基于单片机的电导率仪设计探讨
基于MSP430单片机的蓄电池电导测试仪设计
[5]刘险峰，倪洪权，杨海峰，等.基于直接采样相移法的蓄电池内阻测量[J].电池工业，2012，17（2）：67-69.
[6]江国栋，邓荣.便携式蓄电池内阻测试仪的噪声抑制[J].电源技术，2013，37（1）：97-99.
设计的测试信号产生电路如图3所示。采用MAX038产生频率可调的正弦波，采用MSP430F169单片机片内的D/A转换器输出直流电压控制MAX038输出信号的频率，采用MAX9711对MAX038输出的信号进行功率放大。
2.4差动放大和幅相检测电路
根据取样电阻和蓄电池上的电压和求得两者的幅度比和相位差即可求得蓄电池的等效内阻和等效电容。因为蓄电池的内阻一般在量级，的幅度一般较小，所以在幅相检测之前需要对和进行放大。本文采用仪用放大器AD8235对和进行放大，然后利用幅相检测芯片AD8302检测两者的幅度比和相位差，具体电路如图4所示。。
标签：铅酸蓄电池；电导测试仪；交流注入法；幅相检测；MSP430；AD8302；
铅酸蓄电池广泛应用于潜艇动力系统，蓄电池的正常与否直接影响到潜艇的安全航行及隐身性能。现在很多常规潜艇依然是工作人员通过滑车在蓄电池舱内用密度计测量电解液的比重借以判断蓄电池的剩余容量。这种测量方式读取速度慢、测量精度不高、而且蓄电池溶液腐蚀性较强，近距离测试影响人身健康。虽然蓄电池的电导测量不能判断蓄电池的剩余容量，但却可以快速有效地发现失效电池，对于战场抢修意义重大。本文采用MSP430单片机为主控单元，设计了一种蓄电池电导测试仪，该测试仪操作简单，测量速度快，数据自动保存，具有一定应用价值。
参考文献：
[1]黄炳诚.电导测试在蓄电池测试中的应用[J].动力与电气工程，2012，（3）：123.
电子信息工程专业毕业论文--基于51单片机的数字心率计的设计
数字心率计的设计摘要：本文是基于51单片机数字心率计的设计，采用了红外对管传感器和光电转换原理进一步实现对心率的检测。
心率计通过感知手指内的微弱波动来接收信号，可以避免人工听诊器所带来不必要的麻烦。
心率传感器采样脉搏信号，采用AT89S51单片机作为控制器，心率传感器输出方波传入单片机，单片机每接收一个脉冲波形，数码管就计数一次。
心率次数超限时用蜂鸣器报警。
三极管加大功率，驱动器件工作。
这样就实现了心率计数的功能，进一步达到了检测疾病的目的。
关键词：AT89S51单片机、心率计数器、LM358PDESING OF DIGITAL HEARAT RATE METERAbstract:This paper is the design of 51 single-chip digital rate meter based on the infrared tube, sensor and photoelectric conversion principle to detect heart rate. Heart rate meter to receive signals through the weak fluctuation in the finger of perception, so as to avoid unnecessary trouble caused by the artificial stethoscope. A heart rate sensor sampling pulse signal, uses AT89S51 as the MCU, a heart rate sensor output Fang Bo incoming MCU, MCU each receives a pulse waveform, digital tube counting time. The number of beats overrun with buzzer alarm. Increase power triode, drive to work. So as to realize the heart rate counting functions, further can detect diseases purpose.Key words:Heart counter、AT89S51、LM358P目录1、引言 (1)2、系统方案选择与论证 (1)2.1、任务 (1)2.2、心率计的选用 (1)2.3、各个电路的选择 (2)2.3.1、脉搏传感器部分 (2)2.3.2、单片机选择 (2)2.3.3、显示部分 (3)2.3.4、系统各模块的最终方案 (3)3、系统简述 (3)4、本系统核心器件简介 (4)4.1、 AT89S51单片机 (4)4.1.1、电源引脚 (5)4.1.2、外接晶体引脚 (5)4.1.3、控制信号或与其它电源复用引脚 (6)4.2、复位电路 (7)4.2.1、单片机复位电路 (7)4.2.2、按键电路 (7)4.2.3、振荡电路 (7)4.2.4、液晶电路 (8)4.3、 LM358P放大器 (10)5、程序设计 (12)6、软件的调试 (14)7、结束语 (15)参考文献 (16)谢辞 (17)附录1 程序清单 (18)附录2 系统原理图 (26)附录3 PCB图 (28)1引言随着社会的发展，人们的生活节奏越来越快了，面对越来越繁忙的工作，人们并不能像以前那样去做定期的体检啦。
