论文题目: 烟气二氧化硫浓度智能检测仪的研制
论文类型: 硕士论文
论文专业: 控制理论与控制工程
作者: 张其武
导师: 张玉林
关键词: 二氧化硫检测,电化学,恒电位仪,循环冗余校验码
文献来源: 山东大学
发表年度: 2005
论文摘要: 二氧化硫作为主要的大气污染物之一,对环境造成严重的危害。而煤、石油等燃料的燃烧过程是排放二氧化硫的最主要的人工污染源,因此对烟气二氧化硫浓度的检测,有十分重要的意义。 本课题分析了目前有关二氧化硫浓度检测的方法及国内外烟气二氧化硫浓度检测仪的情况,以二氧化硫电化学传感器为基础,研制出一种低成本、高精度的能适应较恶劣环境的烟气二氧化硫浓度智能检测仪。本课题详细地给出了传感器的检测原理、智能检测仪的总体结构、硬件设计、软件的实现及通讯接口的设计。 本课题选用City Technology公司的三电极定电位二氧化硫传感器3SF CiTiceL。传感器输出线性直流电流信号,采用恒电位仪来控制传感器需要的定电位。因传感器的输出电流信号十分微弱,所以其恒电位控制及电流信号处理显得尤为重要,本文深入地研究了这一点。 本检测仪在硬件上由气路部分和电路部分组成。根据传感器的特点,采用双传感器气路结构,并且在气路上采用自然降温和利用气水分离器实现快速除水。系统的硬件电路设计包括二氧化硫浓度、温度、湿度检测电路;泵、阀驱动电路;通讯接口电路以及波特率、地址设置电路。以AT89C52单片机为控制器,把二氧化硫传感器的微弱电流信号,经过I/V转换、前置放大器,转换成电压信号,再经过多量程、高精度的A/D转换器,把二氧化硫浓度信号以数据的形式存入单片机中。系统不但提供了常用的RS-232/485标准接口,同时研究了V/I转换电路,设计了4～20mA的线性输出电流接口。 在软件设计部分,探讨了C语言在嵌入式系统中的应用,并充分利用了C语言丰富的库函数和强大的数据处理能力。软件主要由控制程序、数据处理和通信程序组成。本文研究了16位的循环冗余校验码CRC-CCITT在数据通信中的应用,给出了基于模2运算的查表法,实验证明:在保证了系统通信可靠性的基础上,大大提高了计算速度。 本检测仪通过屏蔽、以及硬件和软件滤波等一系列抗干扰措施来满足工业环境的使用。
论文目录:
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 二氧化硫的来源
1.2 二氧化硫的危害
1.3 二氧化硫浓度检测理论与方法
1.4 课题的来源与意义
1.5 本课题完成的主要工作
第二章 二氧化硫浓度检测的原理
2.1 电化学气体传感器检测原理
2.2 3SF CiTiceL传感器
2.2.1 从双电极传感器到三电极传感器
2.2.2 3SF CiTiceL传感器的检测原理
2.2.3 3SF CiTiceL传感器的技术说明
2.3 传感器的相关电路设计
2.3.1 恒电位仪电路
2.3.2 3SF CiTiceL传感器的工作电路
2.4 本章小结
第三章 检测仪硬件部分的设计与实现
3.1 烟气检测系统的工作原理
3.2 冷凝水对浓度测量的影响
3.3 气路系统设计
3.4 检测电路设计
3.4.1 二氧化硫浓度信号处理电路
3.4.2 相对湿度的测量
3.4.3 温度的测量
3.4.4 压力的处理
3.5 单片机系统设计
3.5.1 单片机中央处理单元
3.5.2 A／D转换器
3.5.3 外部驱动电路
3.5.4 通信波特率与仪器地址的设置
第四章 检测仪软件部分的设计与实现
4.1 单片机C语言
4.1.1 8051单片机C语言
4.1.2 Cx51编译器
4.2 控制软件设计
4.3 通信应用程序
4.4 循环冗余校验码在系统通信中的应用
4.4.1 循环冗余校验码的基本原理
4.4.2 按字节计算的循环冗余校验码
4.4.3 基于查表法的循环冗余校验码的实现
第五章 检测仪的通讯接口
5.1 串行通讯接口RS-232、RS-485
5.1.1 RS-232接口
5.1.2 RS-485接口
5.2 标准电流(4mA～20mA)接口的设计
5.2.1 AD694的应用
5.2.2 接口具体设计
第六章 抗干扰措施
6.1 硬件看门狗
6.1.1 上电复位
6.1.2 低电压检测
6.1.3 看门狗定时器
6.2 软件滤波算法
结束语
附录 单字节的CRC-CCITT码表
参考文献
致谢
攻读硕士学位期间发表的论文
发布时间: 2005-10-17
参考文献
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