【正文】 這里選擇串行接口。可顯示192（列）64（行）點陣。 下翻、上翻即為翻頁鍵，分別接入單片機(jī) P1P13管腳。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。而輸入電路，抗干擾電路等需要 12V 的電源供電。DAC0832 內(nèi)部 Io 一邊和 T 型電阻網(wǎng)絡(luò)相連，另一邊又通過反饋電阻和 Vi 相通，故而得到 DAC 的輸出和輸入之間的關(guān)系：fbR長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 25 （39）256fbViRoB???選 R= ，則上式變?yōu)閒bR （310）i上式中的 256/B 看作放大倍數(shù)。 標(biāo)準(zhǔn)信號輸出電路1 2 3 4 5 6ABCD654321DCBATitleNumber RevisionSizeBDate: 16Jun2022 Sheet of File: H:\biyeziliao\ Drawn By:R910K R17100R11100KW3100KK4K2K1 R1510R125KR1410KR710KC6D2 1N4148 T18050+12R105056 7U10BLM324 1213 14U10DLM324109 8U10CLM324K35VW110kW210k1 87 23 6 5 4Vout010mA420mA010mV05V圖 37 輸出電路單片機(jī)微機(jī)系統(tǒng)輸出的數(shù)字信號經(jīng) DAC0832 送入輸出電路，如圖 37 所示，經(jīng)輸出電路轉(zhuǎn)換可輸出 010mA 或 420mA 的電流信號和 05mV 或 010mV 的電壓信號。當(dāng) CS=0、ILE=WR1=0 時，數(shù)據(jù)信號被鎖存到第一級 8 位輸入寄存器；： 數(shù) 據(jù) 傳 輸 控 制 ， 低 電 平 有 效 ；XferWR2： DAC 寄 存 器 寫 選 通 控 制 端 ， 低 電 平 有 效 。當(dāng) DSDS2 和DS4 選通期間，輸出 3 位完整的 BCD 碼數(shù)，但在 DS1（千位）選通期間，輸出端 Q0Q3 除了表示千位的 0 或 1 外，還表示被轉(zhuǎn)換電壓的正負(fù)極性（Q2=1 為正）以及欠長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 23 量程還是過量程。1 2 3 4ABCD4321DCBA TitleNumber RevisionSizeA4Date: 13Jun2022 Sheet of File: G:\biyeziliao\PREVIO~ Drawn By:VAG1VREF2VIN3RINT4R/C5CINT6C027C018DU9CLKI10CLKO11VEE12VDD 24Q0 23Q1 22Q2 21Q3 20DS1 19DS2 18DS3 17DS4 16OR 15EOC 14VSS 13U9MC14433C3 C4 R20470KR21470K+5V5VVREFGNDDS1DS2DS3DS4VINQ0Q1Q2Q3圖 35 MC14433 引腳圖 下面介紹引腳的功能：VDD：主工作電源+5V；VEE：模擬部分的伏電源端，接5V；VAG：模擬地端；VSS：數(shù)字地端；VREF:基準(zhǔn)電壓輸入端；EOC：轉(zhuǎn)換結(jié)束輸出端，正脈沖有效；DU：啟動新的轉(zhuǎn)換，若 DU 與 EOC 相連，每當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束后，自動啟動新的轉(zhuǎn)換；OR：當(dāng)|VX||VR|，過量程 OR 輸出低電壓；DS1DS4：分別為個、十、百、千、位輸出的選通脈沖，正脈沖有效。在不要求高速轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，被廣泛應(yīng)用。 A/D 轉(zhuǎn)換器本 pH 測試儀，測量的是溶液中的氫離子濃度和溫度。當(dāng)A=0，B=0，C=0時X0通道被選通，即此時輸入pH信號；當(dāng)A=1，B=0，C=0時，X1通道被選通，即此時輸入溫度信號。三位二進(jìn)制信號選通 8 通道中的一個通道，可連接該輸入端至輸出。幅值為 ～20V 的數(shù)長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 21 字信號可控制峰值至 20V 的模擬信號。以前影響測量儀器發(fā)展的主要技術(shù)關(guān)鍵是前置運算放大器的性能不能適應(yīng)現(xiàn)場的需求，表現(xiàn)在性能上不穩(wěn)定飄移大，噪音大，傳輸距離不遠(yuǎn)等。