南工大 分析仪器课程设计

1、南 京 工 业 大 学 课 程 设 计 报 告南京工业大学自动化与电气工程学院课程设计报告 （20122013学年第一学期）课程名称： 分析仪器课程设计 任课教师： 程 明 霄 一、课程设计时间 2012.12.172010.12.28二、课程设计地点 A208，B106，B505，B309，B103，B206，D306三、指导老师 程明霄、张印强四、课程设计题目 1合成氨系统QD-500四组分分析系统设计； 2 QD-500 mcu 80c196测控系统； 3在PC机上编写接收QD-500数据的软件； 4翻译LDS激光原位分析仪的英文资料； 5查找24C16,12C887英文资料并附带中文说

2、明；五、课程设计内容一、合成氨系统QD-500四组分分析系统设计1 分析系统的概述（包括系统的构成，功能，特点等）分析仪器主要是在工业流程中，对物化过程中的物质成分或物理状态进行连续检测和构成控制系统的主要装备。过程分析仪器主要用于流程工业，如连铸连轧钢厂、转炉、乙烯生产线、合成氨、大型发电机组、水泥旋转窑、环境监测等。过程分析仪器取样来自工艺流程，其状态复杂需作预处理；数据处理自动进行，显示或输出给调节器或计算机；操作从取样到数据处理全部自动进行。过程分析仪器不但在改进产品质量和降低成本上得到认可，而且在以下几方面作出了非凡的贡献：使管理人员能直接掌握流程中出现的异常并及时调整过程条件；便于

3、在放能、散热、冷却与吸能环节间改进流程工艺，减少能量消耗；提高生产率；能及时检出泄漏；能及时知悉物流中的浓度、成品的纯度；长期运行可靠性强，维修周期可以逾一年；同步地多参数检测。分析系统组成框图如下：从上图可见大多过程分析系统都包含两个主要回路，即分析回路和信息回路。分析回路主要用于物流通道，即从过程单元（或通道）取样，经过预处理系统再到分析检测单元，然后进入下一工序或排空，在多数场合，该回路还包含由标准物质组成的自动标定装置，用于仪器在线运行期间对分析检测值的自动标定。这些组成过程分析仪器的流路系统。分析检测单元是分析流路的核心，也是过程分析仪器的核心。信息回路主要用于信息通道，物流经过分析

4、检测单元，产生相应的电信号，进入信息处理系统，系统产生过程检测到的物流组成及其含量信息和对分析流路各装置的动作信息，用于检测信息的显示，传输和仪器正常工作的操作。其控制系统有着多输入多输出的控制对象特性、DCS等计算机控制技术、大系统的过程控制、直接质量目标控制等等特点，在流程工业中要求分析系统能在线长期连续工作要求高的可靠性、稳定性、准确性，对环境的依赖性小等等，因此过程控制分析仪将向智能化，微型化发展迅速。软件和硬件构成整个系统，自动控制发展迅猛。对于计算机控制技术、嵌入式设计、网络联网等方面的要求越来越高。2 合成氨某工段中的主要化学成分及其含量，CO2：015%；CO：015%；H2：

5、075%；O2：030%；选择相应的分析检测器，简述各的分析检测器分析原理。检测器的选择：对于检测CO2、CO而言选择红外传感器，检测H2选用热导检测器（TCD），检测O2采用电化学传感器(氧化锆氧分析器）。(1). 红外检测器的原理红外吸收检测原理检测器利用了朗伯比耳定律，即不同的气体对特定的波长的光有吸收，吸收的强度和气体的浓度成正比，这一原理进行气体浓度的检测。根据红外辐射在气体中的吸收带不同，可以对气体成分进行分析。比如CO2对波长为4.33um以及14.5um的红外光吸收相当强烈，并且吸收谱相当宽，只有4.33um的吸收带不受大气其他组分的影响，可以利用这个吸收带来判别合成氨组分中的

6、CO2的含量。而对于CO对波长为4.76um的红外光吸收相当强烈，并且吸收谱相当宽，可以利用这个吸收带来判别合成氨组分中的CO的含量。红外微流检测器利用红外线对气体分析，基于待测分析的组分浓度不同，吸收的辐射能不同，剩下的辐射能能够使得检测器里面的温度升高不同，动片薄片两边所受的压力不同，两气室间会因压差变化在管道中形成微流，产生一个电容检测器的电信号，这样可以间接测量出待分析组分的浓度。传感器通过样品池与参比池的红外线光谱信号转变为电信号。(2). 热导检测器(TCD)的工作原理热导式传感检测器是响应和流出组分浓度成正比例的微分检测器，它是基于不同组分与载气之间有不同的热导率的原理工作的。见