基于单片机的电导率仪设计探讨_0
基于单片机的电导率仪设计探讨（海南师范大学，海南海口570100）介绍了单片机的电导率仪的研究与设计，阐述了单片机电导率仪的基本工作原理、软、硬件以及各模块的设计。
仪器所选用的激励源为方波电压源，减少了介质电极化的问题，使得电路设计进一步简化，其测量的精度比较高、抗干扰的能力比较强、能够自动实施温度补偿等特点。
该仪器不仅能够单独运行、实时记录，还能够和PC机串行工作，有利于对数据进行保存以及管理，能够很好地应用于各种工业现场。
标签：单片机；电导率仪；设计电解质溶液有着良好的导电性能，而电导度（电导）指的是电解质溶液的导电能力的强弱。
相同的电解质溶液，选择电极常数的不相同的电极进行测量，所得的电导并不相同，而单位电导也就是电导率不会受到电极常数的影响，所以，用电导率对溶液的导电能力进行描述更加准确。
本文以C8051F单片机为例，探讨了电导率仪硬件与软件设计方法。
1 电导率仪系统基本组成电导率仪系统主要包括单片微型计算机、温度与电导测量模块、记录输出仪、RS232通讯系统、LED panel（即LED显示屏）、键盘以及报警装置。
该系统的核心装置就是单片机（型号为：C8051F020），这是一种有十二位位100ksps 的八通道移动ADC的混合信号系统级MCU芯片（完全继承），有PGA接口以及能够对多路开关进行模拟，两个十二位数/模拟转换器，是可以单独工作的系统。
其工作的基本原理是：电导与温度测量电路对于溶液的电导、温度的信号进行采集，通过放大偏移、限幅以及隔离之后，输入到单片微型计算机，通过内部的模拟开关进行分时记录，输入到内部移动ADC，通过转换之后的数据再经过处理之后输入到LED屏上加以显示。
2 硬件系统的设计2.1 电导测量电路的设计电导测量电路包括激励源所产生的电路、偏移放大以及限幅电路等。
常规的电导测量系统大部分选择的激励源为高频正弦波从而对电导数据进行采集使得传感器完成激励，必须通过一定的程序比如相敏解调从而对交流信号实施处置，造成测试的系统的结构变得更加复杂，数据采集的过程比较长。
基于C8051F单片机的智能电导率分析仪的研制
基于C8051F单片机的智能电导率分析仪的研制张媛媛;罗益民;邵铃【摘要】介绍了基于C8051F021单片机电导率表的测量原理、硬件结构、软件设计和通讯方式.仪表采用脉宽可调的双极性脉冲电压作为电导率测量的激励源,消除了介极化现象,减小了电容效应带来的误差.此方法可以提高测量精度,简化硬件电路的设计.软件设计部分对测量数据进行直线拟合,完成了数据的软件补偿,提高了测量精度.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2015(000)004【总页数】3页(P33-35)【关键词】电导率;C8051F021;脉宽可调的双极性脉冲电压;最小二乘原理【作者】张媛媛;罗益民;邵铃【作者单位】南京工业大学自动化与电气工程学院,江苏南京211816;南京工业大学自动化与电气工程学院,江苏南京211816;南京工业大学自动化与电气工程学院,江苏南京211816【正文语种】中文【中图分类】TP216电解质溶液的导电能力可以用电导和电导率来表示(电导和电阻为倒数关系)。
其公式如下：式中：G为溶液的电导，S；K为电导池常数，m-1，K是两电极间的距离L与导体的有效横截面积A的比值；σ为电导率，S·m-1。
影响水溶液电导率测量的因素有：温度、极化效应和电容效应。
通过提高激励源频率及采用交流激励源等方法，可以近似认为消除极化效应的影响。
而电容效应研究如下：通过分析并进行简化得到电导池的等效电路，如图1(a)所示。
CX为极化效应产生的电容，CP为连接电缆的分布电容和极间电容，RX为介质电阻，通常情况下CX(μF级)≥CP(pF级) [1]。
在高电导率(低阻)溶液测量时，CX影响明显，提高测量频率可减小误差。
在低电导率(高阻)溶液测量时，CP为误差的主要原因，测量频率高反而增大误差。
因此，为了降低测量误差，应根据情况选择合适的激励源频率。
在测量高阻溶液时，可以简化电路模型，如图1(b)所示。
通过上述分析，本文提出了新的测量方法：设计激励源为双极性脉冲电压，其频率可调。
单片机算电导率
单片机算电导率
（实用版）
目录
1.单片机计算电导率的原理
2.单片机计算电导率的方法
3.注意事项和误差分析
正文
一、单片机计算电导率的原理
电导率是表示材料能够导电的程度，与电阻率相反。
电导率的计算公式为：电导率 = 1 / 电阻率。
在单片机中，通过测量电阻值来计算电导率。
二、单片机计算电导率的方法
1.测量电阻值
使用单片机的模拟输入通道，对电阻进行测量。
根据欧姆定律，电阻值等于电压除以电流。
通过改变电压和电流的值，可以得到不同电阻值下的电流，进而计算出电阻值。
2.计算电导率
根据电阻值，使用公式电导率 = 1 / 电阻率，计算出电导率。
三、注意事项和误差分析
1.测量电阻时，应注意保持测量电路的稳定性，避免因接触不良等因素影响测量结果。
2.在计算电导率时，应注意电阻值的准确性。
电阻值的测量误差会影响电导率的计算结果。
3.考虑温度对电导率的影响。
温度变化会导致材料的电阻率变化，从
而影响电导率的计算结果。
在实际应用中，需要对温度进行补偿，以提高计算结果的准确性。
