一款多功能环保检测仪的设计

[摘要] 本文较为详细地介绍了一款多功能环保检测仪的设计发法,对其软件及硬件的功能和结构给出了具体的说明,整个设计比较完整,完全具有可行性、实用性

[关键词]多功能检测仪 软件功能设计 硬件结构及功能

环保问题历来是普遍受到全世界重视的主要问题之一,直接关系到我们人类的生存与发展。能够及时发现我们周围环境中存在的问题是保护我们生存环境的首要前提,于是对环境各个方面监测、检测、分析也就成为了我们的重要任务。不同方面的环保监测使用不同的检测仪器,我门这里介绍的这款仪器适合于对重金属等的检测。

一、系统软件设计

系统整体结构功能:

软件整体设计过程中一方面要明确系统的主要功能模块,另一方面要对系统各个功能模块的展开提出纲要。

主系统进入过程:

系统二级菜单结构或说明:

文件

新建文件 -> 送检单位管理文件 > 编辑窗口

打开文件-> 选择文件类型打开后可以查看并编辑 -> 浏览、编辑窗口

导入文件-> 把备份的数据文件、参数设置文件、曲线文件等恢复到系统中 -> 向导方式

导出文件-> 当系统需要重新安装或出现问题时,可以自动把数据文件、参数设置文件、曲线文件等备份出来 -> 向导方式

文件管理-> 可以选择按类型单个或成批删除、复制等方法处理文件 -> 多功能文件管理窗口

数据结果分析 -> 数据统计、分析、汇总、报表打印输出等,带有菜单 -> 综合界面

退出系统 -> 复位系统(如关闭元素灯等)、保存数据、退出系统 -> 显示复位进度

分析参数

调入分析参数文件 -> 每次设置新的分析参数都将提示以某个文件名可以进行保存,可以在这里直接调用 ->显示浏览窗口

调入默认分析参数-> 设备出厂时对每种原子化器带有一个标准的分析参数文件,该文件用户不能改写,只能调用

设置新的分析参数-> 进入分析参数设置界面,该界面显示当前压力等数值和元素灯符号,可以激活个性化元素周期表来选择元素,所有设置完成后激活点火图标(火焰原子化器),标准样品浓度输入在该页面直接显示 -> 仪器条件、测量条件采用书签方式切换显示输入。

工作曲线

调入曲线文件 -> 选择曲线文件直接调入作为当前样品测量的工作曲线 -> 选择文件系统窗口(有路径默认),选择后系统栏有显示当前工作曲线文件名

修改工作曲线 -> 打开现有曲线文件,对其参数进行修改后再保存 -> 曲线编辑界面

建立工作曲线 -> 建立工作曲线界面

样品测量

开始样品测量 -> 根据参数文件和工作曲线文件进入样品测量界面

技术指标

波长精度 ->执行操作,显示进度,获得的检测数据与标准的数据对应显示比较,可以给出提示或说明。

系统分辨率 -> 执行操作,显示进度,以图形及数字方式报告结果

稳定性测试 -> 执行操作,显示结果

特征浓度 -> 执行操作,显示结果

检出极限 ->执行操作,显示结果

检测系统硬件 -> 可以选择检测的部分(一项或多项),检测过程中动态显示进度及结果

系统设置

设置默认打印机 > 打印机设置

改变原子化器 > 以画面形式显示可选的原子化器,选择后系统将重新初始化

设置默认系统文件 -> 可以选择系统个性化默认的参数文件、曲线文件等

操作员管理 -> 文件编辑窗口,可以增加、删除、修改操作员和口令以及权限

窗口管理

系统将根据需要建立MDI类型窗口,该菜单项是针对多个MDI类型窗口打开时的管理

帮助

该项为系统辅助功能项

注: [1]…:表示需要有显示的界面

[F1]…:表示需要建立的系统文件

 系统建有两种语言的菜单和帮助(英语、简体中文),可以切换,

 系统带有与硬件设备唯一对应序列号

系统自动以特定文件保存设备运行(加电)总时间及启动次数

二、系统硬件设计

三、硬件选用的部分器件介绍

围绕软件所具有的数据采集等于外设相关的功能,硬件设计就很具体了。这里介绍一下硬件设计中的比较重要的部分器件以及相关功能。

系统采用双uPU方式工作,其中主控制器为C8051F020,辅助控制器为C8051F005,这两款微控制器都是Cygenal公司生产的高效混合信号型uPU,抗干扰能力强、速度快、内部资源丰富;采用JTAG接口的仿真方式,非常方便程序的在线修改。都带有内部A/D和D/A转换器以及内置电压比较器和基准电压,使用非常方便。C8051F020为100脚封装,提供有大量可供使用的I/O端口。

在对主检测进行采样设计时,我们选用了高精度的16位并行A/D转换器MAX1165,既保证了转换精度又能够做到高速采样。其他部分的采样我们直接使用了C8051F020自带的8路12位A/D转换器,非常方便。

在对主检测控制部分我们选用了具有I2C总线接口的高精度16位D/A 转换器DAC8571,而C8051F020本身就带有I2C接口,所以使用起来也很容易控制。

系统在与计算机接口部分我们采用设计了标准的RS232接口,为了方便使用,又采用CP2101芯片设计了USB to UART转换接口,大大提高了系统的通用性和灵活性。

参考文献:

[1]李华. MCS-51系列单片机实用接口技术[M],北京:航空航天大学出版社,1999.8

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[3]马忠梅马岩张凯籍顺心. 单片机的C语言应用程序设计[M],北京:航空航天大学出版社,1997.3

[4]杨振江杜铁军李群. 流行单片机实用子程序及应用实例[M],西安:西安电子科技大学出版社,2002.7

[5]郑成荣曾凡奎曹恒蒋雯. Delphi运行时间库RTL和组件库VCL技术参考[M].北京:人民邮电出版社,1999.1

[6]张龙卿. Delphi 6.0数据库深入编程技术[M],北京:希望电子出版社,2002.1