7、下图表示：从色谱柱出来的载气，一般只含有单个或者两个组分的气体。热导池用来测量混合物体的导热系数，它在有分析气体通过的池腔中安装一个电阻丝，电阻丝接通电源并连续加热，直到通过焦耳效应产生的热量等于热导、对流、辐射等散失的热量为止。热导检测器的转换工作实际分为两步完成：首先将浓度信号转换成电阻信号，然后将电阻信号转为毫伏信号，前者由热导池完成，后者由不平衡电桥完成。当调节好载气流速、电桥电流以及TCD温度值至一定后，TCD处于工作状态，从电源流出的电流在C点分成两路至D点汇合，而后回到电源。这时热导丝处于加热状态，维持一定的丝温度，热导池处于一定的池温，以保证热丝向池壁传导热量。只有当载气通过测

8、量臂和参考臂时，开始由于两臂气体组成相同，从热丝向池壁传导的热量相等，故热丝保持恒温，热丝阻值是温度的函数，温度不变阻值不变，这时电桥平衡，无信号输出。当有样气进入后，从柱后流出的组分进入测量臂，由于气体是载气和组分气的混合气体，其导热系数不同于纯载气，从热丝向池壁传导的热量也就不同，引起两臂的热丝温度不同，进而使得两臂阻值不同，电桥平衡破坏，有电位差，输出电信号。对电信号处理从而得到组分浓度。(3). 氧化锆氧分析器的原理 主要用于测量燃烧过程中烟气的含氧浓度，同样也适用于非燃烧气体氧浓度测量。在传感器内温度恒定的电化学电池(氧浓差电池，也简称锆头)产生一个毫伏电势，这个电势直接反应出烟气中

9、含氧浓度值。 氧传感器的关键部件是氧化锆，在氧化锆元件的内外两侧涂上多孔性铂电极制成氧浓度差电池。它位于传感器的顶端。为了使电池保持额定的工作温度，在传感器中设置了加热器。用氧分析仪内的温度控制器控制氧化锆温度恒定。氧化锆氧量分析仪的构成是由氧传感器(又称氧探头、氧检测器)、氧分析仪（又称变送器、变送单元、转换器、分析仪）以及它们之间的连接电缆等组成。氧化锆探头是利用氧化锆浓差电势来测定氧含量的传感器，其核心的氧化锆管安置在一微型电炉内，位于整个探头的顶端。 氧化锆管是由氧化锆材料掺以一定量的氧化钇或氧化钙经高温烧结后形成的稳定的氧化锆陶瓷烧结体。由于它的立方晶格中含有氧离子空穴，因此在高温下

10、它是良好的氧离子导体。因其这一特性，在一定高温下，当锆管两边的氧含量不同时，它便是一个典型的氧浓差电池，在此电池中，空气是参比气，它与烟气分别位于内外电极。在实际的氧探头中，空气流经外电极，烟气流经内电极，当烟气氧含量P小于空气氧含量P0（20.6%O2）时，空气中的氧分子从外电极上夺取4个电子形成2个氧离子，发生如下电极反应： O（P0）+4e-2O-2 氧离子在氧化锆管中迅速迁移到烟气边，在内电极上发生相反的电极反应： 2O-2 O（P0）+4e- 由于氧浓差导致氧离子从空气边迁移到烟气边，因而产生的电势又导致氧 离子从烟气边反向迁移到空气边，当这两种迁移达到平衡后，便在两电极间产生一个与

11、氧浓差有关的电势信号E,该电势信号符合"能斯特"方程： E=(RT/4F)Ln(P0 /P) (1) 式中R、F分别是气体常数和法拉第常数，T是锆管绝对温度（K）, P0是空气氧含量（20.6%O2）, P 是烟气含量。由（1） 式可见，在一定的高温条件下（一般）600），一定的烟气氧含量便会有一对应的电势输出，在理想状态下，其电势值在高温区域内对应氧含量。 在理想状态下，当被测烟气与参比气浓度一样时， 其输出电势E值为 0 mV, 但在实际应用中，锆管实际条件和现场情况均不是理想状态。 故事实上的锆管是偏离此值的。实际上，一定氧含量锆管输出的电势为理论值和本底电势的和，我

