中央处理系统的研究 ——海水多种有机污染物现场光学分析仪

论文摘要

随着海洋的加剧开发,海洋污染越来越严重,有机物是其重要污染源。海洋有机污染物监测是海洋环境监测的重要部分之一,我们开发的海洋多种有机污染物现场光学分析仪实能同时测量多种有机污染物（叶绿素-a、酚、黄色物质、石油）,真正实现了现场、实时、连续测量,测量达到了国际水平。在原理样机的基础上,我们采用国内比较先进的微电子技术,采用了成熟的屏蔽技术,选用可靠性更高的电子元器件设计和改进了仪器的主控电路板。本文将致力于研究以W78E516BP为中心的主控电路板的设计和研究,主要包括:电源电路设计,时钟电路设计,光栅步进电机驱动电路设计,荧光步进电机驱动电路设计,光源电源电路设计,打印机电路设计,液晶显示电路设计,数据存储电路设计,键盘电路设计,串口电路设计等;系统驱动软件设计和上位机人机界面设计。设计出的仪器拥有良好的人机界面,通过控制面板的键盘,可以方便的控制仪器和调整各项仪器参数,测试结果通过LCD显示,可以脱离电脑独立工作,也可以通过串口和计算机相连,测试数据通过电脑显示。为了使整个系统具有很强的抗干扰和噪声能力,能够在恶劣的海上环境下长期和可靠的运行,本系统从硬件和软件两方面出发尽可能提高系统的可靠性。硬件可靠性主要从芯片选型、电路设计、布局布线、隔离电路板模块、屏蔽数据总线等方面考虑;软件的可靠性主要通过模块化编成和较好的异常化处理等方面保证。实验结果表明:各项指标基本达到了设计要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 课题来源与意义
• 1.2 当前研究现状
• 1.3 海水多种有机污染物现场光学分析仪系统概述
• 1.3.1 仪器的测量原理
• 1.3.2 工作原理
• 1.3.3 系统构成
• 1.3.4 仪器的工作流程
• 1.4 本论文的主要研究内容和创新点
• 1.5 课题研究中的关键技术
• 2 系统设计方案
• 2.1 系统要求
• 2.2 步进电机带动光栅的设计方案
• 2.2.1 步进电机工作原理
• 2.2.2 步进电机控制系统的原理
• 2.2.3 光栅的终端设计方案
• 2.3 数据通讯的设计方案
• 2.3.1 RS232总线接口
• 2.3.2 RS485总线接口
• 2.3.3 上位机输出终端设计
• 2.3.4 主从单片机间数据通讯设计
• 2.4 数据存储设计方案
• 2.5 看门狗电路的设计方案
• 2.6 液晶实时显示输出终端
• 2.7 打印机输出终端
• 2.8 键盘与单片机接口的设计方案
• 2.9 进样泵和清洗泵的设计方案
• 2.9.1 光电隔离技术
• 2.9.2 继电器输出接口技术
• 2.9.3 进样泵和清洗泵的控制方案
• 2.10 单片机控制系统结构框图
• 3 器件选型及硬件电路设计
• 3.1 关键器件
• 3.1.1 单片机W78E516BP
• 3.1.2 42BY06
• 3.1.3 MC3479
• 3.1.4 时钟模块
• 3.1.5 SN75LBC184
• 3.1.6 存储器模块
• 3.1.7 X5045
• 3.1.8 图形液晶显示模块MGLS-160128
• 3.2 硬件电路设计
• 3.2.1 电源电路设计
• 3.2.2 静态数据缓冲电路设计
• 3.2.3 步进电机控制系统电路设计
• 3.2.4 通信串口电路设计
• 3.2.5 时钟电路设计
• 3.2.6 数据存储电路设计
• 3.2.7 看门狗电路硬件电路设计
• 3.2.8 液晶显示电路设计
• 3.2.9 进样泵和清洗泵控制电路
• 3.2.9 键盘电路设计
• 3.2.10 打印机电路设计
• 3.2.11 各器件的逻辑控制设计
• 3.3 电路板的PCB设计
• 3.3.1 PCB过孔设计技术
• 3.3.2 PCB布线技术
• 3.4 抗干扰技术
• 3.4.1 干扰因素分析
• 3.4.2 抗干扰措施
• 4 系统功能的软件设计
• 4.1 中央处理系统软件设计
• 4.1.1 数据传输子程序设计
• 4.1.2 数据处理子程序
• 4.1.3 控制步进电机的子程序
• 4.1.4 键盘扫描子程序
• 4.1.5 主程序设计
• 4.1.6 液晶界面的设计
• 4.2 开发工具的选择
• 5 系统测试与系统安装
• 5.1 系统测试与实验
• 5.1.1 荧光定性检测实验
• 5.1.2 苯酚系统定量测试与实验
• 5.1.3 石油系统定量测试与实验
• 5.1.4 黄色物质系统测试与实验
• 5.1.5 实验小结
• 5.2 系统安装要求
• 6 课题总结与展望
• 7 结束语
• 参考文献
• 个人简历
• 硕士期间发表论文情况
• 致谢
• 附图