总之，单片机可以通过测量电阻值来计算电导率。
基于单片机的数字电能表设计
基于单片机的数字电能表设计1系统总体设计方案数字化电能表机是由多个硬件模块组成的，它们各自具有各自的功能，在电能表机的硬件体系中起到了重要的作用。
利用MCU将模块与模块之间统一地联系在一起，最终构成了一个具有强大功能的智能电表系统，整体设计框图具体如下：硬件模块的详细信息：1.MCU：用于数据处理，运算，显示，通讯等的中央处理单元。
2.时钟：为电能计在不同的时间段和不同的速率下，给出准确的时间信息，以进行电能计量。
3.在显示方面，利用液晶显示器对累积的电量或其他信息进行显示。
4.内存：当 MCU中的 RAM断电时，会失去即时的资料，所以在外部插入一块内存，用以储存在各个时间点上的电能。
5.供电：利用电力转换对主网络中220伏 AC进行降压和整流，使其成为5伏 DC。
在停电时，也有专门的后备电池提供电力，以保证电量计的正常工作。
6.A/D变换：其基本功能是将所述模拟电气数据变换为能够被所述 MCU读出和工作的所述数字电气数据。
将 AC高电平信号变换为可由 MCU处理的低压电平信号的电流、电压取样模块。
2 系统硬件设计2.1 AT89C51单片机系统AT89C51单片机已从最初的 MCU控制器发展成为具有强大外部扩展功能的产品，其内部的4 K字节 FLASH存储器可以进行在线的电擦除、电写入以及利用编程器对其进行重复编程[5]。
除此之外，AT89C51系列的单片机还可以实现动态下载程序代码，还可以进行反复编程，因此受到了开发商和消费者的青睐。
2.2 ADC0832芯片ADC0832是一个8比特分辨率的双通道 A/D变换器，它采用了ADC0832芯片。
它小巧、兼容度高、价格比高。
ADC0832单片机的分辨率达到了256个量级，能够实现普通的模拟信号的变换。
本发明所提供之模拟输出电压范围为0至5V，刚好满足电能表所需之供电需求。
该芯片的变换过程只有32微秒，变换速率高，稳定性好。
采用了单独的晶片支持输入方式，使得多设备的挂起及微机的控制更为便捷[7]。
便携式电导率测试仪的设计
便携式电导率测试仪的设计摘要电导率的测量广泛应用于电厂、制药、纯水处理和工业污水处理中。
本文以51单片机为控制核心，对系统的硬件设计进行了分析，并重点对电导率测试部分的软件进行设计，编程采用C语言。
所设计的电导率测试仪具有测量精度高、方便携带、成本低等优点。
关键词电导率；测试仪；设计近年来，随着电力、石油化工等行业的工业生产过程自动化与智能化程度的不断提高，水质分析和水质监督工作与设备的安全经济运行、技术进步和环境保护等方面的联系愈加密切，电导率的测量得到了广泛的应用。
本文结合实际工业应用特点，以51单片机为控制核心，设计了一款具有测量精度高、方便携带、成本低等优点的电导率测试仪。
1测量原理和系统设计电导率是以数字表示溶液传导电流的能力。
溶液的电导率与其所含无机酸、碱、盐的量有一定的关系，当它们的浓度较低时电导率也较低，电导率随着浓度的增大而增加。
电导（G）是电阻（R）的倒数，两个电极插入溶液中，可以测出电极间的电阻R，从而测出电导。
电解质溶液的电导率（K）指相距1cm的两平行线电极间充以1cm3溶液时所具有的电导，根据公式G=1/R=K*（1/J）以及电极常数（J）就可以测出电导率。
设计中我们采用51系列AT89C51单片机作为控制核心，人机对话部分包括显示、按键、声光报警三部分，采用单片机串口通信。
数据采集包括方波发生、电流电压转换和模数转换三部分。
在基本功能实现的基础上，还可以加入温度采集模块。
2 硬件设计我们重点对电导率数据采集部分的电路进行设计，主要分为方波发生、电流电压转换和模数转换三部分。
2.1 方波发生电路由于直流电压供电会产生介质极化现象，溶液电导率的测量必须采用交流激励进行供电。
我们采用双极性脉冲为电导池提供激励（电源信号），采用高频率的双极化脉冲作为激励源，由于在激励信号的前半个周期和后半个周期，激励电流同值反向，被测系统的介质极化现象就得以削弱。
方波发生电路如图1所示，MC1403为2.5V精密电压基准源，误差范围为25mV，因为输出单一，所以接法简单。
基于单片机的脉搏心率测量仪的开发与设计毕业论文
毕业设计(论文) 题目：基于单片机的脉搏测量仪的研究与设计摘要在传统的医疗检测中，脉象检测一直都起着非常重要的作用，人体的脉象包含着大量的人体的生理和病理方面的信息。
脉诊一直是医生诊断疾病的重要手段之一，但受人为因素的影响很大。
经医学观察研究表明，人体手指末端含有丰富的毛细血管和小动脉，这些动脉和人体其他地方的动脉一样，含有丰富的生理信息。
由于光电脉搏检测技术具有很高的绝缘性，且抗电磁等干扰能力强，可以对人体进行无损伤检测。
本文设计通过光电法对人体指尖的脉搏进行测量，并将测量信息送入单片机进行处理，最后通过数码管将测量结果显示出来。
将对脉搏信号的检测模块，脉搏信息的处理模块，单片机，数码管显示模块等电路集成在一块电路板上，形成一个简易的脉搏测量仪。
这种测量仪具有精确度高，体积小，价格便宜，易于操作等特点，特别适合于个人使用和家庭使用，给我们的生活带来极大方便，让我们第一时间对自己的身体状况有进一步的了解。
矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
