C8051F020單片機在總磷在線自動分析儀中應用
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新型C8051F020單片機把單一的引腳復位發(fā)展成多源復位，包括上電復位、掉電復位、外部引腳復位、軟件復位、時鐘丟失檢測復位、比較器0復位、WDT復位和外部CNVSTR引腳復位等。眾多的復位源為保障系統(tǒng)的安全、操作的靈活性和系統(tǒng)的零功耗設計等帶來了極大的好處。C8051F020完善的時鐘系統(tǒng)能夠在滿足相應速度的前提下可使平均時鐘頻率最低，而多復位源則可使系統(tǒng)在掉電方式下隨意喚醒。
C8051F020片內配置了標準的／JTAG接口(IEEEll49．1)。在上位機軟件的支持下，通過串行的JTAG接口可直接對安裝在最終應用系統(tǒng)上的單片機進行非侵入式、不占用片內資源、全速在線系統(tǒng)的調試。該調試系統(tǒng)支持觀察和修改存儲器和寄存器，同時支持斷點、觀察點、單步運行及停機命令。 在使用JTAG接口進行調試時，所有的模擬和數(shù)字外設都可全功能運行。不但如此，C8051F020的JTAG邏輯還可為在系統(tǒng)測試提供邊界掃描功能。通過邊界寄存器的編程控制可以對所有器件引腳、SFR總線和I/O口的弱上拉功能實現(xiàn)觀察和控制。
綜上所述，C8051F020是一種集成度高、功能強大的單片機芯片，非常適合于要求速度快、可靠性高、擴展功能強和節(jié)電的應用系統(tǒng)。
3 總磷在線自動分析儀設計
磷系藥劑(以有機磷酸鹽為主體的藥劑)以其具有良好的緩蝕阻垢性能和低污染排放，而在工業(yè)水處理中被廣泛采用。由于磷系藥劑的種類繁多，且有機磷成分難于直接測量，因此，開發(fā)總磷在線分析儀可節(jié)能節(jié)水、降低污染、提高效率，具有明顯的經濟效益和社會效益。采用UV-光催化及氧化法提高有機磷在水中的分解并監(jiān)測其分解水樣，以實現(xiàn)定量分析的系統(tǒng)結構如圖2所示。
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本儀器以C8051F020為核心，外圍擴展了數(shù)據(jù)存儲器AT45DB081、時鐘芯片DSl687、數(shù)字溫度傳感器DSl8B20、智能液晶和鍵盤等，它們主要用于完成信號的采集、按鍵掃描、液晶顯示和報警、溫度檢測、工業(yè)標準信號輸出、控制閥門的開關和各種光源指示等功能。
數(shù)據(jù)存儲器AT45DB081(SPI串行接口)的存儲容量為8MBit，可以存儲一年的測量數(shù)據(jù)；時鐘芯片DSl687(8位并行接口)可以自動更新年、月、日、時、分、秒，用以完成儀器的自動標定功能；數(shù)字溫度傳感器DSl8B20(單總線接口)用于監(jiān)測溶液的溫度，以保證液體恒溫，加快化學反應速度，減小測量周期，提高儀器測量的重現(xiàn)性和穩(wěn)定性；智能液晶(UART串口通信)和按鍵則用于完成人機對話功能，形成良好的人機界面。
該儀器用到的I／O口有40多個，可用于控制各個閥門和各種光源的開關、鍵盤輸入和DSl687的擴展等，而C8051F020有64根I／O口線，因此可完全滿足需要。
利用該硬件電路配以完善的軟件設計可以實現(xiàn)：鍵盤操作、液晶顯示、數(shù)據(jù)采集及檢測、數(shù)據(jù)輸出、報警光源控制和攪拌器的控制。圖3是儀器系統(tǒng)的工作主流程框圖。在儀器開啟時，程序首先進行初始化自檢和設置中斷人口地址，然后刷新液晶顯示屏，讀出DSl687的時鐘信號并將顯示初始濃度值"0．000mg／L"送到顯示屏。開啟控制閥，注入被測水樣對分解測量杯進行預清洗1分鐘，再通過中斷響應判斷有無鍵按下。若無鍵按下，則調用分析子程序以完成一個周期內的操作，并將計算結果送液晶顯示器顯示，同時將其輸送到C8051F020的D／A口作為現(xiàn)場標準信號，最后將測量結果存儲到AT45DB081作為歷史記錄保存。一個周期測量完畢后，程序返回下一個測量周期。
4 結束語
由于該總磷在線自動分析儀利用了C8051F020的D／A轉換、A／D轉換、UART和SPI串行通信等多種增強功能，因此，儀器結構緊湊，設計簡化。同時由于該總磷在線自動分析儀集恒溫、分解、測量、控制于一體，因而大大簡化了化學分析流程，提高了在線分析的檢測速度和穩(wěn)定性，取得了良好的應用效果。
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