內(nèi)部寄存器、數(shù)據(jù)RAM及外部接口等功能部件的初始化，會(huì)聚調(diào)整控制，會(huì)聚測(cè)試圖控制，紅外遙控信號(hào)IR的接收解碼及與主板CPU通信等。故PH測(cè)試儀都裝有溫度補(bǔ)償器，在電路上采取措施，以補(bǔ)償其對(duì)測(cè)量的影響。321A2A1 A1圖21 敏感膜電位的示意圖1參比電極；2指示電極；測(cè)量離子選擇性敏感膜電位的示意圖，圖中的1與2是完全相同的參比電極；膜兩側(cè)的溶液中含有該膜能響應(yīng)的離子，且離子濃度分別為AA2；膜兩側(cè)的表面與相接觸的溶液之間存在著電位差，分別為EE2.，通常稱之為敏感膜相界面電位。在平衡狀態(tài)下存在的電壓稱為半電池電位或電極電位。可得： , (25) , (26)進(jìn)一步得：, (27)為玻璃電極再PH=。設(shè)計(jì)的運(yùn)算放大器CA3140，具有高電壓PMOS管和高壓二極管的優(yōu)勢(shì)。1987年9月，日本橫河電機(jī)推出具有自診斷功能的TM20BG型工業(yè)PH計(jì)。 PH測(cè)量系統(tǒng)的發(fā)展概況世界上第一臺(tái)商品PH計(jì)由Arnold Beckman于1936年研制生產(chǎn)的。各種智能型芯片的應(yīng)用，提高了儀器的智能化和測(cè)量精度，并且也簡(jiǎn)化了儀器的測(cè)量電路。PH測(cè)量?jī)x用三電極檢測(cè)系統(tǒng)，參比電極和指示電極對(duì)溶液中氫離子檢測(cè)。電位分析法中的指示電極是能將非電量溶液的離子活度轉(zhuǎn)化為點(diǎn)位的變化的電化學(xué)敏感器。目前，雖然有許多文獻(xiàn)探討電位分析法的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。并由PH 8 F型變送器與PH傳感器及其輔助設(shè)備構(gòu)成了PH Σ系列。我們期待著它的發(fā)展。對(duì)于實(shí)際的測(cè)量系統(tǒng)來說，能斯特方程響應(yīng)的實(shí)際曲線又往往偏離理想曲線，即實(shí)際響應(yīng)的曲線的斜率不等于理想曲線的斜率，所以只有知道實(shí)際的斜率，測(cè)量系統(tǒng)中的電極才能使用。電池的電壓被稱為電動(dòng)勢(shì)（電磁場(chǎng)）。電極的響應(yīng)斜率只在一定的活度范圍，保持其基本不變，當(dāng)活度小于一定值時(shí)，斜率明顯的變小。在HSO溶液體系中采用硫酸亞汞電極，在堿性體系中用氧化汞電極，而在中性氯化物溶液中則采用氯化銀電極等。三級(jí)加密程序存儲(chǔ)器；2568字節(jié)內(nèi)部RAM。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流(IIL)。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過一個(gè)ALE 脈沖。DS18B20溫度傳感器特性（1）.只要求一個(gè)端口即可實(shí)現(xiàn)通信。所有時(shí)序都是將主機(jī)作為主設(shè)備，單總線器件作為從設(shè)備。若用其電路可設(shè)計(jì)如下：圖34 鉑電阻溫度傳感器