基于C8051F020 单片机的浊度仪研制

　　3 浊度仪的软件设计

　　该浊度仪的软件系统主要包括数据采集、数据处理、数据显示、按键处理、通信等。软件设计的最关键部分是数据处理部分, 包括浊度标定、软件滤波 、温度补 偿等。主程序框图如图4 所示:

　　3.1 标准液的配置

　　浊度的国际单位标准是 NTU, 为使浊度测量的数据具有统一标准, 使用目前国际上广泛采用的福尔马肼(Formazin) 溶液,即由化学药品硫酸肼、六次甲基四胺加双蒸水配置而成。

　　3.2 数据处理

　　软件滤波采用中位值平均滤波法, 相当于中位值滤波法和算术平均滤波法的结合。

　　由于光电池的短路电流随着温度上升而缓慢增加, 由于水温随着天气的变化而变化进而影响到最终浊度值的变化, 因此应考虑进行适当的补偿。在此, 以用福尔马肼(Formazin) 溶液在水温 20℃下测量的浊度为基准, 不同水温不同浊液时通过实验做了相应的补偿。

　　现仅以20～25℃为例给出相应的浊度- 电压值( 表1) 和在oring 软件画的拟合折线图( 图5), 图中线段自左向右分别是20℃、21℃、22℃、23℃、24℃、25℃下的输出电压值和浊度的函数关系。其中横坐标表示电压值, 纵坐标表示浊度值。

　　由于测量误差的存在, 加之浊度测量原理结论( 见1) , 使得三个测量点连线并非严格线性关系( 如图5) , 因此再运用最小二乘法拟合不同温度下的浊度直线, 写入单片机程序中, 在不同温度下的测量通过查找相应的直线便能得到相应的浊度值。

　　4 结论

　　仪器标定后投入运行, 抗干扰能力强, 测量结果稳定, 线性误差±2%NTU。采用 C8051F020 单片机使得仪器省去了A/D 转换模块, 结构简单, 可以方便的用于水质检测领域, 具有良好的应用背景。

　　本文作者创新点: 采用了高性能的完全集成的混合信号系统级芯片 C8051F020 单片机作为控制器, 使得浊度仪结构简单, 可靠性高; 在软件编程中进行温度补偿, 使得测量更精确。

　　经济效益:9000 万元 数据来源:江苏省科技计划项目任务书。研究方法: 利用先进的电子技术、计算机技术、控制技术和通讯技术形成集多参数的测量控制及有线或无线通讯功能于一体的总线化智能多参数高精度检测与控制仪表多参数分析测控仪。

　　参考文献

　　[1]高平.水下散射式在线浊度测量仪.实用测量技术,2001(5):14-32

　　[2]宋启敏，陆明刚.水的浊度测量.上海大学学报(自然科学版)，1997,3(1): 93- 97

　　[3] 鲍可进.C8051F 单片机原理及应用 中国电力出版社2006，1：13- 291

　　[4]贾小平等.基于 C8051F020 的遥控机器人平台控制系统设计微计算机信息，2006，22(1- 2)：224- 226

　　[5]张道德.基于红外线的数字式浑浊度传感器的设计[J].光电子技术,2004，24(4):246- 256