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土壤分析仪的设计和实现

浏览次数:674发布日期:2017-09-12

随着嵌入式系统日益广泛的使用,其在日常生产生活中产生了越来越大的影响。土壤分析仪是一种综合测量仪器,其含有光电比色分析、电极电位分析、电导分析等多种功能,它不仅能测试土壤中氮、磷、钾、有机质的含量,还可以对土壤的酸碱度和盐分进行测量,并且可以根据土壤状况和农作物种类,指导施肥。


近几年来,经济社会高速发展的同时,越来越多的环境问题走进人们的视线,这其中水污染、土壤污染引起的关注度zui高。水和土壤都是人类赖以生存的重要物质,如何快速准确地检测出水、土壤中某些元素的含量,对于环境监测及污染防治具有十分重要的意义。

以水质、土壤分析仪的硬件系统设计为主要内容,把分析仪分为反应盘和样品盘模块、温度控制模块和数据采集模块,分别对各个模块进行了设计。以分光光度法为基础,通过标准曲线计算出样品溶液的浓度,提出了一套完整可行的自动检测方案,实现了仪器对水、土壤的全自动检测。其研究内容如下: 反应盘和样品盘模块主要完成对步进电机的控制,以芯片为步进电机驱动器,搭建可靠的驱动电路,对整个仪器中的7个步进电机进行驱动,使其都能够正常工作。通过码盘和光电开关的结构,实现对运动机构的定位。 以平像场光谱仪为分光元件,线阵CCD芯片为感光元件,以单片机为高速A/D芯片设计了数据采集模块。 温度控制模块分为两部分,在试剂盘区域,为了使试剂保存在低温环境,采用半导体制冷器制冷;在反应盘区域,利用加热带,使样品和试剂的反应保持在一个温度较高且恒定的环境下。 本文设计了一种分立式检测结构,把光电检测机构独立出来,光源直接照射反应杯,检测过程中无需再对待测样品进行抽取,这种结构交叉污染小,并且检测速度快。 针对分析仪复杂的控制结构和执行部件,本文提出了一种多CPU的控制方案,把仪器整体的控制时序分配给多个CPU去执行,并由一台PC机协调各个CPU的工作。这种结构很大程度上简化了时序、减少了程序编写工作量。通过实验表明,该仪器能够实现对样品的自动检测,并且具有较好的可靠性和稳定性。 水质、土壤检测意义重大,本文旨在设计一款检测精度高且速度快的水质、土壤分析仪,希望为水质、土壤的检测提供技术支援。

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