【正文】 owerk 公司開發(fā)的 CodeWarrior IDE 進行軟件開發(fā)，這是飛思卡爾微控制器的專用開發(fā)環(huán)境。Vcc 是電源，BLA 是 LCD 背光電源的正極，使用+5V 電源。原理圖如圖 所示：R4GND+5 R5 20KPTB1圖 溫度測量電路 顯示電路該電路是使用 LCD1602 液晶屏來顯示測量數(shù)據(jù)，VL 是液晶顯示器的對比度調(diào)整端，為了是對比度適中，使用時接一個 10K 電位器來調(diào)整對比度。工作電路原理圖如圖 所示。MCU 中，G0 ～G2 分別與 LCD1602 的RS、 R/W、E 相接；C0 ～ C3 與 LCD1602 的 DB0～DB3 相接；D0 ～D3 與LCD1602 的 DB4～DB7 相接。Vdd 和 Vss 是 MCU 的主要電源管腳，工作電壓在 ～，本設(shè)計中使用 5V 電壓供電。通過該管腳的方波信號和 50%的占空比可由編程實現(xiàn)。將+4V 和4V 電壓接進模擬開關(guān) CD4051 的 X0 和 X1。這個恒定的電壓源是由較高精度的低壓基準芯片 MC1403 產(chǎn)生 2V 基準電壓，經(jīng)過 TL082 緩沖后，然后通過 OP07 對 2V 基準電壓進行正反相放大產(chǎn)生的 177。4V的脈沖信號，利用信號頻率2KHz的方波信號來控制模擬開關(guān)對 177。 激勵脈沖發(fā)生電路 由于存在極化效應(yīng)，所以利用正負的等幅脈沖來進行一定的消除，所以占空比一定要求為50%。（3） 結(jié)構(gòu)輕巧，裝配比較容易。有以下特點：（1） 有字符發(fā)生器 ROM，可顯示 192 種字符。LCD 顯示由單片機驅(qū)動，它能顯示大量數(shù)據(jù)，顯示的位數(shù)也比較多，相對LED 的古板， LCD 顯示字體清晰美觀，而且 LCD 液晶顯示器編寫程序簡單，價格低廉。 顯示模塊LED 數(shù)碼管顯示分為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示。適用于本設(shè)計的測量部分。OP07 具有僅僅 25μV 的輸入失調(diào)電壓和177。在 S08AW60 中已集成一個 8 位/10 位的逐次逼近 ADC 模塊，所以不需要擴展片外的 A/D 轉(zhuǎn)換器。?對比后，本設(shè)計采用 NTC 熱敏電阻，這種熱敏電阻隨溫度上升電阻呈指數(shù)關(guān)系減小，測量范圍一般在10 至+300℃之間。集成電路大大簡化總硬件電路。 溫度傳感器的選擇作為溫度補償?shù)闹匾獢?shù)據(jù)，存在一定的精度要求，而且要考慮到穩(wěn)定性、成本和實際的情況。9 / 30圖 DJS1C 電導(dǎo)電極ARE11310 玻殼電導(dǎo)電極，尺寸：12x120mm，電極常數(shù)：10，玻殼電導(dǎo)電極ARE 113 10 主要應(yīng)用于測量水溶液的電導(dǎo)率，廣泛應(yīng)用于環(huán)保監(jiān)測，純水水質(zhì)等分析的測試。 電導(dǎo)電極的選擇DJS1C 電導(dǎo)率電極，尺寸：Φ12145mm，電極常數(shù)：1，敏感元件：55mm鉑片（鍍鉑黑） 。 S08AW60 還能通過自制BDM 在線變成和后臺調(diào)試。S08AW60 有用 2K 片上 RAM 和 62K 片上可編程 FLASH 存儲器，支持~5。 檢測裝置的硬件元件選擇本設(shè)計中集成電路包括：微控制器外圍電路、電導(dǎo)率檢測電路、溫度檢測電路、顯示電路。如圖 M C UA / D轉(zhuǎn)換電導(dǎo)池放大器發(fā)生器溫度測量L C D 鍵盤圖 整體設(shè)計框圖 電導(dǎo)率檢測原理采用雙極性脈沖方波作為激勵源 [7]，是為了有效的減小極化效應(yīng)，因為在電極上所加電壓作用時間短，極化效應(yīng)就可以忽略；而純水電阻很大，所以 Cx 容抗可以忽略，所以系統(tǒng)測量示意圖如圖 所示。3 電導(dǎo)率檢測裝置硬件設(shè)計系統(tǒng)的硬件設(shè)計的合理與否在很大程度上影響著系統(tǒng)的使用性能，對整個系統(tǒng)設(shè)計很關(guān)鍵，本章主要介紹了方案的整體結(jié)構(gòu)和硬件各個模塊的選擇。電導(dǎo)率－溫度曲線 [6]如圖 所示：6 / 30圖 電導(dǎo)率—溫度曲線并且將實際運用中與圖 3 擬合的最佳表達式是： ())25()]()[25( GpttKG???其中 G（25）是 25℃純水的電導(dǎo)率，K（t）是溫度的校正系數(shù)， G（t ）是 t℃時溶液的電導(dǎo)率，Gp（t）是理論上 t℃時純水的電導(dǎo)率， Gp（25）是理論上 25℃純水的電導(dǎo)率（大小為 ） 。（3）溫度影響：溫度直接影響著電離度、離子遷移速度，對電導(dǎo)率相當(dāng)大的影響，一般公認的電導(dǎo)率標(biāo)準溫度是 25℃。最后可以簡化等效電路。