12、们称为无浓差条件下锆管输出的电势值为本底电势或称为零位电势， 此值的大小又在不同温度下呈不同的值， 并且随锆管使用期延长而变化。 因此， 如不对此情况处理，会严重影响整套测氧仪的准确和探头寿命。鉴于此，HD-D系列氧分析仪采取了"双参数校正法"，对探头本底电势作特殊处理，弥补了锆管的离散性缺陷，延长了探头的使用寿命。 3系统的分析流路结构图及其说明。设计合成氨系统的分析流路图如下：分析流路：对于分析仪器来说，要求过程分析中的进样气检测电信号稳定，背景组分交叉干扰可以有良好的消除干扰性能，分析流路与传统测控系统类似，主要包括装置预处理和检测回路。预处理主要用于去尘、除杂、脱水

13、、稳流、净化样品等，检测回路也即旁路主要用于大部分组分回流，循环处理。一般分析流路设计过程中包括如下流程： 分析流路中包含了样气进气口、开关球阀、钢瓶（零点气、量程气）、粗过滤器、压力表、放空流量计、干燥剂、精细过滤器、样气流量计、放散器、切换阀（工作/校正，零点/量程）等等。其中取样器包含了钢瓶（以及进样钢瓶）、开关球阀、切换阀等，提供了样品的采样通道。预处理部分包括了气体过滤器、干燥剂、精细过滤器等。预处理以及作用：预处理包括过滤除尘、脱水干燥、稳流调压等，主要是使分析仪器稳定有效工作，保证过程分析仪器的长期在线运行，仪器分析检测的精确与可靠。压力表显示气体的压力，间接得到流速的变化趋势，

14、通过调节阀门的开度，可以达到稳流目的，得到稳定的样品气体。干燥器对样气中的水分处理，防止对分析产生影响，使得测量不准确，因此一般进行检测时都会进行预处理，相应的干燥、过滤净化等减少水分的进入。精细过滤器是对样气的进一步处理，过滤掉更为细小的颗粒物，使得样气更干净。样气进入到分析传感器，也即进入到分析仪测控系统中，经过内部信号采集放大处理，送入主控芯片处理，便于得到实际的浓度值。旁路中放空流量计一般用于通过放空回路检测，将组分、载气等回流重新送入装置，这样能够实时反映组分的变化情况。4分析系统操作对测控系统的功能要求。过程分析仪器在工业流程中对物料成分以及含量进行连续在线检测，系统都包含两个主要

15、回路，即分析回路和信息回路。要求嵌入式系统既对检测信息实现智能化处理，又具有物流预处理功能，即通常将分隔开的两个功能集中于一套系统，从而提高分析仪器的实时性和可靠性。仪器检测的样品所含有的组分物质的性质以及组分含量的多少作为工业流程中装置设置以及生产过程操作控制或确定环境检测指标的依据。现代石油、化工等企业的生产基本上都采用了计算机过程控制系统，逐步实现远程监控模式，对现代化计算机提出了要求，现代化仪器应该做到：数字化：仪器所分析检测的组分信号以数字形式进行数据处理、数据显示和数据通信。智能化：对仪器的在线分析过程进行自动操作控制，故障的自诊断、标准样品的自动标定，并逐步将智能处理技术融入到复

16、杂的预处理和在线分析过程中。网络化：适应过程计算机控制系要求的局域网、公用网等传输模式。这些功能都要在过程分析仪器的测控系统中实现，系统在完成的同时，还应具有可靠性高、实时性和可嵌入式等特点。对于测控系统中的测控平台，要求模块化、C语言编程、实时中断处理，多任务结构等便于产品的更新换代。其采用模块化设计，各硬件模块具有独立的结构，可适应不同分析传感器以及组合以及预处理的选择要求；软件系统则为检测信号的数据处理、仪器的自诊断、自动标定的操作控制以及与DCS间的信息通都提供支持。由于仪器工作环境的影响，分析仪器要在不同环境下长期在线可靠运行要求，就需要测控平台具有很高的抗电磁干扰和抗干扰能力，同时

17、还要为软件设计提供合理良好的硬件环境。此外测控系统功能上还要实现环境的自适应，减少对使用环境的依赖性，增加测控系统的可靠性，不随着设计、制造、使用条件的影响。仪器发生故障不但可以自检出来，而且可以自诊断出故障发生的根源，并提醒操作人员，从而保证仪器的可靠运行，其中包括了开机自检、周期性自检、键盘自检等。5 设计测控系统的硬件结构：分析仪器首先通过传感器将所要分析物体的浓度或者其他信号转为电信号，然后通过放大电路放大。再经过AD采样电路将连续的模拟信号转变成离散的数字信号送入到单片机。信号进过单片机处理后，将计算出的具体的浓度值送给液晶显示器。同时在模拟输出口输出420mA的模拟信号给二次仪表。

