土壤分析儀的設(shè)計和實(shí)現(xiàn)

隨著嵌入式系統(tǒng)日益廣泛的使用，其在日常生產(chǎn)生活中產(chǎn)生了越來越大的影響。土壤分析儀是一種綜合測量儀器，其含有光電比色分析、電極電位分析、電導(dǎo)分析等多種功能，它不僅能測試土壤中氮、磷、鉀、有機(jī)質(zhì)的含量，還可以對土壤的酸堿度和鹽分進(jìn)行測量，并且可以根據(jù)土壤狀況和農(nóng)作物種類，指導(dǎo)施肥。

近幾年來，經(jīng)濟(jì)社會高速發(fā)展的同時，越來越多的環(huán)境問題走進(jìn)人們的視線，這其中水污染、土壤污染引起的關(guān)注度zui高。水和土壤都是人類賴以生存的重要物質(zhì)，如何快速準(zhǔn)確地檢測出水、土壤中某些元素的含量，對于環(huán)境監(jiān)測及污染防治具有十分重要的意義。

以水質(zhì)、土壤分析儀的硬件系統(tǒng)設(shè)計為主要內(nèi)容，把分析儀分為反應(yīng)盤和樣品盤模塊、溫度控制模塊和數(shù)據(jù)采集模塊，分別對各個模塊進(jìn)行了設(shè)計。以分光光度法為基礎(chǔ)，通過標(biāo)準(zhǔn)曲線計算出樣品溶液的濃度，提出了一套完整可行的自動檢測方案，實(shí)現(xiàn)了儀器對水、土壤的全自動檢測。其研究內(nèi)容如下： 反應(yīng)盤和樣品盤模塊主要完成對步進(jìn)電機(jī)的控制，以芯片為步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動器，搭建可靠的驅(qū)動電路，對整個儀器中的7個步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，使其都能夠正常工作。通過碼盤和光電開關(guān)的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)對運(yùn)動機(jī)構(gòu)的定位。 以平像場光譜儀為分光元件，線陣CCD芯片為感光元件，以單片機(jī)為高速A/D芯片設(shè)計了數(shù)據(jù)采集模塊。 溫度控制模塊分為兩部分，在試劑盤區(qū)域，為了使試劑保存在低溫環(huán)境，采用半導(dǎo)體制冷器制冷；在反應(yīng)盤區(qū)域，利用加熱帶，使樣品和試劑的反應(yīng)保持在一個溫度較高且恒定的環(huán)境下。 本文設(shè)計了一種分立式檢測結(jié)構(gòu)，把光電檢測機(jī)構(gòu)獨(dú)立出來，光源直接照射反應(yīng)杯，檢測過程中無需再對待測樣品進(jìn)行抽取，這種結(jié)構(gòu)交叉污染小，并且檢測速度快。 針對分析儀復(fù)雜的控制結(jié)構(gòu)和執(zhí)行部件，本文提出了一種多CPU的控制方案，把儀器整體的控制時序分配給多個CPU去執(zhí)行，并由一臺PC機(jī)協(xié)調(diào)各個CPU的工作。這種結(jié)構(gòu)很大程度上簡化了時序、減少了程序編寫工作量。通過實(shí)驗(yàn)表明，該儀器能夠?qū)崿F(xiàn)對樣品的自動檢測，并且具有較好的可靠性和穩(wěn)定性。 水質(zhì)、土壤檢測意義重大，本文旨在設(shè)計一款檢測精度高且速度快的水質(zhì)、土壤分析儀，希望為水質(zhì)、土壤的檢測提供技術(shù)支援。