采用C8051F060的水質(zhì)重金屬在線監(jiān)測(cè)儀的研制

　　恒電位儀設(shè)計(jì)

　　恒電位儀就是維持參比電極與工作電極之間的電位差恒定的電子設(shè)備。把工作電極接虛地，可以防止寄生信號(hào)的干擾，從而提高了電路中電流和電壓的穩(wěn)定度和精度。這樣恒電位儀就變成了保證參比電極沒有電流流過的前提下，把參比電位加到比較器的反向輸入端，在運(yùn)放的同向輸入端加控制電壓作為基準(zhǔn)電位，運(yùn)放的輸出端接對(duì)電極形成電壓閉環(huán)負(fù)反饋調(diào)節(jié)系統(tǒng)。反向輸入端的電位隨同向輸入端的電位變化而變化，因此同向輸入端電壓恒定時(shí)，電極中電流變化時(shí)，參比電極電位相對(duì)于工作電極電位任何微小變化均將為電路的電壓負(fù)反饋所糾正，從而達(dá)到自動(dòng)恒定的目的^[7]。

　　弱電流采集處理

　　工作電極上產(chǎn)生的微弱電流一般為mA級(jí)，監(jiān)測(cè)低濃度重金屬含量時(shí)能夠達(dá)到pA級(jí)，為了精確采集微弱電流小信號(hào)，提高儀器的檢測(cè)精度，在I/V轉(zhuǎn)換電路中采用了自穩(wěn)零、軌到軌輸出運(yùn)算放大器AD8639，此芯片把極低的輸入偏置電流(最大值40pA)、高共模抑制比、極低失調(diào)電壓、高精度、低噪聲等特性集于一體，滿足了微弱電流小信號(hào)的采集處理功能^[8]，電路原理圖如圖3所示。

　　I/V轉(zhuǎn)換濾波后的電壓由C8051F060單片機(jī)內(nèi)部集成的ADC進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，內(nèi)部ADC是16位而且轉(zhuǎn)換速度可以達(dá)到1MSPS的高速精準(zhǔn)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片^[9]，實(shí)現(xiàn)了高分辨率、轉(zhuǎn)換速度快的效果。

　　檢測(cè)儀的軟件設(shè)計(jì)

　　檢測(cè)時(shí)序

　　檢測(cè)儀上下位機(jī)通過Modbus協(xié)議^[10]進(jìn)行通訊，完成儀器檢測(cè)整個(gè)過程。時(shí)序流程圖如圖4所示。