18、用户可以通过键盘对仪器进行控制，还可以设置工作参数、零点补偿、灵敏度补偿值以及线性校准、非线性校准的计算公式。为了使得仪器具有远程控制功能，硬件上还设置了输入输出电路以及通讯电路。 1 硬件各部分的功能描述：（1）CPU模块 采用工业级80C196kc单片。 80C196kc是CHMOS高性能16位单片机主频可以达到24MHz，工作电压为5V。u 内部EPROM/ROM为16Kb，内部RAM为488字节，也有24字节的专用寄存器。u 内部含8通道10位A/D，六路高速I/O，多个独立并行I/O口，PWM输出，16位可编程定时/计数器，一标准URAT串口，带一个可编程的看门狗u 80C196kc

19、中采用了“垂直窗口”结构，使得新增的256字节RAM通过窗口映射同样可以作为通用寄存器来访问。u 两种节电方式待机方式和掉电方式，进一步减少了芯片的功耗。u 一个重要特征是增加了外设事务服务器，大大提高了中断事务的实时处理能力。(2) 数据采集模块u A/D转换分为两大类:u 一类用于分析检测器的信号数据采集，由片外A/D转换芯片承担,采用具有高性能的MAX197芯片;u 另一类采用的是80C196KC片内的8通道10位A/D，则为仪器正常运行下若干设备控制和自诊断提供数据采集（3）实时钟部分：仪器具有自动校准功能，可以在规定的时间内，有选择的自动进行零点和量程校准，还可以设定校准前同标准零气

20、和量程气之间的时间，硬件上提供时钟芯片DS12C887，还可以提供年、月、时、分、秒等，并且系统断电后，时钟不受影响。（4）存储模块：测控平台的存储单元主要分为程序存储器和数据存储器两部分u 程序存储器全部采用片外结构， 64 KB ROM为监控执行程序提供存放空间,程序操作采用16 位方式提供运行速度。u 数据存储器由三个部分组成：分别是16Kb的RAM数据存储器，32Kb的flash闪速数据存储器和512字节的EEPROM串行总线存储器。16 KB RAM为计算处理及其过程数据提供读写存取空间。Flash存储 用于检测结果历史数据保存和存放LCD 屏显示用的中英文字库及图案设计。512字节

21、的串行EEPROM,具有加密、掉电保持, 用于存放不同分析检测器组合时的硬件信息、厂方设计以及重要的分析仪器参数。（5）控制模块（主控单元）：整个系统的核心，计算处理采集的数据，以及做出相应的动作输出。（6）通讯模块：为计算机控制系统提供实时的分析检测结果，可以进行数据上传等功能。（7）人机界面（液晶显示模块以及开关输入模块）：提供显示界面，用于检测结果，操作选择、工作状态、诊断信息的显示。LCD采用160*128蓝色背光点阵图形液晶显示，可满屏显示7*14个汉字和14*28个小写字母，且显示模式可调。仪表键盘为3*8结构，可以根据要求进行选择。 2 主要芯片的性能指标：80C196KC： 1

22、6位微控制器，可以支持按位、字节、字或者32位的操作，在使用12MHz的情况下，一个16位的加法运算只需0.66微妙，在一般应用中，指令执行时间一般需要0.5到1.5uS。包含带采样保持器的AD转换器、串口、看门狗定时器和一个脉宽调制输出口。4个高速输入捕捉器用来记录外部事件发生的时间，六个高速输出通道用来产生脉冲或者波形，另外也能生成4个软件定时器或开始一个AD转换。DS12887：实时时钟芯片，引脚兼容于MC146818B和DS1287，在断电后可以连续10多年，自包含子系统包括锂，石英和支持电路；计数秒，分钟，小时，天，星期几，日期，月份和闰年补偿与有效期至2100年；高效的复用总线引脚

23、，软件接口有128RAM单元。MAX197：多量程，12位数据采集系统（DAS）。只需要一个单一的+5 V电源操作，但能够接受可能跨度上述电源和地下之间的模拟输入信号。8个模拟输入通道，6s转换时间，转换速率最大100ksps采样率，外部或内部中断采集，外部内部时钟，两个掉电模式。24C16：是一个16K的高效串行擦除可编程的只读存储器（EEPROM），使用时低功耗号。29C256： 是一个只有5V的在系统可编程可擦除只读存储器，它的256K的存储空间是按32768字*8位排布的，利用Atmel先进的非易失性CMOS技术。MAX485：电平转换功能，三态输出，具有电流限制和热关断器过载保护。