关键词：脉搏；光电传感器；单片机；数码管AbstractIn the traditional medical testing，the pulse condition detection has been playing a very important role．The pulse condition of the human body contains a large number of physiology information and pathology information，the pulse examination has been being one of the important means for the doctor to diagnosis the illness．But the man-made factors influence it very much，the medical observation research shows．The end of the finger contains rich capillaries and small arteries．These arteries and the other arteries of the body hold rich physiologic information．The Photoelectric pulse detecting technology can test the body without damage owing to its high insulation and strong ability to resist the electromagnetic interference．This design in the text can survey the pulse of the finger tip through photoelectric method and transport the information to the microcontroller to do with it．At last，the result is showed by the digital tube．When the electric circuit such as the detection module of the pulse signal，the processing module of the pulse information，SCM，digital tube are integrated in the board of electric circuit，it formed an simple pulse measuring instrument，this instrument has high accuracy，small, cheap，and easy to operate．It is especially suitable for personal use and family use．It brings great convenience to our life，so we can have a further understanding of our body condition．聞創沟燴鐺險爱氇谴净。
基于单片机电阻测量仪的设计
基于单片机电阻测量仪的设计摘要:为解决电路测量过程中经常遇到的测量小电阻的问题,文中设计了一种基于单片机AT89C51的电阻测量仪。
该仪器以AT89C51单片机作为控制核心，具有数据采集、A/D转换、数据存储、数据处理及LED显示等功能。
该电阻测量仪具有低功耗、高精度、携带方便、显示直观等优点，特别适于工作现场的测量。
关键词：电阻测量仪，A T89C51单片机，电阻电压转换1引言单片机具有体积小、价格低、功能强、可靠性好及使用方便灵活的特点，在智能化仪器仪表的设计和研究上得到了广泛的应用。
在电路的测量过程中我们常会由于忽略某些小电阻的影响而引起实验数据与理论值之间存在较大的误差，从而影响测试结果。
由于其数值较小，一般用万用表无法测量出来，而实验室通常所用的电桥测量又具有操作过程繁琐且不能够直接读出被测电阻值的缺点。
鉴于此，选用了单片机，利用其优势设计了电阻测量仪。
利用该测量仪可以直接从LED显示器读出被测电阻的阻值，在电子设计、电子维修等行业具有广泛的应用前景。
2电阻测量仪的硬件结构及其原理电阻测量仪的原理框图如图1所示，主要包括电阻电压转换器、放大器、单片机小系统、LED显示器等几部分组成。
本设计是以AT89C51单片机为控制核心，在被测电阻上取出电阻上两端的压降，经放大器放大转换为0V～5V的直流电压，然后送入ADC进行A/D转换，经单片机处理后通过LED显示器显示被测电阻阻值。
图1电阻测量仪的原理框图2.1 恒流源电路要提高该测量仪的测量精度和稳定性，关键在于恒流源的精度、稳定性。
恒流源电路见图2所示。
图2恒流源电路在图2中，Z D 为稳压管，稳压后的电压经过电阻器分压后得到基准电压N U ；1T 、2T 组合成复合管，以便能输出较大的电流；负载电压X U 即X IR ，通过电阻2F R 反馈到放大器的同相输入端；1K ～5K 为量程切换开关；1N R ～5N R 构成取样电阻N R ，其阻值由量程开关而定。
