基于嵌入式技術的水質分析儀關鍵技術的研究.pdf

1、隨著人類社會的飛速發(fā)展,工農業(yè)生產所產生的廢棄物與日俱增。這些廢棄物如果未經過嚴格的處理就直接或者間接的排放到水域中,會給水壞境造成嚴重的污染。近年來,重大的水環(huán)境污染事件頻繁發(fā)生,為了預防水質污染所產生的嚴重后果,對水質進行實時的在線監(jiān)測,建立早期的預警系統(tǒng)就顯的格外的重要。
　　 隨著現(xiàn)代信息技術、微電子技術和生物技術的不斷發(fā)展,利用水生生物來檢測水質受污染情況的應用越來越多。本課題中所研究的水質分析儀是根據毒性物質對特殊的

2、發(fā)光細菌的發(fā)光度的抑制作用而設計的,它通過檢測發(fā)光細菌發(fā)光度的變化,分析被測水樣中的重金屬和其它有機污染物所造成的生物毒性。水質分析儀采用三星公司的微處理器S3C2410作為控制核心,采用嵌入式Linux操作系統(tǒng),并輔以相應的外圍電路作為硬件電路平臺實現(xiàn)一個自動化程度比較高的智能控制系統(tǒng)。本系統(tǒng)可以快速準確的在線監(jiān)測水質的綜合毒性。
　　 本文的主要工作包括以下幾個方面:
　　 (1)本文針對嵌入式系統(tǒng)的功耗優(yōu)化進行了深

3、入的研究。在嵌入式系統(tǒng)的硬件級,通過對動態(tài)功耗和靜態(tài)功耗的產生及其功耗模型進行研究,提出了功耗敏感性分析的概念,在電路設計中充分考慮功耗敏感性特性,能夠設計出相對功耗較小的電路。在軟件級,首先完成嵌入式軟件功耗度量的基礎上,通過對硬件微結構級和電路級功耗模型的研究,分析出了軟件功耗產生原因和構成因素。以此作為理論依據,在本系統(tǒng)軟硬件設計時,盡量充分考慮各因素對功耗的影響,從而盡可能降低本系統(tǒng)的功耗。
　　 (2)對發(fā)光細菌檢測生

4、物毒性的原理進行了研究,通過實驗數(shù)據的采集,構建了發(fā)光細菌的生長曲線以及發(fā)光細菌在有毒物質的作用下發(fā)光強度的變化曲線,為測定和判斷水質的受污染等級提供依據。根據數(shù)據分析結果,針對被測水樣的濁度對細菌發(fā)光信號的影響,利用一種濁度補償算法對采集的光信號數(shù)據進行修正,使其盡量準確。
　　 (3)對嵌入式系統(tǒng)的硬件電路進行設計,包括CPU核心電路的設計和一些外圍控制電路的設計。CPU核心電路的設計主要有處理器、Flash、SDRAM、網

5、絡接口電路、標準JTAG接口、電源電路、復位電路、時鐘電路等的設計。外圍電路模塊主要包括觸摸屏和LCD顯示接口電路、Uart接口電路、以太網外圍接口電路、電機驅動電路、流量閥控制電路、光信號和溫度數(shù)據采集電路、電壓轉換電路等幾個模塊。其中,對步進電機進行深入的研究后,提出了一種啟動控制算法,從而使步進電機在啟動時經常出現(xiàn)的啟動時間慢、啟動失步甚至是不能啟動等問題得到了改善。
　　 (4)構建合適的嵌入式Linux操作系統(tǒng)。針對選