【正文】 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。致謝及聲明致 謝衷心感謝導(dǎo)師馬立修老師對(duì)本人的精心指導(dǎo)。不同溫度下，標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的PH值是不同的，微機(jī)可將它們列表存入程序常數(shù)區(qū)。校正時(shí)根據(jù)測(cè)得的溫度值自動(dòng)查用標(biāo)準(zhǔn)溶液相應(yīng)溫度的PH值，也可以將有代表性的已處理廢水的PH值對(duì)溫度的曲線存人計(jì)算機(jī)，根據(jù)廢水溫度對(duì)設(shè)定值進(jìn)行修正。具有數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能。可自動(dòng)檢查電極是否失效。在二點(diǎn)式校正時(shí)，用軟 校正只需將電極置于兩種標(biāo)準(zhǔn)溶液中各測(cè)量一次就可方便、快捷、準(zhǔn)確地完成操作，這對(duì)于在線控制儀表尤為重要。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。 溫度測(cè)量范圍：060度；精度：177。它的一些技術(shù)指標(biāo)如下： PH測(cè)量范圍：113PH。結(jié)論結(jié)論P(yáng)H值測(cè)試儀的設(shè)計(jì)，通過(guò)硬件電路設(shè)計(jì)和軟件編程設(shè)計(jì)，測(cè)試的溫度補(bǔ)償和校準(zhǔn)功能的PH值，以達(dá)到所需的精度。與傳統(tǒng)的PH計(jì)，本文設(shè)計(jì)相比具有多種強(qiáng)大的功能更強(qiáng)大的功能和多種接口，便于模塊化，充分考慮到電磁干擾的設(shè)計(jì)，嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)的布局和布線具有較強(qiáng)的抗干擾能力，適合環(huán)境比較惡劣情況，本設(shè)計(jì)中采用一塊32K的FLASH，它可以在程序運(yùn)行的過(guò)程中進(jìn)行讀寫，因此可以用來(lái)存儲(chǔ)PH電極在標(biāo)準(zhǔn)液中的修正數(shù)據(jù)，從而避免了傳統(tǒng)儀器每次開(kāi)機(jī)人工校正過(guò)程中，測(cè)量周期短，在測(cè)量?jī)x器快速檢測(cè)的原則，通過(guò)設(shè)置相應(yīng)的參考價(jià)值，監(jiān)測(cè)參數(shù)的設(shè)計(jì)，并與報(bào)警和自動(dòng)清洗功能。表61 數(shù)據(jù)溫度（℃）202530202530202530標(biāo)準(zhǔn)液試驗(yàn)測(cè)試值誤差（%）儀器測(cè)量值注：上表酸堿度的值均為25℃下的標(biāo)準(zhǔn)值。攪拌不均勻，濃液中產(chǎn)生濃度差而引起的誤差。清洗不夠，不能將玻璃泡上的污染物徹底清除，而帶到下一次測(cè)量中引起誤差。就儀器本身精度要求來(lái)說(shuō) 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)?？梢圆捎萌詣?dòng)校準(zhǔn)電路校準(zhǔn)誤差：其基本思想是在系統(tǒng)開(kāi)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。A/D轉(zhuǎn)換器的誤差。主要原因是放大器件的參數(shù)受溫度的影響而發(fā)生波動(dòng)，導(dǎo)致放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)不穩(wěn)定，而放大級(jí)之間采用直接耦合，使靜態(tài)工作點(diǎn)的緩慢變化逐級(jí)傳遞和放大。防止溫度的急劇變化是保證測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確度的必要條件。這就是低溫天氣進(jìn)行PH測(cè)量，電極反應(yīng)遲鈍、示值漂移，需長(zhǎng)時(shí)間才能穩(wěn)定讀數(shù)的原因。一般PH計(jì)溫度補(bǔ)償器設(shè)置的最高溫度為60℃ 就是這個(gè)道理。在PH測(cè)量中，使用者必須把溫度補(bǔ)償器線標(biāo)放在被測(cè)液溫上，選擇該溫標(biāo)下測(cè)被測(cè)液的PH值。