24、3 关于A平台PCB板制作要求与说明部分：1 AD中断连线说明：将原来芯片引脚P1.7处的INIT标号移动到P2.2引脚号上，其中P2.2可以作为单片机的外部中断引脚入口。2 PCB板的设计过程以及体会：A 、PCB一般制作流程：（1）搭建原理图（2）创建原理图元件的封装（3）绘制原理图（4）创建原理图中元件的PCB库封装（5）从原理图文件中导入PCB文件，布局布线（6）检查错误。B、制作的具体细节：1、绘制原理图封装所绘制的原理图电路中很多元件在Altium Designer中并没有完全一致的原理图，几乎所有的元件都需要自己制作封装，有的可以在库中找到。2、原理图绘制（1）添加原理图封装库，

25、从库中调出元件，使用wire按钮绘制连线连到要绘制的电气连接点处。、（2）添加电源和地时，电源要命名为VCC或AVCC，地要命名为GND或者AGND，有数字地和模拟地之分。（3）可用网络标号表示两个管脚相连（4）绘制完成后，对元件编号（5）添加元件的PCB封装（6）设置电气规则检查，对电路图编译，生成网络表（7）转到PCB文件中进行布局布线C、PCB封装的制作（1）根据芯片所给的封转资料，用向导制作PCB封转库（2）没有封装资料的根据实际尺寸制作（3）焊盘内径要比管脚的直径略大（4）制作的PCB比封装，须认真仔细，不得有任何问题，管脚间距和管脚大小和元件外形边框要与实际的元件完全一致（5）元件

26、的外围边框要画在丝印层（6）元件的封装放在原点D、PCB布局布线（1）导入网络表后若元件PCB封装管脚是绿色的，表明有错误（2）对元件进行布局、布线E、这个过程中出现的问题：要得到PCB板就要对各个原器件进行封装，一个原器件可以有不同的封装号，一个封装号也可以封装不同的原器件。如果不对原器件进行封装，生成PCB板时会出现找不到原器件等一连串错误。当原器件封装后，生成PCB板时出现找不到节点的错误，这是因为封装器件的管脚标号和原理图中对应原器件的管脚标号不同，此时只需要在PCB元件库中改变对应元件的管脚标号即可。修改设计的电路图很简单，在得到正确的PCB板后，先对原器件进行手动布局，然后再进行自

27、动布线会比较方便，也使整个图看起来比较清楚。布线可以手动，也可以自动布线。最后制作电路板不要复制拼板、或者复制电路图或者复制PCB图，很容易出错。使用Altium Designer完成PCB后，我对Altium Designer有了一定的了解。Altium Designer中的仿真功能可以让我们验证电路原理图的正确与否，通过仿真也可以了解到一个电路图所要实现的功能。如果连接比较复杂的电路图，就要考虑好图的布局问题，否则会使电路图看起来一团糟。在完成了PCB板后，我对一些常规原器件的封装号有了了解。对于PCB板这方面，我觉得通过这个课程设计了解到的东西还很少，对一些错误的处理方法也不熟悉，要想熟

28、练灵活的使用Altium Designer还需要今后大量的学习和实践。3打印修改后的NfMainbord1.Sch和A平台910.PCB正反面图：修改后的NfMainbord1.Sch：Top layer：Bottom layer：6 了解测控系统的基本软件 1 用C语言编写MAX197 A/D转换中断的初始化程序和读取A/D转换数据的中断服务程序。要求将80C196接收A/D转换后的信号的方式由查询方式改为中断方式。当为查询方式时，由A/D转换芯片MAX196的24号引脚输出的低电平信号传送到80C196的P1.7口。要将接收方式由查询方式改为中断方式，80C196的接收信号的引脚为3号引脚

29、NMI。此引脚接收高电平信号，所以从A/D转换芯片MAX197的24号引脚传出的信号要经过74HC27转换为高电平信号。74HC27芯片有14个引脚，共有3个三输入或非门，原理图中已经用了两个三输入或非门，剩余的一个可以用在将MAX197的24号引脚输出的低电平信号转换成高电平信号。但是74HC27芯片的三输入或非门一般不用于此功能，因为对电流有较大要求。以下为查询法的基本原理图，当P1.7的值为0时就取A/D转换的值，否则继续查询直到P1.7的值等于0为止。查询法的基本原理图MAX197 A/D转换中断的初始化程序和读取A/D转换数据的中断服务程序#include<reg52.h>

30、;#include<intrins.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#include"delay.h"#include"chuankou.h"sbit MAX197_CS=P00;sbit MAX197_WR=P01;sbit MAX197_RD=P02;sbit MAX197_HBEN=P03;uchar premp,temp1;void MAX197_Write(char temp) MAX197_CS=1; MAX197_WR=1; delays(1); MAX