基于C8051F021单片机的电导率表的研制
极 性脉 冲 电压作 为激 励 源 ， 可 以连 接 温度 传 感 器 分
别为 Ｐ Ｔ １ ０ ０和 Ｐ Ｔ １ ０ ０ ０ 的 ２种 电 极 ， 并具 有 Ｒ Ｓ ２ ３ ２
图 １ 等 效 电 路
接 口、 Ｒ Ｓ ４ ８ ５接 口、 无 线 ３种 可选 通信 方式 。
・
其中， 为瞬时电压 ； Ｖ ． ． 为输 出 电 压 ； Ｒ 为 射
３ ２・
２ ０ １ ３年 第 ９期
祁 俊涛 ： 基于 Ｃ ８ ０ ５ １ Ｆ ０ ２ １单片 机的 电导 率表 的研 制
总第 ２ １ ３期
导 率表 的智 能化程 度 虽 然 已得 到很 大 提 高 ， 但 还存
在稳定性 差 、 精 度低 、 功耗 大 、 数 据 传 输 不 便 等 缺 点 。本 文在 分 析 研 究 电 导 率 测 量 原 理 和 干 扰 因 素 的基 础上 ， 设计研 制 了一种 新 型 电导 率表 ， 采用 双
ｃ 上的 电压 ， Ｃ 充 满 了 电 ， 等效 于 断 路 。在 ｔ 时刻
的等 效 电 路 如 图 １ （ ａ ） 所示， 通常情 况下 ， ｃ （ Ｆ
级） ≥Ｃ （ ｐ Ｆ级 ） 。 激励 源 的频 率 较 高 时 可 以减 少 Ｃ 的影 响 ， 这 在低 阻溶 液 测 量 时 效 果 明显 ， 而 １单 片机 的 新 型 电 导 率 表 ， 该 新 型 电 导 率表 采用 双 极 性 脉 冲 电压 作 为 电 导 率 测 量 的 激 励 源 ， 削弱 了
介质电极化现象， 简 化 了 电路 设 计 。 实 验 表 明 ， 该 电 导 率表 精 度 和 可 靠 性 高 ， 使 用 灵 活方 便 。 关键词 ： 电导 率 表 ； 单 片机 ； 双 极 性 脉 冲 电压 ； 温度 补偿 ； 电极 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｄ ６ １ ４ ． ５ 文 献标 志 码 ： Ｂ 文章编号 ： １ ０ ０ ３— ０ ５ ０ ６ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ９— ０ ０ ３ ２—０ ３
基于单片机的功率计的研究与设计
基于单片机的功率计的研究与设计1. 引言1.1 研究背景随着社会的不断发展和进步，电力领域的需求也日益增长。
而功率计作为电力领域中一种重要的测量仪器，在工业生产、通讯、家庭用电等方面都有着广泛的应用。
传统功率计的使用过程存在着测量精度低、操作繁琐等问题，因此需要一种更加智能化、高效的功率计。
基于单片机的功率计应运而生，利用单片机的高速、高精度等特点，可以更准确地测量电力参数，实现自动化控制，具有广阔的应用前景。
目前关于基于单片机的功率计的研究还比较匮乏，相关理论研究和实践案例相对较少。
本研究旨在深入探讨基于单片机的功率计的原理和实现方法，通过对系统设计和实验验证，进一步探究其在电力领域的应用价值和潜力。
通过本研究，将为电力领域的发展和应用提供新的思路和方法，促进电力领域的技术升级和产业发展。
1.2 研究意义功率计是电力系统中重要的测量设备之一，用于测量电路中的功率参数。
基于单片机的功率计可以实现高精度、高效率的功率测量，具有成本低、易维护、可靠性高等特点。
本研究旨在探究基于单片机的功率计的研究与设计，通过对功率计的原理、单片机的应用、系统设计与实现、实验验证及数据分析等方面进行深入研究，为提高电力系统的运行效率和安全性提供技术支持。
研究意义在于推动功率计技术的发展和应用，促进电力系统的智能化和自动化发展，满足不同领域对功率计的需求，对于提高电力系统的能源利用效率、节约成本、保证电力质量具有重要意义。
通过本研究，可以为相关领域的研究人员提供参考和借鉴，促进功率计技术的进步和创新，为电力系统的可持续发展做出贡献。
1.3 研究目的研究目的主要是通过基于单片机的功率计的研究与设计，实现对电力系统中功率参数的准确测量和监测。
具体来说，通过该研究可以实现以下几个方面的目的：1. 提高功率计的测量精度和稳定性：利用单片机技术的优势，对功率计进行智能化设计和优化，提高其测量精度和稳定性，确保数据的准确性。
2. 实现功率参数的远程监测：通过单片机的应用，可以实现功率参数的数据远程传输和监测，便于用户随时随地对系统功率情况进行实时监控。
基于C8051F060的智能电导率仪的优化设计
产 生 的信 号 的 电 压 都 被 视 为 精 确 的 ， 接 代 入 式 直
（） ２ 计算 ， 差较 大 ， 误 本设 计 还 对 输 入 电压 。。 进 行 了测 量 ． 有效减 少 了输入 电压 的误 差 ， 而 提高 了 从
图 ２ 系 统 整 体 框 图
电导率 的测 量精 度 。
液 的电阻 Ｒ进 而得 出其 电导率 Ｇ。
水 或 高纯 水 的纯 度 … 。长 期 以来 电导 率 仪 采 用 模 拟 或者 简单 数字 电路 测 量 方 式 。 约 了 电导 率 仪 在 制 生 产 中的应 用 ， 以单 片 机 为核 心 的智 能 电导 率 仪 而
可 以有 效解 决这 个 问题 ， 而 实 现 电导率 仪 的数 字 从 化 、 能化 ｌ 。而 基于 单 片机 技 术 的 电导率 仪 的测 智 ２ ］ 量 精度 依然 是制 约 电导率仪 发展 的最 主要 因素 。
由式 （ ） ： ２得
