单片机在全自动电解质分析仪中的应用

    1概述

    随着单片机技术的发展,特别是89C系列单片机的出现,单片机在工业控制、仪器仪表等领域,越来越得到广泛的应用。同时,为由简单的单机系统发展到多机系统打下坚实的基础。

    最初的单片机系统因受程序存贮器的限制,大多都设计成单机系统,我们俗称单片单板机。随着低价格的89C系列如89C2051、89C51、89C52、89C552等内部带程序存贮器的单片机的出现,我们可很方便、灵活地使用单片机,将一些接口实现智能化即将一些可编程接口用单片机取代。不增加成本,又可将一些任务交给这些单片机去承担,这样将系统任务分散开,交给各个专门的单片机去执行,无疑可提高工作效率和系统的可靠性。

    我们在设计全自动电解质分析仪时,选用7个CPU。89C52负责整个程序调度、数据采集运算等工作,主从CPU之间采用串行、并行方式进行数据交换, 6个从CPU在主CPU的统一调度下协调工作,完成系统功能。

    2测量原理

    全自动电解质分析仪是一台高输入阻抗、高分辨率、高测量精度的仪器,它可与多种离子选择电极配套使用,测定离子的电极电位值mvx及溶液的离子浓度Cx或PH,可测量K、Na、Cl、Ca及PH五种参数。

    2.1测量原理———两点校正法

    所谓两点校正法,即用两种不同标准溶液(其浓度值已知)测出其相应的电位,得到所需要的斜率和零点,供未知溶液(血液)的测量使用。

    根据能斯特方程,溶液的电位与浓度有如下关系:

    系统由单片机(包括一片89C51、二片89C52、四片89C2051)、程序存储器、数据存储器、键盘显示、打印、A/D转换器等组成,其结构框图如下:

    4 单片机接口电路设计

    从结构图中可看到,系统结构较为复杂,除图中可见的6个CPU、键盘的管理,转盘、冲洗泵、抽吸泵均由89C2051来完成,主CPU与从CPU之间,既有串行通讯,又有并行通讯。在此仅对键盘管理与电机控制略作介绍。

    4.1 监控

    全自动电解质分析仪流体部件较多,执行时间较长,有四种工作状态,各状态切换如图2。

    从图中可看出,若采用普通的扫描键盘———执行功能的管理方式,在执行功能键时,不能打断,即使是误操作,也必须等该功能键功能执行完,操作很不方便,我们在设计时,采用特殊中断方式,在中断中实现程序的转移,可很方便地修改命令。

    4.2 键盘

    键盘为4×4矩阵,用一片89C2051完成对键盘的管理,不仅可为主CPU分担一部分工作,同时也可提高系统的灵活性。

    键盘采用中断方式,用逐行扫描法或反转法扫描键盘,产生键值后,通过并行口向主CPU传送数据,同时产生一负脉冲,作为中断请求信号。