31、197_CS=0; _nop_(); _nop_(); MAX197_WR=0; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); P1=temp; _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); MAX197_WR=1; _nop_(); MAX197_CS=1; delayl(5);long int MAX197_Read()long int premp;uint TempL,TempH;delayl(2); MAX197_HBEN=0; _nop_(); MAX197_CS=0; MAX197_RD=0; _nop_(); _nop_();

32、_nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); TempL=P1; delayl(600); MAX197_HBEN=1; delayl(600); _nop_(); _nop_(); _nop_(); _nop_(); TempH=P1; delays(1); MAX197_RD=1; MAX197_CS=1; premp=TempH*256|TempL; return premp; void Init_MAX197()P1=0x00;MAX197_Write(0x40);void main()l

33、ong int frag,i; uint j;init_uart();while(1) Init_MAX197(); frag=MAX197_Read();i=frag*500000/4096;send_dat(i/100000);send_char('.');send_dat(i/10000%10);send_dat(i/1000%10);send_dat(i/100%10);send_dat(i/10%10);send_dat(i%10);send_char('v');send_char('r');send_char('n')

34、; #ifndef chuankou #define chuankouvoid init_uart() /中断程序TMOD = 0X20;TH1 = 0XFA;TL1 = 0XFA;SCON = 0X40;PCON = 0X80;TR1 = 1;REN = 1; void send_dat(uint dat1)SBUF = (dat1+'0');while(TI=0);TI = 0;void send_char(uchar dat)SBUF = dat;while(TI=0);TI=0;void printstr(uchar *p)while(*p)!='0')

35、send_dat(*p);p+;#endif#ifndef delay#define delaydelayl(uint n)uint i,j;for(i=n;i>0;i-)for(j=114;j>0;j-);delays(uint i)while(i-);#endif软件系统总体流程图二、QD-500 mcu 80c196测控系统 (实验1,3,5小组)1两点校准的原理及方法分别测量两个已知真实值的数据点(一般叫做定标点或质控点),然后根据这两点的测量值,标定仪器的计算方法。其本质上归于零点校准和量程校准。首先进行零点校准，也即计算出测量值与标准值之间的误差b,并根据这一误差对测量

36、值进行补偿，自动“抬高”或“降低”测量值来消除系统误差；最后进行量程校准，生成一个比例系数k来消除测量误差，这样便达到了线性校准的两点校准。2程序实现，画出框图。相关程序设计及计算方法1）数据滤波子程序（函数）：对A/D采样值xi进行滤波处理以获得准确的x值;（这部分AD采样后已经处理，返回的就是滤波处理好的值）2） AD值校正处理子程序（函数）：x=K1 x+b (两点校准得到的参数K1，b) 或x= x+b (单点校准得到的参数b) 组分含量转换子程序（函数）：由Y=f(x) 计算得出 ；若Y=f(x)=kx+c即为线性转换关系；否则，为非线性关系，如Y=f(x)=a0+ a1x+ a2x

37、2+ a3x3+ a4x4+ a5x5 设计两点校准程序为：/ Y0为样品标准含量值,Y00:零点气含量值 Y01:量程气含量值;/ x为A/D转换校整值,x0:零点气转换值 x1:量程气转换值; / i:指示为零点(i=0)或量程校准（i=1）；/ j: 指示上一次校准为零点(j=0)还是量程校准(j=1);完成两点校准后j=-1.#define AD_just 635535/100 /(假设量程范围为0-100ppm，AD为16位的转换)float K1=1.0;float b=0.0;void probK (float Y0,float x ,int i,int j) K1=1; /当仪

38、器键盘上选择零点或量程校准时也有同样操作 b=0;if(j=-1) j=i; /作单点校准x0i=Y0i* AD_just;b=x0i-xi;else if(j=i) j=i; /作单点校准x0i=Y0i* AD_just;b=x0i-xi;else x0j=Y0j* AD_just; /作两点校准x0i=Y0i* AD_just;K1=(x0j-x0i)/ (xj-xi);b=x0j-K1*xj;j=-1;程序框图如下：3定位法实现单片机上带小数位的方法（数据以保留小数点后四位为例）假设有数据a、b,首先进行数据a、b都乘以10000的扩大，此后利用扩大后数据进行运算得到一个结果result

