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摘要:基于sOC单片机C8051F020设计了pH值的信号放大电路和抗干扰电路,并依据pH值的测量原理nernst方程对pH值进1 Q2 ?, N" O( \& f' g+ F& }( E
行校正。针对多因子水环境反应过程中pH值滞后、非线性、时变、耦合性等特点,采用模糊PID控制算法控制电磁阀调节水环7 H3 u- K! k* @7 u) H/ ^. R7 Y0 h
境中的pH值,并且将模糊逻辑工具箱与Matlab函数相结合, 在Matlab中Simulink 环境下进行了仿真研究,仿真结果表明模糊
" I& @. s) {' w! S: {! lPID参数自调整对于pH值的控制具有良好的控制效果,具有动态性能好,稳态精度高,抗干扰性能好及较强的鲁棒性。
0 S7 h& u0 F0 e. f% A5 q" g关键词:C8051F020;pH值;Nernst方程;抗干扰;模糊PID$ Z5 y5 w- d @' U
引言
( v! ?$ ?: I0 x+ ]) n' ~* F. r随着科技的进步和工农业生产的发展,水产养殖这一-传统
7 {! Y+ A5 H3 A9 b1 a的行业也在向工厂化和智能化方向发展。水质监控仪器的设计/ }/ H) j( ?1 q( Q8 S0 z; |
是实现工厂化水产养殖的关键设备。其中pH值就是多因子水
6 J3 m4 ?1 k/ G6 U! M' Y环境中一个重要的因子，本文设计了基于SOC单片机
' J+ A( O h* X$ W) |4 \2 _C8051F020的pH值的检测电路,并通过控制算法实现了对多
3 [2 F, M0 ]" D; |因子水环境中pH值的控制调节。1 I4 E: R( O( N6 J3 I! p% y, X
1硬件电路设计和pH测量原理# a) e& n1 I. y, z8 c
本设计采用高速SOC单片机C8051F020既能提高仪表可: @ E m: _ x
靠性又能提高系统性能。C8051F020是集成的混合信号片上系* C9 {8 q: l: T$ V9 x
统,具有与MCS- -51内核及指令集完全兼容的微控制器,除了具
2 G5 I# w2 r$ h有标准8051的数字外设部件之外，片内还集成了数据采集和.
7 M; b3 s2 E! [: } @控制系统中常用的模拟部件和其它数字外设及功能部件。设计! w+ J$ k1 p) L" @' i" i
中采用了C8051F020提供的12位A/D、D/A,能有满足设计要8 H4 \; Q$ c0 \2 r2 {- {$ Y
求。pH检测控制电路框图如图1所示。' Q1 Z* b! n1 W; x
9 g" d1 j% P2 M# j9 \1.1 pH值信号放大电路设计. e4 b6 l0 o6 @3 H( e# t
设计中采用pH复合玻璃电极，由于pH测量电极内阻大,. C& C) t) X6 Z- q8 s' x( V' d/ n
要求前置放大器有较高的输人阻抗,设计中选用运放CA3140,$ R# c9 l6 ~, n6 A! K. S
它具有输人阻抗高低偏置电流、低噪声、高增益等特点,主要用( ]7 g3 L, j( B5 [4 R: L" j
来完成阻抗匹配降低测量噪声、提高系统稳定性等opH值信号
$ b- H" X) L3 i" |; W放大电路如图2所示。6 g# R, X! ^; P1 N+ Q
% a: M5 _0 e% H3 q1 B/ a+ M; y9 t H5 Q$ Z2 W
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4 l6 q; r2 G+ c5 h5 C4 V附件下载：
6 Y% ?- x/ a4 w7 n) p9 N& J
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发表于 2020-4-20 16:09
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