由歐姆定律得： （3??12(12)/3(12)VoRV?????5）輸入級也稱為差分輸入，U3為差分放大器，因此有： （3(/)()o?6）將兩式結(jié)合在一起： （3(21)VoA???7） （3??1()/3(2/1)RR???8）此式表明總增益A是第一級A1和第二級A2的乘積，輸入電路的增益取決于外部電阻的比值，所以采用合適的電阻?？赏瓿勺杩蛊ヅ?、降低測量噪聲、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性等，非常適合此電路設(shè)計。都集成在單獨的芯片上。由于復(fù)合 pH 電極內(nèi)阻很高。玻璃電極是由特殊玻璃膜制成的。最后一級反相放大。1 2 3 4ABCD4321DCBA TitleNumber RevisionSizeA4Date: 12Jun2022 Sheet of File: H:\biyeziliao\BA31B3~ Drawn By:W110KR14100KR12100KR11R13200k1213 14U3DLM3241500mV+12V+12VTAD590圖 32 溫度采集電路長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 19 pH 信號采集電路測量數(shù)據(jù)經(jīng) pH 電極轉(zhuǎn)化為微弱的電壓信號，信號調(diào)整電路對原始信號進(jìn)行調(diào)整信號凋整電路采用多級集成運放構(gòu)成。AD590是美國模擬器件公司生產(chǎn)的單片機(jī)集成兩端感溫電流源，它的主要特性如下： 每增加 1℃，它會增加 1μA 輸出電流；可測量范圍55℃至 150℃；供電電壓范圍+4V 至+30V。經(jīng)過光電隔離輸入單片機(jī)。電子開關(guān)為177。因此采用高精度運算放大器對其進(jìn)行放大處理經(jīng)處理后的兩路信號與參比電極兩路信號同時進(jìn)入電子開關(guān)供CPU 選擇。最后一級反相放大．將信號再進(jìn)行一次反相。 pH 測試儀的電路原理圖測量數(shù)據(jù)經(jīng) pH 電極轉(zhuǎn)化為的電壓信號，信號調(diào)整電路對原始信號進(jìn)行調(diào)整。對于實際的測量系統(tǒng)來說，能斯特方程響應(yīng)的實際曲線又往往偏離理想曲線，即實際響應(yīng)的曲線的斜率不等于理想曲線的斜率，所以只有知道實際的斜率，測量系統(tǒng)中的電極才能使用。本章對三電極測量系統(tǒng)和雙電極測量系統(tǒng)進(jìn)行了對比。方案選擇：選擇方案3。它是二端器件，使用非/AK?常方便，作為一種高阻電流源，它不需要嚴(yán)格考慮傳輸線上的電壓信號損失和噪音干擾問題，因此特別適合作為遠(yuǎn)程測量或控制用。但其成本太貴，不適合做普通設(shè)計。方案2：采用溫度傳感器鉑電阻Pt100。方案1：采用熱敏電阻，這種電阻是利用對溫度敏感的半導(dǎo)體材料制成，其阻值隨溫度變化有明顯的變化。一旦有電流通過,要采用三電極體系，以同時測得工作電極的電位和電流。由于體系中有電流通過，產(chǎn)生了溶液電壓降和對電極的極化，因此工作電極的電位難以準(zhǔn)確測定，由此引入?yún)⒈入姌O。這就好比電路里面必須要有火線和零線一樣。 方案論證本設(shè)計采用三電極測量系統(tǒng)，可大大降低外界干擾的影響。長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 14 圖26 曲線lgEa?測量范圍的上限一般用經(jīng)驗方法確定，大多數(shù)以a=1mol/L作為測量范圍上限。當(dāng)選擇性離子濃度從大變小直至無限稀時，E a曲線由直線逐漸彎曲，ln直至與水平軸平行?？梢娺@項是很復(fù)雜的，一般的離子計不能對該項進(jìn)行補(bǔ)償。當(dāng)n=1,溫度變化1℃，；n=2，則變化為 。a外1— 指示電極；2—參比電極；3—被測溶液；E—測量電池電動勢；Ed—膜內(nèi)擴(kuò)散電位；E不對稱—膜內(nèi)不對稱電位；E 內(nèi)參—內(nèi)參比電極；E外參—外參比電極；E液接—外參比電極的內(nèi)充夜與待測液間的液接電位；E1—敏感膜內(nèi)側(cè)的相界面電位；E2—敏感膜外側(cè)的相界面電位。 電 極 電 位 不 僅 與 金 屬 的 種 類 有 關(guān) ， 而且 與 該 溶 液 中 金 屬 的 離 子 濃 度 有 關(guān) 。 在 外 電 路 沒 有 接 通 時 ， 兩 電 極 存 在 電 位差 ， 該 電 位 差 等 于 原 電 池 的 電 動 勢 。 盡 管 內(nèi)充液的濃度可以不Cl KCl同，但所用的 溶液必須是 的飽和溶液，否則覆蓋在銀表面的一層 將KlAgCl AgCl溶解到 溶液中，這將引起電極電位漂移或縮短電極的使用壽命。 雖 然 它 的 溫 度 系數(shù) 較 大 ， 但 “熱 滯 后 ”現(xiàn) 象 比 甘 汞 電 極 下 。