基于C8051F020芯片的总磷在线自动分析仪方案简介(3)

综上所述，C8051F020是一种集成度高、功能强大的单片机芯片，非常适合于要求速度快、可靠性高、扩展功能强和节电的应用系统。

3 总磷在线自动分析仪设计

磷系药剂(以有机磷酸盐为主体的药剂)以其具有良好的缓蚀阻垢性能和低污染排放，而在工业水处理中被广泛采用。由于磷系药剂的种类繁多，且有机磷成分难于直接测量，因此，开发总磷在线分析仪可节能节水、降低污染、提高效率，具有明显的经济效益和社会效益。采用UV-光催化及氧化法提高有机磷在水中的分解并监测其分解水样，以实现定量分析的系统结构。

本仪器以C8051F020为核心，外围扩展了数据存储器AT45DB081、时钟芯片 DS1687、数字温度传感器DS18B20、智能液晶和键盘等，它们主要用于完成信号的采集、按键扫描、液晶显示和报警、温度检测、工业标准信号输出、控制阀门的开关和各种光源指示等功能。

数据存储器AT45DB081(SPI串行接口)的存储容量为8MBit，可以存储一年的测量数据;时钟芯片DS1687(8位并行接口)可以自动更新年、月、日、时、分、秒，用以完成仪器的自动标定功能;数字温度传感器DS18B20(单总线接口)用于监测溶液的温度，以保证液体恒温，加快化学反应速度，减小测量周期，提高仪器测量的重现性和稳定性;智能液晶(UART串口通信)和按键则用于完成人机对话功能，形成良好的人机界面。

该仪器用到的I/O口有40多个，可用于控制各个阀门和各种光源的开关、键盘输入和DS1687的扩展等，而C8051F020有64根I/O口线，因此可完全满足需要。

利用该硬件电路配以完善的软件设计可以实现：键盘操作、液晶显示、数据采集及检测、数据输出、报警光源控制和搅拌器的控制。图3是仪器系统的工作主流程框图。在仪器开启时，程序首先进行初始化自检和设置中断入口地址，然后刷新液晶显示屏，读出DS1687的时钟信号并将显示初始浓度值“0. 000mg/L"送到显示屏。开启控制阀，注入被测水样对分解测量杯进行预清洗1分钟，再通过中断响应判断有无键按下。若无键按下，则调用分析子程序以完成一个周期内的操作，并将计算结果送液晶显示器显示，同时将其输C8051F020的D/A口作为现场标准信号，最后将测量结果存储到 AT45DB081作为历史记录保存。一个周期测量完毕后，程序返回下一个测量周期。

4 结束语

由于该总磷在线自动分析仪利用了 C8051F020的D/A转换、A/D转换、UART和SPI串行通信等多种增强功能，因此，仪器结构紧凑，设计简化。同时由于该总磷在线自动分析仪集恒温、分解、测量、控制于一体，因而大大简化了化学分析流程，提高了在线分析的检测速度和稳定性，取得了良好的应用效果。