39、，判断出结果数据的位数result_p。利用switch语句对运算符判断。若是“+”或“”则将结果显示时在数据第四位画出点point；以表明小数位位置；若是“*”或“/”则将数据显示时在数据的第八位处显示点point，点后面只保留四位数据，多余的舍弃。三、在PC机上编写接收QD-500数据的软件 (实验奇数小组) 1 分析QD-500(6#实验装置) 检测数据发送的基本步骤和要求QD-500使用RS232串口方式向外部发送检测数据，需对串口配置进行选择，如设置波特率为2400，8个数据位，1个停止位，无奇偶校验位。传送的数据内容共有两部分，中间以字符“%”分开，无特定结束符号。数据接收软件主要

40、包括两部分：第一部分提供端口配置选择，以及串口开、关提示，界面友好；第二部分为数据显示界面，包含了检测数据得到的时间（即系统时间）与气体测到的浓度值，前18个字符为时间，后6个字符为浓度值。另外显示检测气体的名称，这里以CH4为例，即检测甲烷气体为主。2 设计在PC机上接收仪器检测结果的步骤，并画出框图由于没有特定的结束标示符，只能以最后连续的两位“H4”字符串为观察值，一旦出现连续一对“H”和“4”即认为一组数据已经全部接收完成，进入下一步的分析提取阶段。从数据包开始到出现“H4”结束，数据全部暂存入一个临时字符串中，用split函数以“%”为界分离该字符串成为两段，分别放入arr(0)和a

41、rr(1)中。由上面的分析得知，arr(0)中存放的包括了检测时间和浓度值，用mid函数将前18个字符提取为时间time，后6个字符提取为浓度值data；arr(1)中放的是检测气体的名称，直接放到name里。数据显示采用三组滚动显示方式，可以获得一定的缓冲时间。开始选择串口及配置取缓冲区字符串口响应事件最后两个字符是否”H4”以%为界把收到的字符串分开第一部分前18个字符->time第一部分后6个字符->data第二部分全部字符->name结束NYNY图表 1 数据接收流程图3 用VB或VC编写在PC机上接收仪器检测数据的程序，并成功运行以下为VB设计的QD-500数据接收

42、软件：程序运行界面：在界面左端可对串口进行选择及设置，点击打开串口即可开始接收，若串口已打开将会提示，未打开串口则无法接收，弹出“无效端口号”提示。界面右端分组分类显示了气体的检测信息。点击“清除缓冲区”可以清除当前显示。VB程序如下：Private Sub Combo1_Change()If MSComm1.PortOpen = True Then '如果串口打开先关闭后再进行其他操作MSComm1.PortOpen = FalseEnd IfMSComm1.CommPort = Combo1.ListIndex + 1End SubPrivate Sub Command1_Clic

43、k()EndEnd SubPrivate Sub Command2_Click()On Error GoTo uerror '发现错误跳转到错误处理If Command1.Caption = "关闭串口" ThenMSComm1.PortOpen = FalseCommand1.Caption = "打开串口" '按钮文字改变Shape1.FillColor = &HFFFFC0 '灯颜色改变ElseMSComm1.PortOpen = TrueCommand2.Caption = "关闭串口"Shap

44、e1.FillColor = &HFFEnd IfExit Subuerror:msg$ = "无效端口号" '错误显示Title$ = "串口调试助手"X = MsgBox(msg$, 48, Title$) '48 标示显示警告图标End SubPrivate Sub Command3_Click() Text7.Text = "" Text8.Text = "" Text9.Text = "" Text4.Text = "" Text5.Text

45、 = "" Text6.Text = "" Text1.Text = "" Text2.Text = "" Text3.Text = ""End SubPrivate Sub Form_Load()If MSComm1.PortOpen = True ThenMSComm1.PortOpen = FalseElseEnd IfCombo1.AddItem "COM1"Combo1.AddItem "COM2"Combo1.AddItem "COM

46、3"Combo1.AddItem "COM4"Combo1.AddItem "COM5"Combo1.AddItem "COM6"Combo1.AddItem "COM7"Combo1.AddItem "COM8"Combo1.ListIndex = 0MSComm1.CommPort = 3MSComm1.Settings = "19200,n,8,1"Command2.Caption = "打开串口"Shape1.FillColor = &a

47、mp;HFFFFC0Combo2.AddItem "256000"Combo2.AddItem "128000"Combo2.AddItem "115200"Combo2.AddItem "57600"Combo2.AddItem "38400"Combo2.AddItem "28800"Combo2.AddItem "19200"Combo2.AddItem "9600"Combo2.AddItem "4800"C

48、ombo2.AddItem "2400"Combo2.AddItem "1200"Combo3.AddItem "无 None"Combo3.AddItem "奇 Odd"Combo3.AddItem "偶 Even"Combo4.AddItem "4"Combo4.AddItem "5"Combo4.AddItem "6"Combo4.AddItem "7"Combo4.AddItem "8"C