Ｒ ＝ １ Ｕ ＯＧ （ ｏ－ ＲＮ ） Ｒ ・ Ｒ ／ Ｕ． Ｕ ｏＧ Ｎ ｔ （） ４
极化 ． 溶液 需要 提 供 交 变 的信 号 。原 始 的交 流 信 号
发生器， 如文 氏桥 、 Ｘ ３ ＭＡ ０ ８等 ， 然 能 够 完 成 正 弦 虽 波或 者方 波 的发 生 。 其 大 大增 加 了硬 件 电路 的复 但 杂程度 ， 电导 率 的测 量 精 度 产 生 负 面 影 响 。本 文 对 基 于 Ｃ ０ １ ０ ０单 片 机 的 １ ｉ Ｄ 输 出 ０～５ Ｖ ８５ Ｆ６ ２ｂｔ Ａ， 的恒定 电压 ， 经 过反 相器 （ 图 ３ ， 别将 Ｄ 再 如 ）分 Ａ输 出 的恒 定 电压 与反 相器 输 出 的电压 接在 多路 开 关 ｘ 通 道 的 Ｘ ， １上 ， 过 单 片 机 控 制 两 个 通 道 的 开 ０ｘ 通 断 ， 出 较 为稳 定 精 密 的 方 波 Ｖ Ｏ Ｇ。如 图 ４ ｘ 输 ＲＮ （ 通 道 ） 不 仅其稳 定 性好 ， 且不 易失 真 。 ， 而
基于单片机的数字电能表设计
基于单片机的数字电能表设计数字电能表是一种电能计量仪表，具有计量电能、显示电能、统计电能等功能。
基于单片机的数字电能表设计，可以更加准确地计量电能，提高计量精度和稳定性。
本文将介绍数字电能表的设计和实现过程。
1.电路设计数字电能表的电路设计包括电源电路、采集电路和显示电路三个部分。
（1）电源电路数字电能表电源电路采用稳压电源，保证电路稳定工作。
常见的稳压电源有三种：线性稳压电源、开关稳压电源和Zener稳压电源。
其中，线性稳压电源工作稳定、噪音小，但效率低，热耗能大；开关稳压电源效率高，但噪音较大；Zener稳压电源适用于小功率电路，但稳定性不强。
根据实际需求选择合适的电源电路。
（2）采集电路数字电能表采用电流互感器和电压变压器对电能进行采集。
电流互感器用于采集电路中的电流信号，电压变压器用于采集电路中的电压信号。
采集电路的主要功能是将电流、电压信号转换为数字信号，用于计算电能。
ADC芯片是常用的数字转换芯片，能够将模拟信号转换为数字信号，提高电路精度和稳定性。
（3）显示电路数字电能表的显示电路主要分为数码管显示和液晶显示两种。
数码管显示直观明了，但功耗大、寿命短；液晶显示功耗低、寿命长，但显示效果不如数码管。
根据实际需求选择合适的显示方式。
2.软件设计数字电能表的软件设计主要包括计算电能、显示电能和数据存储三个部分。
（1）计算电能数字电能表的电能计算公式为：电能=电压×电流×时间。
通过采集电路将电流、电压信号转换为数字信号，可以通过单片机进行计算。
计算过程中需要注意电流、电压信号的精度和稳定性，采用滤波算法可有效减少噪声干扰，提高计算精度。
（2）显示电能数字电能表的电能显示是通过数码管或液晶显示电路实现的。
在显示过程中，需要将计算好的电能数据转换为数码管或液晶显示信号，以便用户查看。
在显示过程中，需要注意显示的清晰度和稳定性，合理设置显示间隔时间和亮度调节，以便于用户观察。
基于单片机技术的智能电导率仪设计
基于单片机技术的智能电导率仪设计
黄瀛;周爱国;熊肖磊;訚耀保
【期刊名称】《机电一体化》
【年(卷),期】2009(0)3
【摘要】介绍了一种智能电导率仪的测量原理和软硬件结构。
以STC89C58RD＋单片机为核心，结合电导测量电路，可以实现量程自动选择、人机交换界面、温度补偿、时间显示、USB接口等功能。
【总页数】4页(P61-64)
【关键词】电导率;单片机;模拟电路
【作者】黄瀛;周爱国;熊肖磊;訚耀保
【作者单位】同济大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP368.1;TM934.16
【相关文献】
1.基于电导率机理的智能化水质检测仪的设计 [J], 吴巍;陈光东;吴明光;周志华
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5.智能在线电导率分析仪的设计与实现 [J], 李英;
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智能电导率仪的设计
智能电导率仪的设计Design of Intelligent onductivity Meter曹栓住（山东科技大学电气与自动化工程学院 山东 青岛 266510）Cao Shuan-zhu(Shandong University of Science and Technology Electic and AutomationEngineering College Shandong Qingdao 266510)摘要：智能电导率仪采用交流测量法来测量电导率。
正弦激励的产生是通过阻抗测试芯片AD5933来实现的。
AD5933输出的正弦激加在电导池的电极上，AD5933可以计算出溶液阻抗经过傅里叶变换后阻抗的实部R 和虚部I （结果保存在AD5933的寄存器中），然后再计算出校准系数A ，就可以通过单片机计算出溶液的真实阻抗，进而计算出溶液电导率。
温度补偿电路测量溶液温度，用于修正温度对测量带来的影响。
