基于虛擬儀器的濁度測試系統的設計方案

　　0引言

　　濁度是工業(yè)水處理(除鹽水)檢驗水質(zhì)要求的一個(gè)重要參數，對除鹽水的水質(zhì)要求較高。目前，濁度的測定大部分都是停留在傳統儀器的模式下，沒(méi)有擺脫獨立使用，手動(dòng)操作的模式。隨著(zhù)科技的迅猛發(fā)展，計算機強大的處理能力，虛擬儀器在測定系統中正被廣泛采用，它可以利用虛擬儀器的多面板能滿(mǎn)足多功能的測量要求，同時(shí)提高檢測的精度和可靠性；利用虛擬儀器良好的人機交互性和在線(xiàn)幫助功能使測量具有很大的靈活性，操作簡(jiǎn)便。將測試結果圖形化形式顯示出來(lái)，使測試的結果更加直觀(guān)明了；隨著(zhù)計算機網(wǎng)絡(luò )的發(fā)展，虛擬儀器還能滿(mǎn)足今后更多功能的擴展和網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)的要求?；诖嗽O計了基于虛擬儀器的濁度測試系統，利用LabVIEW圖形化的編程語(yǔ)言和編程環(huán)境，實(shí)現了對濁度數據的顯示、標定和報警等功能。

　　1系統的硬件設計

　　1．1測量電路的設計

　　中央處理器采用C8051F020。C8051F單片機是完全集成的混合信號系統級芯片(SoC)，具有與8051兼容的高速CIP-51內核，與MCS-51指令集完全兼容。片內集成了數據采集和控制系統中常用的模擬、數字外設及其他功能部件，內置FLASH程序存儲器、內部RAM。C8051F單片機還具有片內調試電路，通過(guò)4腳的JTAG接口可以進(jìn)行非侵入式、全速的在線(xiàn)系統調試。放大后的信號由C8051F020內的交叉開(kāi)關(guān)選通，調節增益后送ADC0進(jìn)行A／D轉換并存儲。

　　1．1．1主控制板電路

　　主控制板電路實(shí)現數據的采集、存儲、處理和輸出功能。它由C8051F020單片機處理電路、傳感和模擬信號處理電路、AT45DB081數據存儲電路、DS18B20溫度監控電路、RS232通信電路、液晶顯示和鍵盤(pán)電路、報警電路、標準4～20mA工業(yè)信號輸出電路幾部分構成。濁度儀的核心控制器件是Cygnal公司新出產(chǎn)的混合信號系統級單片機C8051F020。在一個(gè)標準的8051中，除MUL和DIV以外所有指令都需要12或24個(gè)系統時(shí)鐘周期，并且通常最大系統時(shí)鐘頻率為12MHz。而對于CIP-51內核，70％的指令執行時(shí)間為1或2個(gè)系統時(shí)鐘周期，沒(méi)有執行時(shí)間超過(guò)8個(gè)系統時(shí)鐘周期的指令?？梢?jiàn)C8051F020單片機的指令執行速度是標準8051單片機的10倍，因此測量時(shí)間非常短，可以滿(mǎn)足在線(xiàn)實(shí)時(shí)測量的要求。該單片機片內集成了Cygnal公司獨創(chuàng )的CIP-51的CPU內核，指令系統與MCS-51完全兼容。它具有如下特點(diǎn)：集成度高、抗干擾能力強、速度高、可靠性高、擴展功能強等。本儀器中選用C8051F020單片機，可以使電路在設計上結構緊湊，并能夠提高儀器的抗干擾能力。C8051F020的原理圖如圖1所示。