采用C8051F060的水质重金属在线监测仪的研制
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编者按：针对目前水质重金属实验室检测方法的不足，研制了一款灵敏度高、检出限低、性能稳定的实时自动在线监测仪。该仪器以C8051F060作为下位机主控芯片实现信号发生器、恒电位仪和信号采集处理，以基于WindowsCE的ARM9作为上位机完成泵阀控制和数据处理，以稳定的BDD电极作为工作电极的三电极体系，三大部分共同构成稳定的监测系统。此监测仪在测试不同浓度重金属铅、铬、镍离子溶液时得到了良好的响应。
恒电位仪设计
本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/203223.htm恒电位仪就是维持参比电极与工作电极之间的电位差恒定的电子设备。把工作电极接虚地，可以防止寄生信号的干扰，从而提高了电路中电流和电压的稳定度和精度。这样恒电位仪就变成了保证参比电极没有电流流过的前提下，把参比电位加到比较器的反向输入端，在运放的同向输入端加控制电压作为基准电位，运放的输出端接对电极形成电压闭环负反馈调节系统。反向输入端的电位随同向输入端的电位变化而变化，因此同向输入端电压恒定时，电极中电流变化时，参比电极电位相对于工作电极电位任何微小变化均将为电路的电压负反馈所纠正，从而达到自动恒定的目的[7]。
弱电流采集处理
工作电极上产生的微弱电流一般为mA级，监测低浓度重金属含量时能够达到pA级，为了精确采集微弱电流小信号，提高仪器的检测精度，在I/V转换电路中采用了自稳零、轨到轨输出运算放大器AD8639，此芯片把极低的输入偏置电流(最大值40pA)、高共模抑制比、极低失调电压、高精度、低噪声等特性集于一体，满足了微弱电流小信号的采集处理功能[8]，电路原理图如图3所示。
I/V转换滤波后的电压由C8051F060单片机内部集成的ADC进行模数转换，内部ADC是16位而且转换速度可以达到1MSPS的高速精准模数转换芯片[9]，实现了高分辨率、转换速度快的效果。
检测仪的软件设计
检测时序
检测仪上下位机通过Modbus协议[10]进行通讯，完成仪器检测整个过程。时序流程图如图4所示。
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