智能光电式污泥浓度检测仪的研制
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摘要
本文根据污水处理行业中需要实时连续检测污泥浓度的要求，设计了采用光电检测技术的污泥浓度传感器和检测仪。
根据污泥的组成、特性、透光率、颜色等性质，传感器采用近红外发光二极管作为光源，光敏二极管作为光探测器件，光源驱动采用交流调制信号，这样可以有效克服自然光、杂散光、污泥颜色、气泡等直流干扰。在结构上采用双光源、双接收管这样可以克服传感器沾有泥膜的影响。
检测仪硬件采用独特的双片结构，主要由单片机和CPLD构成。单片机完成数据处理，CPLD完成A/D控制和LED动态扫描显示。这种结构有效的克服了以单片机为主控芯片的系统的诸多缺点，具有速度快、可靠性高、硬件可升级等优点。
单片机软件采用C51高级语言设计，编译器采用高效的德国Keil公司的KeilC51，克服了以往用高级语言编写的程序效率不高、代码长、执行速度慢的缺点；克服了用晦涩难懂的汇编语言编写软件的诸多缺点，大幅提高了工作效率。
利用EDA工具和VHDL语言在CPLD器件上设计实现单片机外围电路，减少了中小规模集成电路的使用，使系统的硬件设计软件化。
According to the requirement of real time and continue detection of sludge concentration in sewage decontamination industry, this paper designed a kind of sensor and detection instrument to detect activated sludge concentration. Consider of the composition, characteristic, the rate of permeation light, color of the activated sludge, using near infrared diode as lamp-house, photosensitive diode as light detector. The lamp-house drive is alternating modulation signal. This technology can overcome the direct current disturbance of nature light, sludge color, bleb etc. The structure of dual lamp-house and dual received diode can overcome the disturbance when the sensor is stained with sludge.
Using C51 advanced computer language design the software of the single-chip. The higher efficiency compiler is KeilCSl developed by Keil company German. The compiler can overcome many disadvantages of previous such as low efficiency, long code, low execution speed. It also overcome many disadvantage of using crabbed assemble language, and increase work efficiency in a large extent.
The hardware structure of sludge concentration detection instrument is "two-chip". It mainly composed by CPU and CPLD. Data-processing is accomplished by CPU. The control of A/D and dynamic scan display is accomplished by CPLD. Compared with previous system controlled by single-chip, this kind of structure has many advantages, such as high speed, strong reliability, hardware upgradeable, etc.
Using EDA tools to design periphery circuit of single-chip. Reduced the use of SSI and MSI. Made the hardware design like software design.
根据污泥的组成、特性、透光率、颜色等性质，传感器采用近红外发光二极管作为光源，光敏二极管作为光探测器件，光源驱动采用交流调制信号，这样可以有效克服自然光、杂散光、污泥颜色、气泡等直流干扰。在结构上采用双光源、双接收管这样可以克服传感器沾有泥膜的影响。
检测仪硬件采用独特的双片结构，主要由单片机和CPLD构成。单片机完成数据处理，CPLD完成A/D控制和LED动态扫描显示。这种结构有效的克服了以单片机为主控芯片的系统的诸多缺点，具有速度快、可靠性高、硬件可升级等优点。
单片机软件采用C51高级语言设计，编译器采用高效的德国Keil公司的KeilC51，克服了以往用高级语言编写的程序效率不高、代码长、执行速度慢的缺点；克服了用晦涩难懂的汇编语言编写软件的诸多缺点，大幅提高了工作效率。
利用EDA工具和VHDL语言在CPLD器件上设计实现单片机外围电路，减少了中小规模集成电路的使用，使系统的硬件设计软件化。
According to the requirement of real time and continue detection of sludge concentration in sewage decontamination industry, this paper designed a kind of sensor and detection instrument to detect activated sludge concentration. Consider of the composition, characteristic, the rate of permeation light, color of the activated sludge, using near infrared diode as lamp-house, photosensitive diode as light detector. The lamp-house drive is alternating modulation signal. This technology can overcome the direct current disturbance of nature light, sludge color, bleb etc. The structure of dual lamp-house and dual received diode can overcome the disturbance when the sensor is stained with sludge.
Using C51 advanced computer language design the software of the single-chip. The higher efficiency compiler is KeilCSl developed by Keil company German. The compiler can overcome many disadvantages of previous such as low efficiency, long code, low execution speed. It also overcome many disadvantage of using crabbed assemble language, and increase work efficiency in a large extent.
The hardware structure of sludge concentration detection instrument is "two-chip". It mainly composed by CPU and CPLD. Data-processing is accomplished by CPU. The control of A/D and dynamic scan display is accomplished by CPLD. Compared with previous system controlled by single-chip, this kind of structure has many advantages, such as high speed, strong reliability, hardware upgradeable, etc.
Using EDA tools to design periphery circuit of single-chip. Reduced the use of SSI and MSI. Made the hardware design like software design.
引文
[1] 宋启敏，陆明刚．水的浊度测量．上海大学学报(自然科学版)，1997，3(1)．
[2] 汪光煮．城市供水行业2000年技术进步发展规划．北京，中国建筑工业出版社，1993
[3] 岳舜琳．水时浊度测定中的几个问题．城市公用事业，1992，6(5)
[4] 李星，李虹，李圭白．悬浮液透光率脉动检测原理．哈尔滨建筑大学学报，1996，29(5)．
[5] 贡献．浊度单位和浊度测量方法．分析仪器，1998，2．
[6] 施吉方．单片机数据采集器的设计．电测与仪表，1998，1．
[7] 张霞．VHDL在现代EDA中的应用，现代电子技术，2001，5．
[8] 何立民．MCS—51系列单片机应用系统设计．北京航空航天大学出版社，1990，1．
[9] 卢毅，赖杰．VHDL与数字电路设计．科学出版社，2001
[10] 何立民．单片机应用技术选编(8)．北京航空航天大学出版社，2000．8．
[11] 刘宝琴．Altera可编程逻辑器件及其应用．清华大学出版社，1995
[12] 王和顺，黄惟公．一种实用的单片机高速数据采集系统．四川工业学院学报，2001，4．
[13] 张凌，范寒柏．VHDL语言中局部变量与局部信号的作用．电子工程师，1999，12．
[14] 曾繁泰，陈美金．VHDL程序设计．科学出版社，2001，1．
[15] 戴卫兵．VHDL行为描述的功能模拟．江苏理工大学学报，1998．
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