基于C8051F040的水體溶解氧檢測系統(tǒng)的研究.pdf

1、我國是水資源缺乏的國家，人均占有量低于世界平均水平；改革開放以來，隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅猛發(fā)展，大量工業(yè)廢水、生活污水不斷地向江河湖海排放。目前我國水資源60％已經(jīng)受到污染，1.2億人口正在使用不干凈的水源，水污染形勢十分嚴(yán)峻，故迫切需要對水源進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)污染，治理污染。在水質(zhì)檢測中，水體中的溶解氧含量是一項(xiàng)重要指標(biāo)，當(dāng)水體受到染污時，會導(dǎo)致溶解氧含量下降，因此需要研制水體溶解氧檢測系統(tǒng)來進(jìn)行水體環(huán)境實(shí)時監(jiān)測，以便能夠及時得到各個

2、水域的水質(zhì)情況，方便開展相關(guān)的治理工作。
　　 溶解氧檢測的方法主要有碘量法、Clark電極法和新型的熒光淬滅法。目前市場上出現(xiàn)的大多數(shù)水體溶解氧檢測設(shè)備是基于Clark電極法（又稱電流測定法），其測量速度比碘量法要快，操作簡便，干擾少，而且能夠現(xiàn)場自動連續(xù)檢測，但是其透氧膜和電極較易老化，需要定期活化，透氧膜也要經(jīng)常更換，并且檢測時需要耗氧，故要不停攪拌水樣。國外出現(xiàn)了一種新型的基于熒光淬滅效應(yīng)的溶解氧檢測設(shè)備，該種設(shè)備能夠快

3、速檢測出溶解氧含量，且在檢測過程中不耗氧，傳感膜壽命長，可實(shí)現(xiàn)長期在線監(jiān)測。
　　 本論文基于熒光淬滅法，利用水中的氧分子對熒光的淬滅效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)水體溶解氧濃度的檢測。實(shí)驗(yàn)中使用Tris(4，7-diphenyl-1，10-phenanthroline)ruthenium(Ⅱ)dichloride（化學(xué)名稱是三（4，7-聯(lián)苯-1，10-鄰菲啰啉）二氯化釕）作為光化學(xué)傳感膜的熒光敏感物質(zhì)，該物質(zhì)受到特定波長的藍(lán)光照射時會激發(fā)出強(qiáng)烈的

4、粉紅色的熒光，水中的氧分子會對該粉紅色熒光進(jìn)行淬滅，因此可以通過檢測熒光的強(qiáng)度來計(jì)算出對應(yīng)溶解氧的含量。本文在此基礎(chǔ)上研究設(shè)計(jì)了一套基于熒光淬滅法的溶解氧監(jiān)測系統(tǒng)，系統(tǒng)中下位機(jī)采用了新型的混合信號SOC——C8051F040微控制器，結(jié)合了無線傳輸技術(shù)，能夠?qū)Υ竺娣e水域?qū)崿F(xiàn)多點(diǎn)、聯(lián)網(wǎng)、實(shí)時、在線監(jiān)測。論文的主要工作包括以下幾點(diǎn)：
　　 1)論述儀器的整體系統(tǒng)架構(gòu)，在前人的基礎(chǔ)上分別對各功能模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，對硬件配置進(jìn)行選型，繪制出

5、硬件原理圖和PCB圖，制板后進(jìn)行電路板的元器件焊接。
　　 2)基于設(shè)計(jì)好的硬件電路進(jìn)行C8051F040單片機(jī)的嵌入式程序設(shè)計(jì)，根據(jù)各模塊功能繪制流程圖，利用C51編程語言編寫下位機(jī)程序，并進(jìn)行模塊調(diào)試；設(shè)計(jì)基于RS232的無線傳輸通信協(xié)議，用于微控制器與PC機(jī)之間的通信；設(shè)計(jì)基于RS485的通信協(xié)議，用于下位機(jī)之間的通信。
　　 3)結(jié)合由同組人員開發(fā)的上位機(jī)軟件對硬件各模塊進(jìn)行調(diào)試實(shí)驗(yàn)，下位機(jī)程序調(diào)試實(shí)驗(yàn)，新型光化