溶液状态监测系统

论文总字数：21677字

摘 要

本论文的主要目的是用自行设计的溶液状态监测系统，对流动液体的状态（包括pH值，液体压力压，流量等信息）进行监测。

整个系统的硬件部分是由pH传感器，压力变送器和流量脉冲信号传感器和STC89C54RD 单片机组成，文中对三种传感器的基本原理做了简要的介绍，设计了pH传感器和压力变送器的信号处理电路。软件方面首先介绍了pH值和压力值的A/D转换过程，然后设计利用外部中断对流量传感器所产生的脉冲信号进行测量，接着又对A/D转换后的数据和脉冲频率值做数学处理，最终得到pH值，压力和流量的准确信息。之后将所得到的数据通过USB接口传输给上位机，上位机是通过LabVIEW软件进行编程，通过VISA驱动程序对USB接口的数据进行采集，设计一个可视性较好的界面，最终完成数据的显示及分析。

关键词：溶液状态，压力，pH值，流量，单片机，LabVIEW

solution status monitoring system

Abstract

The main goal in the passage is using the self-designed solution status monitoring system to monitor the status of flowing solution.

The hardware part of is consists of pH sensor, pressure transmitter, flow pulse sensor and STC89C54RD Single Chip Microcomputer. In the passage, the fundamental principles of the three kinds of sensors are briefly introduced. And we designed the signal circuit of pH meter and pressure transmitter. In the part of the software, firstly we introduced the A/D conversion process of pH sensor and pressure transmitter, secondly we measured the pulsing signal which produced by flow sensor using external interrupt of SCM. And then using mathematics method to processing this data, and finally get the accurate information of these sensor. After this we transmit the data to upper monitor by USB interface. The upper monitor is programed by the software LabVIEW. The data of USB interface is collect by VISA, and using LabVIEW we designed a good interface, and we completed data display and analysis.

KEY WORDS: Solution state，Pressure，pH，Flow，SCM，LabVIEW

目录

摘 要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 研究背景 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 论文主要目的 2

1.4 论文结构安排 2

第二章 传感器介绍及电路设计 4

2.1 pH值传感器 4

2.1.1 pH传感器简介 4

2.1.2 pH传感器信号处理电路设计 5

2.1.3 可行性分析 5

2.2 压力变送器 6

2.2.1 压力变送器简介 6

2.2.2 变送器信号处理电路设计 7

2.2.3 可行性分析 7

2.3 水流量传感器 8

2.3.1 水流量传感器简介 8

2.3.2 水流量信号处理电路 8

2.4 本章小结 9

第三章 单片机软件设计 10

3.1 单片机及相关软件简介 10

3.2 软件整体设计 10

3.3 A/D转换模块 10

3.3.1 PCF8591芯片简介 11

3.3.2 A/D转换程序设计 12

3.4 脉冲信号测量设计 13

3.4.1 外部中断简介 13

3.4.3 脉冲测量程序设计 14

3.5 数据处理程序设计 15

3.5.1 数据显示方法简介 15

3.5.2 数据处理程序 15

3.6 本章小结 17

第四章 上位机程序设计及系统性能分析 18

4.1 数据采集方法及LabVIEW简介 18

4.2 基于LabVIEW的显示界面编程 19

4.3 pH值测量及性能分析 20

4.4 压力测量及性能分析 20

4.5 流量测量及性能分析 21

4.6 本章小结 21

第五章 总结与展望 22

5.1 总结 22

5.2 展望 22

参考文献 23

致谢 24

1. 绪论

1.1 研究背景

溶液是我们现实生活中最常见的一种物质，对其状态的监测以及学会控制其状态对我们有很大的帮助。在医学方面，尤其是临床医学和制药学，利用特定溶液对药物进行保存，或者为研制药物提供特定的环境非常关键。因此溶液状态监测系统的研制对器官保存、生物制药等领域有着至关重要的作用，有效的帮助解决了生物医学方面的很多问题。在农业系统中，利用溶液状态监测系统，可以对水流状态进行实时监测，有利于及时对农业活动做出改变方案。在其他方面，比如工业系统中，对溶液信息有一定的了解，可以有效的提高生产速率。

另外，在溶液状态监测系统中，对于流速和压力的控制液有助于避免保存物体的变质等。其中由于超声流量计响应快、成本低等优势，已经成为应用最为广泛的流量计；同时MEMS系统在生物医学等方面得到了广泛应用，其中包括制造药物输出系统，如微泵、微阀、药物喷雾器等，而对于血液压力、含糖量检测的传感器以及可以直接植入人体内部的微型传感器等也在进一步研究中。

目前的溶液监测装置都比较有针对性，主要是对一种状态进行测量，本文设计了一个综合性的溶液监测系统，目的在于对溶液的多种状态进行实时监测，相比于其他系统，可以得到的状态信息更多，对实验研究更有价值。

1.2 国内外研究现状

溶液状态监测系统有多种，杨坚^[1]等人设计了一种溶液状态监测系统，从溶液和晶体方面来对水垢进行分析。黄跟平^[2]等人利用测量液压的设备设计了一种对油液状态监测的系统。孙悦^[3]等人利用MIE光散射原理设计了一套监测装置，对液态CO—液氮—石墨混合体系进行了监测。

本文中设计的溶液状态监测系统又与以上几种不同，主要是利用了下述几种传感器。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：21677字