基于ADμC812的新型智能酸度计的研制

　　1　引　言

　　ADμC812是由美国AD(Analog Device)公司推出的高性能微转换器。它将12位高性能的自校准8通道的模/数转换器(ADC)、双数/模转换器(DAC)和8位可编程微控制器(MCU)集成在一个芯片上,构成了一个完整的12位数据采集系统。此外,该芯片还带有加密功能的8 kb闪速/电擦除程序存储器、640 b的闪速/电擦除数据存储器、256b的数据SRAM。片内微控制器具有支持看门狗定时器、电源监控和ADC的DMA功能。32条可编程I/O口、I2C兼容口、SPI和标准的异步串行(UART)接口,可满足多处理器通讯和扩展输入/输出的需要。控制转换器的静态CPU标准、等待和掉电模式等特性,可用于低功耗的应用场合。ADμC812的应用开发比较方便,可通过编程器,也可以通过PC机的串行口直接加载程序对芯片编程。

　　相比于国内外已研制出的不同类型和不同档次的智能酸度计,我们采用ADμC812研制开发的新型智能酸度计具有以下特点:

　　(1)可实时监测多份水样的pH值,氧化还原电位和温度等参数,并对pH值进行自动温度补偿。

　　(2)具有自动存贮当前时刻所测pH值数据功能,可在掉电情况下,保证多年所测的pH值数据不丢失。

　　(3)从软件上实现酸度计的多点定位,斜率调节和等电势调节。

　　(4)具有pH值上、下限设置,故障检测,超限自动报警功能。

　　(5)具有4~20 mA或0~10 mA的标准信号输出和报警接点开关信号输出。

　　(6)具有时间显示和时间接点信号输出功能;具有历史纪录管理功能。

　　(7)菜单选择、操作向导采用图形液晶显示,方便直观。

　　(8)可通过RS232/RS485实现与计算机数据通信和传输,具有在线调试和下载功能,对软件系统修改、升级和对系统功能扩展很容易。

　　2　智能酸度计的测量原理

　　该新型智能酸度计的传感器选用复合pH电极(由pH信号电极和参比电极组成),其电位是pH的函数,关系式符合能斯特(Nernst)方程,即:

　　因此,要测量溶液中的酸度(pH值),只要测定复合pH电极的信号电极和参比电极的电位差E,便可以相应地计算出溶液的酸度。由于pH电极内阻一般很高(103~109Ω),要求采用高输入　　阻抗的测量电路。此外,电极电位E会随待测溶液温度而改变,故此,必须有精确的温度补偿电路,才能保证仪表的测量精度。

　　3　系统硬件电路的设计

　　3.1　总体电路

　　如图1所示,该智能酸度计的系统控制电路是以ADμC812为核心进行扩展的,扩展电路由pH值测量电路,温度测量电路,32 kb外部数据存储器的扩展电路,打印、显示电路,键控、中断电路,V/I转换电路,数据传输电路和串行下载电路等组成。