基于pic单片机和嵌入式tcpip技术的海水有机磷农药数据采集系统.pdf

基于PIC单毙相和嵌八式TCP／IP 技市昀海水首相磷农药数据采集系统 葛玉荣，田玉周，王旭柱，李怡 (中国海洋大学电子工程系，山东青岛266071) 摘 要：介绍海水有机磷农药现场实时数据采集系统的设计。具体讨论了由PIC单片机构成的 件进行了说明：j 关键词：FIFO实时数据采集TCP／IP协议 海洋生态环境越来越受到人们的重视。如何快速有效、 实时、定量地对海水中有机磷农药的浓度进行现场监测， 是海洋生态环境现场快速监测系统要解决的问题之一。为 此，研制了用于海水有机磷农药现场监测的生物传感器。 该传感器通过含有农药的海水和不含农药海水对生物酶 的抑制作用的不同，用标准加入法111[21检测海水中有机磷农 浓度对数lF 药的浓度。为实现对整个澳4试装置的自动控制和实时、快速 图1标准加人莹原理图 地读取测量数据，设计、开发了基于PIC单片机和嵌入式 试海水中农药的浓度，qo、1，、qz为二、三、四通道的抑制率。 TCP／IP技术的快速、实时数据采集系统。 通过公式(2)可以求出在第二通道待测海水中农药的浓度。 1有机磷浓度的测量原理… 2系统硬件原理 对有机磷浓度的测量采用生物传感器。利用含不同浓 由测试原理可知，需要同时采集四通道的信号，每通 度农药的海水对生物酶抑制作用不同，通过电极把抑制转 道求取二次基线和峰值，整个测试过程需要50分钟。为确 换成电信号，不同的浓度得到不同的峰值，通过峰值得到 保精度，每隔hns采集一次四个通道的数据，要求系统能 抑制率。抑制率的计算公式为： 快速采集并完成数据传输。为实现快速采集，设计了由精 机数据采集控制模块为实现大容量、快速的数据传输，系统 其中。^为在标准海水中测得的峰值石为加入农药之 设计了基于嵌入式TCP／IP技术的网络传输模块。鉴于PC 后测得的峰值。 机在数据处理上的优势，由1-位机数据处理模块对数据进 系统中设置四个测试通道，第一通道是纯净的海水， 行处理。单片机数据采集控制模块和网络传输模块之间通 是参照通道；第二通道是要测试的海水；第三通道为加入 过FIFO高速缓冲存储器进行通信。系统框图如图2所示。 已知浓度农药的海水；第四通道为加人另外一个已知浓度 的海水(和第三通道不同)。根据有机磷农药浓度的对数与 模块 l采集控制模块l、厂—∥1数据存储器l、r—yl l州l处理模块I l籀燃㈧嫘麓H罔嚣H淼I 相应的酶活抑制率(即峰值下降百分率)在一定范围内呈 图2系统原理框嘲 线性的关系，可以采用加标法原理推算得到海水样品有机 2．1系统工作流程 磷农药的浓度。原理如图1所示。由图1得到计算有机磷 由上位机发出启动命令和用于控制反应装置工作的 浓度的公式： 各电磁阀动作的时间参数给网络传输模块；网络传输模块 垃：．19(，c,，+c2)-、lg(，c*+c,)． (2) 田】-7／o lg(c*+olJ—l即# 缓冲存储器中读到命令，按照上位机传来的时间参数，控制 其中，c，、c：为三、四通道加人标准农药的浓度，c，为要测 整个反应装置自动工作，同时把采集到的数据放人FIFO