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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) h% I& m ~; x2 J7 q3 k' _
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0 k* U- a2 t0 S$ [6 k+ I/ {( D$ p6 o
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
6 S5 Z3 C6 F: P6 MPID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。
& n! N' Q; x- s* \关键词:C8051F020;pH值;Nernst方程;抗干扰;模糊PID
- q0 z5 k0 ` d7 b7 E8 x/ `, c1 }引言: b/ j! h* n2 t9 k
随着科技的进步和工农业生产的发展,水产养殖这一-传统9 y0 s1 A: i3 i' f* j* e& @
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/ l; g; q! e$ X# M
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4 C: L0 `' P2 A9 v/ P% k4 x8 G
环境中一个重要的因子，本文设计了基于SOC单片机
/ P, v% o* f& K" U. u# w( TC8051F020的pH值的检测电路,并通过控制算法实现了对多; _) p; o9 h' o! D
因子水环境中pH值的控制调节。" | t: D) a) N; J) J/ U) M
1硬件电路设计和pH测量原理
* o0 Q) E; a2 G; g9 t本设计采用高速SOC单片机C8051F020既能提高仪表可( k) k9 D6 |' ~" ^0 ~
靠性又能提高系统性能。C8051F020是集成的混合信号片上系
3 _4 p) k) M& G# `/ [1 p/ ~5 r统,具有与MCS- -51内核及指令集完全兼容的微控制器,除了具6 [$ X! K' A- R% X# V8 z8 S& o
有标准8051的数字外设部件之外，片内还集成了数据采集和.
; d& d2 u9 Z! g" {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
0 j/ Y' \1 x* [中采用了C8051F020提供的12位A/D、D/A,能有满足设计要. U9 L! A$ C$ u, V' W* g1 _8 ?! M' B
求。pH检测控制电路框图如图1所示。
0 y. ?2 \9 u3 L% y
& P: j {, y/ T. g8 Y5 ~1.1 pH值信号放大电路设计) M: S- D' d5 h1 r: T
设计中采用pH复合玻璃电极，由于pH测量电极内阻大,
% H1 p9 N3 J8 j0 Z3 @" r要求前置放大器有较高的输人阻抗,设计中选用运放CA3140,; _9 `$ N& S2 v+ }
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
5 q$ a8 b: k7 i3 w$ n" S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
7 m0 l/ r# W0 q6 a' l3 @放大电路如图2所示。
; Y; b$ t& G! e! O+ t/ I$ y" [6 Y
' W! w' p' \% `3 @5 ~2 ~
2 }1 v- i2 h6 V x: A) V; W1 \
7 S- P* F2 `2 K. y) k0 Y0 R0 t附件下载：
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发表于 2020-4-20 16:09
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