而容抗 Cp 也在減小，所以一般在高阻時采用低頻，反之則使用高頻。第二種是為了減小電容容抗而去提高頻率， 。測量溶液電阻較高時，電解質(zhì)電容和溶液電阻相當(dāng)，有嚴重分流現(xiàn)象。并且要求不高時，也可采用50Hz 的交流電。? f由式 3 可知，減小極化反電勢，并提高激勵源頻率和溶液電阻可以減小偏差。但在檢測高濃度溶液，電壓有直流分量的情況下，仍然會產(chǎn)生極化現(xiàn)象。Cdl1 Cdl2CpRl1 Z1 Z2Rx Rl2圖 等效電路圖圖中 Cdl1 和 Cdl2 是電極表面和溶液形成的雙電層，Cp 是電解質(zhì)電容，Rx 是溶液的電阻，Rl1 和 Rl2 是極板的引線電阻，Z1 和 Z2 是極化作用下的法拉第阻抗。溶液的電導(dǎo)檢測是在兩個極板上加上電壓，測出兩極板之間的電阻，但由于電壓是交流的，整個系統(tǒng)在實際中是一個復(fù)雜的電阻、電容串并聯(lián)結(jié)構(gòu)。它反映了水溶液不同濃度的不同導(dǎo)電程度，通過檢測溶液的導(dǎo)電程度來分析得出電解質(zhì)的溶解度。綜上即可得出，通過檢測溶液電阻就可得出溶液電導(dǎo)率。由 k 是 的倒數(shù)可推出：? ()?RAL1?其中 k 是電導(dǎo)率，單位 s為了方便表達和應(yīng)用，相對于電子型導(dǎo)體的電阻，用電導(dǎo)來表示離子型導(dǎo)體的“電阻” 。導(dǎo)體電阻表示： ()ALR??其中 R 是電阻， 是導(dǎo)體的電阻率，L 是導(dǎo)體的有效長度， A 是導(dǎo)體的有效橫?截面積。通常來說，衡量電子型導(dǎo)體的導(dǎo)電能力使用的是電阻（歐） ，而衡量離子型導(dǎo)體的導(dǎo)電能力使用的是電導(dǎo)（西門子） 。導(dǎo)體又可分為兩種。使用高性能，低功耗的 S08 系列 MCU；精度較高的 A/D 轉(zhuǎn)換；熱敏電阻傳感電路，合理地簡化了裝置。（2）本文對影響電導(dǎo)率檢測的溫度補償進行了一定的研究，著重使用微控制器自動的進行溫度補償，擬合公式。本設(shè)計著重解決問題：（1）激勵源采用等幅脈沖方波，運用運放 IV 變換，把通過電極的電流轉(zhuǎn)化成對應(yīng)電壓。該方法采用微處理器的計算和存儲功能，通過查表或擬合經(jīng)驗公式進行直接計算從而實現(xiàn)溫度補償。自動溫度補償法：該方法包括熱敏電阻溫度補償法、參比法和逐點逼近溫度補償法。手動溫度補償法：在電導(dǎo)率儀上設(shè)置手動的溫度補償裝置。恒溫法：將待測溶液放到恒溫箱中，等溫度達到設(shè)定的基準溫度下再進行測量。這種方法提供高精度遠距離傳輸方式，并且結(jié)構(gòu)簡單，成本較低，適合做便攜式電導(dǎo)率儀。比值法：將電導(dǎo)池與運算放大器的反相輸入端相接，通過反饋電阻在運算放大器的輸出端就可以得到和輸入信號成正比的輸出電壓信號。按電導(dǎo)率測量的原理可以大致可以分為四種形式 [13]：平衡電橋法：使用惠斯登電橋設(shè)計思路，將電導(dǎo)池作為電橋其中的一個橋臂，然后調(diào)整另一個橋臂上的可變電阻使電橋重新達到平衡狀態(tài)，從而計算出電導(dǎo)池的電導(dǎo)率。四電極即為兩對電極，一對是電流電極，另一對是電壓電極。從激勵源劃分，主要有交流測量法和直流測量法，并且多數(shù)以前者為主，主要目的是為了減少極化效應(yīng)引起的誤差，而交流激勵源一般采用正弦波和脈沖方波。本設(shè)計應(yīng)在調(diào)研分析國內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，擬采用電極法、集成運算電路和微控制器設(shè)計高純水電導(dǎo)率檢測裝置，重點在高純水的電導(dǎo)率檢測前端數(shù)據(jù)調(diào)理電路設(shè)計和 MCU 數(shù)據(jù)處理軟件，包括檢測電極、模擬數(shù)字變換、微控制器顯示等部分。而研制準確、高性能的電導(dǎo)率檢測儀表不僅有利于水質(zhì)監(jiān)測部門對用水質(zhì)量進行監(jiān)管；也有利于生產(chǎn)制水設(shè)備的單位保證產(chǎn)品質(zhì)量；還有利于水質(zhì)儀表生產(chǎn)單位提高經(jīng)濟效益，擴大我國分析儀表在國內(nèi)外的市場份額。但國內(nèi)的電導(dǎo)率儀對溫度只能進行分段象征性的補償，在實際效果、準確性和穩(wěn)定性上比之國外的儀表存在較大的差距。但是這些產(chǎn)品多多少少都存在著一些缺點。近些年，飲用水、藥用蒸餾水、工業(yè)用水需求量的急劇攀升，許多產(chǎn)品和先進技術(shù)已經(jīng)對介質(zhì)的導(dǎo)電性能提出了更加準確評價，并且對實時性、準確度等多方面提出了更高的要求。而在現(xiàn)代工業(yè)中，沒有一個工業(yè)部門是不用水的。2022屆畢業(yè)生畢業(yè)設(shè)計說明書題 目: 基于 MCU 純水電導(dǎo)率檢測裝置設(shè)計