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C8051F020單片機在總磷在線(xiàn)自動(dòng)分析儀中應用
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時(shí)間：2016-12-02
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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新型C8051F020單片機把單一的引腳復位發(fā)展成多源復位，包括上電復位、掉電復位、外部引腳復位、軟件復位、時(shí)鐘丟失檢測復位、比較器0復位、WDT復位和外部CNVSTR引腳復位等。眾多的復位源為保障系統的安全、操作的靈活性和系統的零功耗設計等帶來(lái)了極大的好處。C8051F020完善的時(shí)鐘系統能夠在滿(mǎn)足相應速度的前提下可使平均時(shí)鐘頻率最低，而多復位源則可使系統在掉電方式下隨意喚醒。
C8051F020片內配置了標準的／JTAG接口(IEEEll49．1)。在上位機軟件的支持下，通過(guò)串行的JTAG接口可直接對安裝在最終應用系統上的單片機進(jìn)行非侵入式、不占用片內資源、全速在線(xiàn)系統的調試。該調試系統支持觀(guān)察和修改存儲器和寄存器，同時(shí)支持斷點(diǎn)、觀(guān)察點(diǎn)、單步運行及停機命令。 在使用JTAG接口進(jìn)行調試時(shí)，所有的模擬和數字外設都可全功能運行。不但如此，C8051F020的JTAG邏輯還可為在系統測試提供邊界掃描功能。通過(guò)邊界寄存器的編程控制可以對所有器件引腳、SFR總線(xiàn)和I/O口的弱上拉功能實(shí)現觀(guān)察和控制。
綜上所述，C8051F020是一種集成度高、功能強大的單片機芯片，非常適合于要求速度快、可靠性高、擴展功能強和節電的應用系統。
3 總磷在線(xiàn)自動(dòng)分析儀設計
磷系藥劑(以有機磷酸鹽為主體的藥劑)以其具有良好的緩蝕阻垢性能和低污染排放，而在工業(yè)水處理中被廣泛采用。由于磷系藥劑的種類(lèi)繁多，且有機磷成分難于直接測量，因此，開(kāi)發(fā)總磷在線(xiàn)分析儀可節能節水、降低污染、提高效率，具有明顯的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。采用UV-光催化及氧化法提高有機磷在水中的分解并監測其分解水樣，以實(shí)現定量分析的系統結構如圖2所示。
本儀器以C8051F020為核心，外圍擴展了數據存儲器AT45DB081、時(shí)鐘芯片DSl687、數字溫度傳感器DSl8B20、智能液晶和鍵盤(pán)等，它們主要用于完成信號的采集、按鍵掃描、液晶顯示和報警、溫度檢測、工業(yè)標準信號輸出、控制閥門(mén)的開(kāi)關(guān)和各種光源指示等功能。
數據存儲器AT45DB081(SPI串行接口)的存儲容量為8MBit，可以存儲一年的測量數據；時(shí)鐘芯片DSl687(8位并行接口)可以自動(dòng)更新年、月、日、時(shí)、分、秒，用以完成儀器的自動(dòng)標定功能；數字溫度傳感器DSl8B20(單總線(xiàn)接口)用于監測溶液的溫度，以保證液體恒溫，加快化學(xué)反應速度，減小測量周期，提高儀器測量的重現性和穩定性；智能液晶(UART串口通信)和按鍵則用于完成人機對話(huà)功能，形成良好的人機界面。
該儀器用到的I／O口有40多個(gè)，可用于控制各個(gè)閥門(mén)和各種光源的開(kāi)關(guān)、鍵盤(pán)輸入和DSl687的擴展等，而C8051F020有64根I／O口線(xiàn)，因此可完全滿(mǎn)足需要。
利用該硬件電路配以完善的軟件設計可以實(shí)現：鍵盤(pán)操作、液晶顯示、數據采集及檢測、數據輸出、報警光源控制和攪拌器的控制。圖3是儀器系統的工作主流程框圖。在儀器開(kāi)啟時(shí)，程序首先進(jìn)行初始化自檢和設置中斷人口地址，然后刷新液晶顯示屏，讀出DSl687的時(shí)鐘信號并將顯示初始濃度值"0．000mg／L"送到顯示屏。開(kāi)啟控制閥，注入被測水樣對分解測量杯進(jìn)行預清洗1分鐘，再通過(guò)中斷響應判斷有無(wú)鍵按下。若無(wú)鍵按下，則調用分析子程序以完成一個(gè)周期內的操作，并將計算結果送液晶顯示器顯示，同時(shí)將其輸送到C8051F020的D／A口作為現場(chǎng)標準信號，最后將測量結果存儲到AT45DB081作為歷史記錄保存。一個(gè)周期測量完畢后，程序返回下一個(gè)測量周期。
4 結束語(yǔ)
由于該總磷在線(xiàn)自動(dòng)分析儀利用了C8051F020的D／A轉換、A／D轉換、UART和SPI串行通信等多種增強功能，因此，儀器結構緊湊，設計簡(jiǎn)化。同時(shí)由于該總磷在線(xiàn)自動(dòng)分析儀集恒溫、分解、測量、控制于一體，因而大大簡(jiǎn)化了化學(xué)分析流程，提高了在線(xiàn)分析的檢測速度和穩定性，取得了良好的應用效果。
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