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。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(kāi)關(guān)、電極引線的絕緣電阻有關(guān)。在實(shí)際測(cè)量中，不能造成輸入電阻降低，要保證測(cè)量?jī)x器電位計(jì)輸入端的絕緣性如圖：圖61 輸入阻抗原理圖兩端分別接玻璃電極和甘汞電極如果輸入端絕緣性變差，則儀器輸入端就有一個(gè)漏電阻R存在。若隨便采用一些試劑配制溶液，其可靠性沒(méi)有檢定依據(jù)，是不符合要求的。標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液需嚴(yán)格配制，采用經(jīng)檢定合格的標(biāo)準(zhǔn)緩沖物質(zhì)，并按規(guī)定的方法嚴(yán)格制備和保護(hù)溶液，并將其對(duì)測(cè)量的誤差的影響估計(jì)在內(nèi)。在實(shí)際測(cè)量中，對(duì)于精度為177。引起PH測(cè)量系統(tǒng)誤差的原因：（1）標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液對(duì)PH測(cè)量的影響任何酸度計(jì)在測(cè)量試液前必須先以標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液進(jìn)行校準(zhǔn)，其可靠性直接影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確度。取標(biāo)定值E0和斜率K讀A/D計(jì)算PH值PH=KE+E0進(jìn)行溫度補(bǔ)償出口入口顯示圖53 測(cè)量子程序 本章小結(jié)設(shè)計(jì)一個(gè)PH值測(cè)試儀，除硬件設(shè)計(jì)，軟件編程，許多過(guò)去用硬件電路實(shí)現(xiàn)的功能也可以通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)，這樣不僅可以提高儀器的功能，而且還可以提高精度的儀器，該儀器具有優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊節(jié)省投資。 開(kāi)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。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。堆棧、串口、看門狗、定時(shí)器、中斷初始化，系統(tǒng)自檢開(kāi) 始顯示器清零A/D轉(zhuǎn)換是否有鍵按下？D/A輸出顯示執(zhí)行標(biāo)定鍵、和測(cè)量鍵等按鍵任務(wù)PH值計(jì)算子程序圖51 測(cè)量主程序 子程序的標(biāo)定在進(jìn)入定標(biāo)之后，首先進(jìn)行判斷定標(biāo)：若是初次定標(biāo)，只有定完P(guān)H=7這點(diǎn)，才能進(jìn)入定PH=4（或10），若是再次定標(biāo)，則可PH=7或PH=4（或10）選擇定標(biāo)。檢測(cè)RAM方案，它是讓每個(gè)字節(jié)都寫入55H再讀出比較，每個(gè)字節(jié)都寫入0AAH，在讀出比較，如果正常就繼續(xù)，如果不正常就報(bào)警。然后，確定了計(jì)算結(jié)果與已知值是否相等，如果相等就順序執(zhí)行程序，如果不等于將產(chǎn)生報(bào)警。 測(cè)量系統(tǒng)主程序該系統(tǒng)的主要功能是完成系統(tǒng)自檢，初始化，處理鍵盤命令，和完成顯示功能，控制系統(tǒng)是在一個(gè)預(yù)定的操作程序，可以實(shí)現(xiàn)人機(jī)對(duì)話，校準(zhǔn)和報(bào)警功能。系統(tǒng)采用MSC51作為中央處理器，單片機(jī)匯編語(yǔ)言進(jìn)行編程，整個(gè)程序由主程序測(cè)量子程序，自動(dòng)校準(zhǔn)和鍵盤中斷子程序。在兩年的標(biāo)準(zhǔn)加入法，可以采用迭代法求解數(shù)據(jù)處理功能。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。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。