新一代简易型原子吸收分光光度计测控系统软硬件模块化设计

　　0　引　言

　　原子吸收分光光度计(AAS)是迄今为止元素分析领域应用最广泛的分析仪器之一,我国已有30多年的生产原子吸收分光光度计的历史。由于原有的简易型原子吸收分光光度计开发较早,使用的部分元器件被淘汰、本身操作复杂、成本高等原因导致生产日益困难,而且国内还有一部分用户需要这种简易的原子吸收分光光度计。在原有的GGX-5简易型原子吸收分光光度计的基础上,采用新技术、新思路、新产品设计了新一代GGX-5简易型原子吸收分光光度计。

　　1　测控电路设计

　　1·1　控制核心

　　采用Intel8031作为核心控制单元,27C256作为代码存储区,28256作为扩展数据区。这一部分控制各个执行机构的工作、数据采集、数据存储、数据输出等。

　　1·2　V/F转换电路

　　由于从光电倍增管输出的电信号比较弱且从光电倍增管到测控板的距离比较长,如果以模拟信号进行传输会导致噪声大,影响系统的精度。采用V/F转换可以提高系统的抗干扰能力适用于远距离传输,同时可以获得比同等测量精度的A/D转换器更高的性价比。基本结构图如图1所示。

　　增管的输出放大电路及V/F转换电路如图2。该芯片是电流驱动转换器,其中电阻R43采用高精度金属膜电阻,R30,R31,R39,R40为转换器提供一个小的偏置电流。克服了V/F转换存在死区的问题。

　　1·3　计数电路

　　V/F转换输出信号到控制板上,在早期的仪器中都采用8253完成计数。现采用Lattice公司的ispLSI1032E设计一个16位的定时器及其它功能。ispLSI 1032E有64个I/O单元,每一个单元对应一个I/O脚。每个I/O单元都可以独立编程为组合输入,寄存输出,锁存输入、输出或带有三态控制的双向I/O脚,信号电平与TTL电平兼容。

　　ISP技术具有对器件、电路板或整个电子系统的逻辑和功能随时进行组态或重组能力的最新技术。它消除了传统的PLD的某些限制和连接弊端,有利于在板和系统设计、制造与编程,可以在电路板上留一个五芯电缆的接口,通过ISP编程电缆一端接PC的并口,一端接到电路板上的ISP接口,运行开发软件,可以在系统工作过程中,随时根据需要改变电路的逻辑功能,在不改变硬件电路的情况下,实现系统的升级换代。具体操作见参考文献[4],此处不详述。采用ispLSI 1032E不仅取代了部分被淘汰的器件,同时使系统的维护、升级更加方便。

　　1·4　输入模块

　　输入键盘采用PC/XT标准键盘,它是一种非编码键盘,按键采用电容开关,由内部的单片机执行键盘扫描程序,通过一根螺旋形5芯电缆与主机相连,当键按下时,单片机向键盘接口输送与按键位置相对应的接通扫描码,当键松开时,产生断开扫描码。键盘接口如图3所示,相应的键盘扫描码通过数据线