便携式二氧化硫检测仪

　　1　功能简介及总体方案

　　1.1　功能简介

　　本仪器具备如下功能: (1)能够实时监测烟道内温度、静压和二氧化硫的体积浓度、质量浓度; (2)长时间保存测试数据,并能够随时对测试数据进行查询;(3)大屏幕液晶实时显示,界面为全中文显示,配合标准键盘操作,人机对话界面友好; (4)便携式设计,可以通过RS232串口和PC机通信,并有日历/时钟及打印功能; (5)如果条件允许,可以在现场利用单片机和PC机串口通信的功能,将单片机对A/D采样的数据直接由串口发送给PC机,然后由PC机对数据进行存储、分析和处理。

　　1.2　总体方案

　　根据上述功能以及对测试精度的要求,该仪器由单片机基本单元、数据采集单元、液晶显示接口、键盘接口、时钟电路、通信接口和打印接口等组成。在测试界面,由CPU控制A/D芯片采集传感器送来的电信号,把数据送给外扩的大容量存储器进行存储,并在液晶显示器上显示测量结果。结合查询界面,随时对测试结果进行查询和打印;在校准界面,对显示参数进行校准;在标定界面,由专业人员对仪器的出厂参数校准;在传送数据界面(测试过程中直接和PC机连接),此时单片机只是完成数据采集和上传数据的功能,计算、显示、存储等均由PC机完成。

　　2　系统硬件的实现

　　系统的硬件原理框图如图1所示。

　　2.1　单片机基本单元

　　P80C552是PHILIPS公司采用CMOS工艺生产的一种符合工业标准的高性能微控制器,是80C51系列微控制器的改型,除了能提供80C51标准的功能以外,还能提供其他多种的专用功能,因而特别适用于仪器仪表、工业控制等实时应用领域。P80C552的硬件资源中有5个8位I/O口,一个监视定时器,不必外扩I/O口。同时为了存储测试数据,并且数据断电后不丢失,扩展了一片W29C020CFLASH芯片,因其容量为256KB,需要18根地址线而80C552只有16根地址线,于是利用P1.1和WR信号经过或非门控制74HC573;使用时先给地址线的AD2DR16、ADDR17赋值,然后再由138选通FLASH的片选端,就可以对FLASH芯片进行操作了,其作用相当于把256KB的FLASH芯片分成4个64KB来操作。单片机内部带看门狗电路。需要注意的是, FLASH芯片在保存数据时一定要采用软件保护功能,以免由于电压波动等因素造成数据改变。

　　2.2　数据采集单元

　　数据采集单元包括传感器和A/D转换芯片。

　　2.2.1　传感器

　　传感器包括光学传感器和温度、压力变送器。其中光学传感器由紫外线灯,接收器、反射器、信号调理电路及机械部分组成。测试原理如图2所示。

　　由紫外线灯发射的紫外线,经过旋转的码盘上的3个小孔,每一个孔上都安装有不同频段范围的滤光片,让对应波长范围的光通过,而其他波长的光被滤掉,通过滤光片的光经过烟气后,由反射器反射并经分光镜到达接收器,经过信号调理电路后,得到电压信号。