這不僅可以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，并且可以使用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理功能和友好的操作界面。圖43 外接電路圖 通信程序設(shè)計(jì)單片機(jī)與上位機(jī)數(shù)據(jù)傳輸?shù)某绦蛉缦拢簯?yīng)答超時(shí)開(kāi)始發(fā)送數(shù)據(jù)準(zhǔn)備數(shù)據(jù)完整性驗(yàn)證設(shè)置、打開(kāi)串行端口應(yīng)答？發(fā)送通信請(qǐng)求發(fā)送數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)和數(shù)據(jù)通信結(jié)束關(guān)閉端口圖44 數(shù)據(jù)程序傳輸 單片機(jī)誕生以來(lái)，其性能穩(wěn)定，價(jià)格低廉，功能強(qiáng)大，在智能儀器儀表，工業(yè)設(shè)備和家用消費(fèi)類電子產(chǎn)品中得到了廣泛的應(yīng)用。此信號(hào)必須轉(zhuǎn)換成一個(gè)05V的脈沖鏈后處理器就可讀取。硬件接口簡(jiǎn)單，被廣泛使用。串口傳輸數(shù)據(jù)只要有接收數(shù)據(jù)針腳和發(fā)送數(shù)據(jù)針腳就能實(shí)現(xiàn)，其連接方式如下：表44 針腳9針—9針25針—25針9針—25針233222322333557757 單電源轉(zhuǎn)化芯片MAX232MAX232是MAXIM公司生產(chǎn)的、包含兩路接收/驅(qū)動(dòng)器的芯片。RS232被定義為一種在低速率串行通信中增加通信距離的單端標(biāo)準(zhǔn) RS232采用不平衡傳輸方式，收發(fā)端的數(shù)據(jù)信號(hào)是相對(duì)信號(hào)地。(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)。(4)地址相符的從機(jī)SM2=0，可以接收到主機(jī)隨后發(fā)來(lái)的信息，即主機(jī)發(fā)送的所有信息。(3)所有從機(jī)接收到地址幀后，進(jìn)行中斷處理，把接收到的地址與自身地址相比較。多機(jī)通信的過(guò)程如下：(1)所有從機(jī)SM2均置1，處于只接收地址幀狀態(tài)。串行口有四種工作方式，由SM0，SM1設(shè)定，對(duì)應(yīng)下表：表42 四種工作方式SM0SM1方式功能說(shuō)明000同步移位寄存器方式01110位異步收發(fā)數(shù)據(jù)，波特率可變00211位異步收發(fā)，波特率固定11311位異步收發(fā)，波特率可變SM2多機(jī)通信控制位。并行接口主要使用36針接頭和25針D形接頭，目前以25針D形接頭為主。但在并行傳輸中，干擾會(huì)隨線路長(zhǎng)度的增加而增加，產(chǎn)生傳輸錯(cuò)誤。完成這種轉(zhuǎn)換功能的電路叫做通用異步收發(fā)機(jī)UART。9針D形連接器，有些老式則使用25針D形連接器。 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。該系列串口提供了外部設(shè)備與計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸和通信信道。設(shè)計(jì)中的計(jì)算機(jī)，單片機(jī)從機(jī)通過(guò)串行接口，構(gòu)成的主從式系統(tǒng)就可以設(shè)計(jì)基本的串口通信功能。 系統(tǒng)設(shè)計(jì)總體方案單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)全雙工收發(fā)器緩沖（SBUF），兩個(gè)物理上獨(dú)立的接收發(fā)送器，可以接受也可以傳輸數(shù)據(jù)，它們共享相同的地址99H。在一般的利用PC機(jī)對(duì)單片機(jī)進(jìn)行控制的場(chǎng)合，都是采用Windows作為上位機(jī)的平臺(tái)，具有友好的界面，編程和操作更容易。在單片機(jī)的輸入/輸出控制，除了直接連接小鍵盤和液晶顯示等方法，一般通過(guò)串口與電腦通信。