关键字：溶液电导率；电极极化；正弦激励；滤波、放大；AD 转换 Abstract: Intelligence conductivity meter used AC measurement method measure the conductivity. Using a sine wave as a power incentives. Sinusoidal excitation is generated by impedance test chip AD5933. AD5933 output sinusoidal excitation applied to the electrode conductivity cell, AD5933 impedance solution can be calculated impedance real part R and an imaginary part I after Fourier transform (results stored in the AD5933 registers), and then calculate the calibration coefficients A which can be calculated by the microcontroller, then calculate the solution conductivity. The temperature compensation circuit measures temperature in order to refine resultsKeywords: solution conductivity; electrode polarization; sinusoidal excitation; filtered and amplified; AD conversion1 设计背景电导率是一个衡量水溶液导电能力的电学物理量， 电阻率的倒数为电导率，用希腊字母κ表示（或者γ[1]），κ=1/ρ。
基于MSP430单片机的电导率检测装置的设计
２００９耳第４期中图分类号：’Ｉ＇Ｐ３０２文献标识码：Ａ文章编号：１００９—２５５ｚ（２００９）０４一００４１—０３基于ＭＳＰ４３０单片机的电导率检测装置的设计蒋兴东，曾水平（北方工业大学机电学院自动化系，北京１００１４４）摘要：介绍了基于高性能、低功耗１６位单片机ＭＳＰ４３０Ｆ４４９设计的电导率检测装置的测量原理、设计要求和方案选择。
给出电导率检测装置的硬件设计和各个模块的功能。
关键词：电导率；ＭＳＰ４３０单片机；数据采集ＤｅｓｉｇｎｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｄｅｔｅｃｔｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎＭＳＰ４３０ＪＬ州Ｇ）（ｉｎｇ—ｄｏｎｇ，ＺＥＮＧＳｈｕｉ—ｐｉｎｇ（Ｄｅｒｍ＇ｎｎｔｍｔ０ｆＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，Ｓｃｈｏｏｌ０ｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌ，ＮｏｒｔｈＩｎｄｕｓｔｒｉａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｎｅｉｊｉ雄１００１４４，Ｏａｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄｔｈｅｄｅｖｉｃｅｏｆｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔ）ｒｄｅｔｅｃｔｉｎｇｂａｓｅｄｏｎＭＳＰ４３０Ｆ４４９，ｗｈｉｃｈｉｓｐｏｗｅｒｆｕｌｉｎｐｒｏｐｅｒｔｙａｎｄｌｏｗｉｎｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ．ｔｈｅｒｅａＩｅ乜优ｐａｒｔｓｉｎｃｌｕｄｅｄｉｎｔｈｉｓａｒｔｉｃｌｅ：ｔｈｅｏｒｙｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｄｅｓｉｇｎｒｅｑｕｉｒｍｅｎｔｓａｎｄｔｈｅｃｈｏｉｃｅｏｆｐｌａｎ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｄｅｓｉｇｎｏｆｈａｒｄｗａｒｅｏｆｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｄｅｔｅｃｔｉｎｇｄｅｖｉｃｅ．ａｎｄｔｈｅｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｅａｃｈｍｏｄｕｌｅａｒｅｇｉｖｅｎ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ；ＭＳＰ４３０；ｄａｔａａｃｑｕｉｓｉｔｉｏｎ０引言铝电解质的电导率与离子的运动有直接关系，它决定离子的本性和离子间的相互作用。
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基于单片机的电导率仪设计探讨
作者：张宇
来源：《现代商贸工业》2012年第05期
（海南师范大学，海南海口 570100）
摘要：介绍了单片机的电导率仪的研究与设计，阐述了单片机电导率仪的基本工作原理、软、硬件以及各模块的设计。