49、ombo5.AddItem "1"Combo5.AddItem "2"MSComm1.InBufferSize = 2048 '接收缓冲区大小设置End SubPrivate Sub MSComm1_OnComm()Dim str ''''''读入数据的暂放变量Select Case MSComm1.CommEvent''''''''''''''''''&#

50、39;''''''''''''''''''串口接收时事件 Case comEvReceive While MSComm1.InBufferCount > 0 str = MSComm1.Input '''''''判断是否为结束位，由于传过来的数据格式没有具体结束位，而最后一个结束字符为4，不特殊， ''''''没法作为结束位，于是把倒数第二个字

51、符H作为结束位，再补上最后一个字符4 If str <> "H" Then temp = temp & str Else: temp = temp & str & 4 process ''''''''数据分隔处理子函数 End If Wend End SelectEnd SubSub process()Dim arr ''''数组Dim str, time, name, data '''''变量 '

52、;'''''''''''''''第一次正常的，正常处理 If Sum = 1 Then arr = Split(temp, "%") '''''split 字符串分隔函数，Mid字符串读取函数 time = Mid(arr(0), 1, 18) data = Mid(arr(0), 19, 6) name = arr(1) '''''''''&#

53、39;''''''''''''''由于结束符不是最后一个字符，最后一个字符存在缓冲区并没有清除掉，其值 '''''''''''''''''''''会补在下一轮的数据头，所以读取字符串时必须往右读一位 Else: arr = Split(temp, "%") time = Mid(arr(0), 2,

54、 19) data = Mid(arr(0), 20, 7) name = arr(1) End If ''''''''''''''''''''''''''''第二组数据覆盖第三组 Text7.Text = Text4.Text Text8.Text = Text5.Text Text9.Text = Text6.Text '''''

55、'''''''''''''''''''''''第一组数据覆盖第二组 Text4.Text = Text1.Text Text5.Text = Text2.Text Text6.Text = Text3.Text ''''''''''''''''''''&#

56、39;''''新接收数据存进第一组 Text1.Text = time Text2.Text = name Text3.Text = data Sum = Sum + 1 temp = ""End Sub四、翻译文献资料等图3.1 A1 是一个新建的LDSComm创建一个工作区 首先，在使用LDSComm前，你必须创建一个工作区。一个工作区是一个文档结构性工具，能够容易地处理不同的仪器连接到软件；在前面板单击文件/新建/工作区。一个文件夹将会出现在左栏的屏幕上，通过点击右键可以重命名新的工作区。创建文件夹工具 点击右键按钮,你可以创建一个新仪

57、器文件夹；将它重新命名为“Customer”。图3.2创建一种仪器创建一种仪器 右击新建文件夹新建一个仪器，会显示一个新的仪器图标。注意！ 总是在工作区中创建新的仪器!(即在菜单文件中没有的)。图3.3仪器性能 仪器性能 点击右边的按钮，激活仪器性能，在文本方框里你输入仪器IP地址和端口号(通常是5100)。这些信息将被保存到文档。下次你可以直接连接该仪器。启动虚拟仪器通信仅供西门子激光分析使用。运行LDSComm 安装好LDSComm和创建一个工作区后，你可以操作和运行LDS6上的服务。图4.1运行LDSComm 右键点击图标，选择仪器的连接。将会出现一个询问用户名和密码的对话框：用户名：s

58、ervice 密码：222 按回车键图4.2 连接状态 当正在启动连接时，连接状态框显示仪器以及它的位置有关的信息。当连接时请注意显仪器图标的闪烁。 图4.3 应用LDSComm连接后，你会发现开始菜单下有一个文件夹，点击开始菜单下图标启动LDSComm.满足你需要的视点会在屏幕上方。4.2 应用在应用程序窗口中，您了解不同工具的资料。点击窗口顶部的标签浏览软件。从左到右，标签显示了一般的信息，配置信息，日志，通讯，记录，执行和状态等。图4.4应用/LDS6/概要仪器的一般信息显示如下：.应用程序名称是仪器的项目名称。 用户名称定义仪器的使用者。 地点是应用程序安装的固定位置 订购号显示了西门子激光分析仪内部编号顺序。 序列号是LDS6的序列号。 燃气种类显示了该系统测量元件。 用户级别显示了正在使用中的访问级别。五、查找两个英文的资料24C16，12C887，并写出简单中文说明24C16 24C16是电可擦除EEPROM，分别采用2048×