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)模式在現(xiàn)代工業(yè)控制系統(tǒng)有一個(gè)傳統(tǒng)的獨(dú)立控制系統(tǒng)無(wú)法比擬的先進(jìn)，不僅可以大大提高生產(chǎn)效率的工業(yè)設(shè)備，還可大大提高安全性和可靠性。本文采用3個(gè)CA3140來(lái)構(gòu)成雙高阻抗差分輸入電路。還具有自身補(bǔ)償能力來(lái)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(lái)保護(hù)由于負(fù)載短路造成的損害。輸入電路PMOS提供非常高的阻抗。處理電路采用多級(jí)放大電路。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。這樣可以減少元器件數(shù)量、降低線路復(fù)雜程度，同時(shí)降低故障機(jī)率及提高硬件設(shè)計(jì)的靈活性。這便簡(jiǎn)化電路，適應(yīng)了單片機(jī)較高總線速度的要求。GAL16V8借助于全部功能/ 熔絲圖/參數(shù)的兼容性能夠仿真任何一種PAL結(jié)構(gòu)。依靠輸出邏輯宏單元（OLMC）允許用戶來(lái)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。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。74LS244由2組、每組四路輸入、輸出構(gòu)成。各引腳的含義為：A0A15為16根地址線，可尋址32K字節(jié)；O0O7為數(shù)據(jù)輸出線；CE為片選線；OE/VPP為數(shù)據(jù)輸出選通線/編程電源。程序存儲(chǔ)器27256主要存儲(chǔ)漢字庫(kù)。圖313 28C24引腳28C64主要用來(lái)存儲(chǔ)標(biāo)定數(shù)據(jù)、斜率、歷史曲線。這樣電路可以驅(qū)動(dòng)大電容或低阻抗負(fù)載，可以直接與系統(tǒng)總線接口并驅(qū)動(dòng)總線，而不需要外接口。當(dāng)使能為低時(shí)，輸出將所存在已建立的數(shù)據(jù)電平上。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??；緩沖控制輸入；使能輸入有改善抗擾度的滯后作用。當(dāng)LE為低電平時(shí)，O被鎖存在已建立的數(shù)據(jù)電平。當(dāng)OE為高電平時(shí)，O0O7呈高阻態(tài)，即不驅(qū)動(dòng)總線，也不為總線的負(fù)載，但鎖存器內(nèi)部的邏輯操作不受影響。373為三態(tài)輸出的8 D透明鎖存器, 373的輸出端O0O7可直接與總線相連。由于該最小應(yīng)用系統(tǒng)只能用作一些小型的數(shù)字量的測(cè)控單元，這樣不能滿足本設(shè)計(jì)的要求，所以要外擴(kuò)程序存儲(chǔ)器。圖311 總線擴(kuò)展電路本設(shè)計(jì)使用的復(fù)位電路為按鍵電平復(fù)位電路，它是通過(guò)RST段經(jīng)電阻與電源VCC接通而實(shí)現(xiàn)的。所以，可選擇反向擊穿電壓為78V以上的整流二極管。最后，選擇整流二極管。即U2=。其次，確定變壓器。7805輸入電壓為7到30V，7905的輸入電壓為7到30V。第二排電容用來(lái)改善輸入電壓波紋的；第三排是消除模塊輸出高頻噪聲，增強(qiáng)電壓穩(wěn)定的電容。保護(hù)電路就有過(guò)流，過(guò)熱及短路保護(hù)功能。輸入端接整流濾波電路，輸出端接負(fù)載，公共端接輸入輸出的公共連接點(diǎn)。12V。這里選擇串行接口。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?？娠@示192（列）64（行）點(diǎn)陣。由單片機(jī)鍵盤子程序控制鍵盤的按鍵操作。 回車鍵即為輸入、確認(rèn)鍵，接入單片機(jī)P10管腳。復(fù)位鍵通過(guò)+5V電源與開(kāi)關(guān)接入單片機(jī)的RESET管腳，到開(kāi)關(guān)按下則RESET管腳輸入高電平，使單片機(jī)復(fù)位。 電源鍵按下為整個(gè)電路通電，所有模塊、器件初始化，時(shí)鐘開(kāi)始計(jì)時(shí)。信號(hào)經(jīng)單片機(jī)后，需將信號(hào)再次模數(shù)轉(zhuǎn)換，才能顯示。運(yùn)算放大器輸出Vo還作為DAC0832的基準(zhǔn)電壓 ,數(shù)字量由CPU送來(lái)。電流信號(hào)和電壓信號(hào)的