0Eat 0E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，即膜電位可表示為 (211)21E??2lnRTaF1l? 參比電極 同 樣 測 量 離 子 選 擇 性 電 極 電 位 必 須 有 參 比 電 極 。離子選擇性電極的敏感膜都有滲透性，也就是說被測溶液中的特定離子可以進(jìn)入膜內(nèi)，并在膜內(nèi)移動，從而可以傳遞電荷，在溶液和膜之間形成一定的點位。它是一支端部吹成泡狀的對于 pH 敏感的玻璃膜的玻璃管。 這 說 明 在 活 度 低 時 ， 測 量 受 到 一 定 的 限 制 。 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 。pH測試儀是根據(jù)pH實用定義采用氫離子選擇性電極測量水溶液pH值的一種廣泛使用的化學(xué)分析儀器，是用其電勢法測量pH值的。 此電位的測量是相對一個電位與鹽溶液的成分無關(guān)的參比電極進(jìn)行的。失去電子的銀離子進(jìn)溶液。原電池是一個系統(tǒng)，它的作用是使化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)成為電能。它方便、快捷。圖 22 pH 電極的 mVpH 曲線長春工業(yè)大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 8 pH 測試儀的測量方法測量pH值的方法很多，主要有化學(xué)分析法、試紙法、電位法。儀表自動完成上述過程并把 pH0 值和 25℃時的斜率 K25 保存在 EEPROM。過程如下：（1）配制兩種標(biāo)準(zhǔn)溶液，令其 pH 值分別為 pH1 和 pH2。算出測量方程中的未知數(shù)，然后才能在測量過程中根據(jù)測量值和參數(shù)值算出被測試樣濃度值。由圖 21可知，變送器的輸入級由兩個相同的高輸入阻抗放大器 6 組成。我們采用定標(biāo)的中性溶液為pH=，pH=，pH=。FF把常數(shù)帶入（21）（+）*pH0E?? （22）? 我們采用電極的零電位 pH=7,則 （23）?? 由（23）式可知，pH 值與電極產(chǎn)生的電勢呈線性，并且與溫度有關(guān)。最后儀器將所得的 pH 值存儲到單片機(jī)，并由 LCD顯示。④2 線式傳輸，具有標(biāo)準(zhǔn)信號輸出，便于和計算機(jī)聯(lián)用。90 年代是工業(yè) pH 計微機(jī)化、智能化普及的年代。儀器采用液晶 7 段數(shù)字顯示，具有校正時電極電位穩(wěn)定性判斷功能；檢量線運算功能，用液晶顯示校正異常和電極劣化功能；上下限調(diào)節(jié)功能，任意設(shè)定量程功能；輸出同步功能及 pH 標(biāo)準(zhǔn)液在各溫度下 pH 值的存儲功能等?？蒲猩a(chǎn)單位首先研制生產(chǎn)了帶微處理機(jī)的實驗室 pH 計。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。日本橫河電機(jī)利用 FET 和 IC 組成的高輸入阻抗變換器體積小的特點，于 1971 年首次推出由 pH 傳感器、高阻變換器和指示器構(gòu)成一體化結(jié)構(gòu)的 8511型(流通式)pH 變送器，并由 pH 變送器、超聲波振蕩器和安全保持器組成小型工業(yè)pH 系統(tǒng)。人們習(xí)慣上把阻抗變換、放大、指示部分叫 pH 計或 pH 變送器。世界上第一臺商品 pH 計 [21]，是 Arnold Beckman 于 1936 年研制生產(chǎn)的。在這方面，電子計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，微處理機(jī)、微型計算機(jī)等的應(yīng)用，更加速了離子電極測試儀表與數(shù)據(jù)處理的計算機(jī)化進(jìn)程，所以研究新型的 pH 測試儀是必要的。 [8]電極法是靈敏的，可測量低 μg/L。在許多情況下，用電極進(jìn)行多樣分析比其他自動分析以更快。離子選擇性電極法，在工業(yè)生產(chǎn)中也得到了廣泛的應(yīng)用。通常通過儀器對時間和溫度曲線進(jìn)行自動控制，而對 pH 值只是簡單的通過加入染料進(jìn)行調(diào)節(jié)。 [7]目前工業(yè) pH 測試儀已廣泛的應(yīng)用于石油、化工、鋼鐵、電力、食品、釀造、醫(yī)藥、紡織、制革、造紙、印染、水處理、鍋爐系統(tǒng)等各個工業(yè)部門。例如：測量工業(yè)廢水的酸堿度，以便選擇合適的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行中和，使其生成無毒無污染便于沉淀或蒸發(fā)的物質(zhì)。利用電化學(xué)原理，通過在零電流條件下對非極化電極的電位進(jìn)行測定，可以準(zhǔn)確獲得被測溶液氫離子濃度。 [4]這種儀器由于操作簡便、測定速度快、靈敏度