仪器所选用的激励源为方波电压源，减少了介质电极化的问题，使得电路设计进一步简化，其测量的精度比较高、抗干扰的能力比较强、能够自动实施温度补偿等特点。
该仪器不仅能够单独运行、实时记录，还能够和PC机串行工作，有利于对数据进行保存以及管理，能够很好地应用于各种工业现场。
关键词：单片机；电导率仪；设计
电解质溶液有着良好的导电性能，而电导度（电导）指的是电解质溶液的导电能力的强弱。
相同的电解质溶液，选择电极常数的不相同的电极进行测量，所得的电导并不相同，而单位电导也就是电导率不会受到电极常数的影响，所以，用电导率对溶液的导电能力进行描述更加准确。
本文以C8051F单片机为例，探讨了电导率仪硬件与软件设计方法。
1 电导率仪系统基本组成
电导率仪系统主要包括单片微型计算机、温度与电导测量模块、记录输出仪、RS232通讯系统、LED panel（即LED显示屏）、键盘以及报警装置。
该系统的核心装置就是单片机（型号为：C8051F020），这是一种有十二位位100ksps的八通道移动ADC的混合信号系统级MCU芯片（完全继承），有PGA接口以及能够对多路开关进行模拟，两个十二位数/模拟转换器，是可以单独工作的系统。
其工作的基本原理是：电导与温度测量电路对于溶液的电导、温度的信号进行采集，通过放大偏移、限幅以及隔离之后，输入到单片微型计算机，通过内部的模拟开关进行分时记录，输入到内部移动ADC，通过转换之后的数据再经过处理之后输入到LED屏上加以显示。
2 硬件系统的设计
2.1 电导测量电路的设计
电导测量电路包括激励源所产生的电路、偏移放大以及限幅电路等。
常规的电导测量系统大部分选择的激励源为高频正弦波从而对电导数据进行采集使得传感器完成激励，必须通过一定的程序比如相敏解调从而对交流信号实施处置，造成测试的系统的结构变得更加复杂，数据采集的过程比较长。
本电导测量系统选择了一种新的激励方法，系统所选择的激励源为方波电压源。
利用软件进行控制，使得模拟转换器采样跳过由于方波极性波动产生的脉冲波动区，落在电压波形平稳之后的位置，这等同于电极受到相同的直流电流信号的激励，节省了后续的处理电路。
为了有效运用C8051F在片系统的基本功能，利用程序控制数/模转换器所输出的占空比为百分之五十的脉冲波，利用偏移放大电路产生的比较平稳的方波电压当作系统的激励源。
增加频率能够减弱介质的电极化效应，但是受到电容效应造成的影响，提高的频率不宜太高。
通常在低导的时候选择低频，高导的时候选择高频，计算以及实验过程中发现，选择1000赫兹的频率其精度与适应性都比较好。
2.2 RS232通讯的设计
RS232C串行通信技术一般利用两条线能够在上位机和单片微型计算机之间实现全双工异步串行通信。
C8051F单片卫星计算机输入输出为晶体管-晶体管逻辑电平，上位机所采取的标准串行接口是RS232，两者的电气规范并不相同，需要实施电平转换。
+5伏的供电电源就能满足MAX232E芯片的要求，就能够完成晶体管-晶体管逻辑电平以及RS232C电平的相互转换。
由于工业现场的干扰因素比较复杂，因此选择TLP521双光耦以及2个三极管，设计成一个简易的、成本比较低的隔离电路，以提高仪表的抗干扰能力。
2.3 记录仪输出的设计
C8051F的内集成为两个十二位数模转化器，其精度能够确保经过转换之后所输出的电压信号非常平稳，有足够高的分辨率，能够达到测量精度的规定。
通过该分辨率足够高的电压来对电流源电路进行控制，从而达到由电压信号向4毫安至20毫安的标准工业电流信号进行有效转换。
电路具备线性隔离的功能，包括1个放大器以及1片双光耦。
双光耦选择TLP521，其中1个用以反馈，另外1个用来输出，从而对其非线性进行补偿。
对于线性隔离电路前后级应当选择不一样的电源进行供电。
试验证明，该隔离电路的线性误差小于等于0.2%。
2.4 温度测量及其补偿的设计
工业现场通常难以利用恒温法保持被测溶液在基准温度以下对其电导率进行测量，必须运用单片机实施温度补偿。
该系统采取热电阻四线法对温度进行测量，并且设计了光电隔离装置，选择的恒流源为恒流管（3CR型），其温度系数比较低、起始的电压也比较低、电流非常稳定、可靠、电流恒定并且可以调节等特点。
热电阻的2根引线和恒流管（3CR型）串联组成恒流电路，另外2根引线对信号进行采集。
四线法测量温度能够消除引线电阻所产生的影响，然而配置软件线性化进行处理，其测量精度非常高。
3 系统的软件设计
软件程序主要包括：初始化、电导采样与温度采样、数据处理、显示子程序以及键盘处理等各种子程序组成。
上电复位后首先必须执行的就是初始化程序，其功能是给单片机赋于初值，使之为正常工作做好准备，并且对中断的初始化进行设置。
电导与温度信号的采集选用中断程序进行。
电导采样子程序所起到的作用是作为激励源的开关、将延缓、稳定放大信号的时间以及模数转换。
而数据处理子程序起到的作用对正负半周期所采集到的电导信号实施作差处理。
由于利用作差值还能够有效消除直流激励检测系统产生的低频噪声，增强系统采集数据的精度。
子程序还有对误差以及温度补偿进行计算。
参考文献
［1］王小利，董晓舟. 单片机自动检测系统的设计［J］.实验室研究与探索，2010，（4）.
［2］刘新月，林波. 基于软件温度补偿的水电导率仪控制系统设计［J］.天津工程师范学院学报，2010，（2）.。