色谱分析系统中的微恒离子流发生器的设计

　　系统软件

　　软件在Microchip公司的MPLAB IDE可视化集成开发环境下运行，使用C30编译器编写。MPLAB IDE提供了方便且功能丰富的界面，其中C30编译器提供了C语言的标准特性。微恒离子流发生器的软件主要由主程序和子程序模块组成。主程序主要完成电压给定数字量输入和量程选择的人机接口服务、输出校准及面板显示等功能。子程序模块包括按键输入捕捉中断、A/D转换和处理子程序和电压给定PID调节输出子程序。

　　数字滤波器设计

　　由于工作人员需随身携带微恒离子流发生器，因此要求微恒离子流发生器对工作环境适应性和抗干扰性强。在数据采集及处理时采用了dsPIC30F4013内部12位精度的A/D转换器采集转换数据，并采用防脉冲干扰平均滤波算法与滑动平均滤波算法相结合的滤波器，减少了对数据的偶然脉冲性干扰并抑制了周期性干扰，增强了数据的稳定性和可靠性。

　　A/D转换采用Timer3定时器定时，每100ms自动转换的模式，即ADCON1 = 0x0044;采用扫描输入的方式，每16个采样点后发生中断，即ADCON2 =0x043C。本系统使用了2路通道扫描输入，一次转换后，每路通道的信号都采集了8个采样点，然后对8个数据排序并去掉其中的最大值和最小值，再求平均值处理，并形成8个数据队列，减少了偶然出现的脉冲性干扰，消除由此引起的采样值偏差;然后每次采样到一个新数据放入数据队尾，并扔掉原来队首的一个数据，把数据队列中的8个数据进行算术平均运算，即获得滤波结果，由此可抑制周期性干扰，滤波平滑度较高。

　　数字PID调节器设计

　　电压反馈调节采用数字PID调节器调节，首先dsPIC30F4013采样给定电压作为反馈电压，并和电压给定输入值进行比较，再利用比较差值e(k)进行PID调节，公式如下：

　　其中，u(k)为第k次采样计算的到的PWM占空比值，e(k)为第k次采样误差。通过设定比例KP、积分KI、微分KD常数即可闭环调节电压给定输出值。电压给定输出子程序主要是利用dsPIC30F4013内部的输出比较模块，使其工作在PWM模式下。dsPIC30F4013根据给定输入的数字量装载相应的占空比，从而输出对应不同电压的给定值。配置输出比较模块2为PWM输出模式OC2CON=0x0006，并设定时间基值周期PR2=0x0B84，即5kHz。