嵌入式紫外可见分光光度计测控系统研究

摘要

分光光度计是利用物质对光的选择吸收现象来测定物质成分的一种高精度分析仪器，是质量控制、技术鉴定和科学研究所必需的基本设备。随着光学技术、电子信息技术及计算机技术的发展，分析仪器呈现出数字化、智能化、自动化、集成化、网络化的发展趋势。 论文研究了双光束分光光度计的工作原理，及紫外可见光分光光度计的光学特点和紫外可见光的波长范围；介绍了嵌入式单板机、步进电机、光电倍增管及数据通讯的工作原理；分析了测控系统各部分的要求，并在此基础上选择所需器件。 构建了以基于PC\104总线的嵌入式单板机(SBC84500)和单片机(89C51F020)为硬件控制核心的主从分布式数据采集控制系统，实现了嵌入式单板机与单片机间的通信、测量过程的自动控制及测量过程中光电信号的采集与处理。为了使测控系统中的几个步进电机可以同时运行，提出了多路定时器中断方案，同时采用智能速度控制方式，达到系统实时控制的目的。为了保证测量的准确性和稳定性，设计了带自动增益控制的信号放大电路，把得到的电信号放大成A/D的近满度值，从而充分利用A/D的位数提高运算精度。 编制了下位机的控制处理软件，重点开发了串口通讯控制程序、步进电机控制程序、数据采集程序和数据处理程序。且下位机的软件编写都经过了严格的测试，能够有效的完成仪器要求的各种技术指标。 本课题研究的分光光度计响应波长范围185～900nm，适用于利用紫外可见光波长范围的单色光测量液体光吸收度的场合，可广泛应用于化工、医疗仪器、农业等领域。该系统具有强大的数据分析处理功能，较高的实时性和一定的智能性，明显提高了传统仪器的数字化、智能化、集成化、自动化和网络化水平，为研制光机电一体化测试分析仪器提供了相关共性关键技术。

目录

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第1章 引言

1.1嵌入式系统的发展概况

1.2仪器仪表业发展概况

1.3紫外—可见分光光度计的国内外发展概况

1.4课题背景及内容

1.4.1课题背景

1.4.2课题内容

第2章 分光光度计的基本原理与结构

2.1分光光度法基本原理

2.1.1吸收测量的可能

2.1.2 Lambert-Beer定律

2.1.3比色测定的局限性

2.2紫外可见分光光度计概述

2.2.1基本组成

2.2.2分光光度计的类型

2.3紫外可见分光光度计的结构

2.3.1光学系统结构

2.3.2测控系统结构

第3章 中央控制单元

3.1单片机简介

3.2 C8051F020

3.2.1 C8051F020简介

3.2.2 C8051F020原理

3.3控制框图

第4章 步进电机驱动控制模块设计

4.1步进电机选型

4.2驱动电路

4.2.1电机电路

4.2.2限位开关电路

4.3步进电机变速设计

4.4控制流程

4.5程序实现

第5章 数据采集

5.1光电倍增管介绍

5.2信号采集与处理

第6章 通讯模块设计

6.1串口通讯

6.1.1串口简介

6.1.2串行通信系统连接及物理标准

6.1.3软件实现

6.2 USB通讯

6.2.1 USB简介

6.2.2 USB物理标准

6.2.3 CP2101芯片

6.2.4控制原理图

第7章 结论与展望

7.1结论

7.2进一步工作的方向

致谢

参考文献

个人简历 在读期间发表的学术论文与研究成果