基于嵌入式系统的电化学测量仪设计

发布时间：2017-11-04 16:14

本文关键词：基于嵌入式系统的电化学测量仪设计

【摘要】：电化学测量技术是研究电化学过程中电极反应及其规律的重要手段和试验技术，在化工、环境、生物、传感器、医学等多种领域得到了广泛的重视与应用。但是电化学反应体系及过程较为复杂，同时存在着欧姆定律不成立、电极电位难以准确控制、误差源多等测量难点。本文基于C8051F020微控制器和S3C2440处理器分别构成下位机和上位机核心，设计了基于嵌入式系统的电化学测量方案，解决便携式应用中的电化学测量问题。论文设计了基于C8051F020的下位机测量控制电路，包括提供扫描电压的波形发生电路、精确控制电极电位的恒电位电路、检测反应电流的微电流检测电路、微控制器接口分配及外围电路等。波形发生电路利用12位DAC提供幅值为±1.2V、分辨率小于1mV的扫描电压，恒电位电路通过精密放大器OP07的组合保证了工作电极相对于参比电极电位的稳定，论文利用精密放大器LMC6482、多路模拟开关MAX4781实现测量电流分辨率小于1nA、具有6种测量灵敏度的微电流检测电路，微控制器作为硬件部分的核心，利用其中断服务将各部分组合成一个整体。为了实现嵌入式，论文搭建了嵌入式系统的软件平台，分析与移植了引导加载程序和Linux内核，并制作了根文件系统，构建了基于QT/Embedded的图形用户界面系统，为应用程序提供了运行的基础。论文设计了电化学测量仪的软件，包括下位机C语言程序和上位机基于Qt应用程序。前者利用串口接收中断完成了实验参数和状态控制命令的接收，利用定时器2、3、4的溢出中断和ADC采样完成中断实现数据采集、输出波形控制、实验数据发送等功能；后者基具有通讯设置、参数设置、实时波形绘制与历史查询等功能，给用户提供了一个良好的人机界面。本系统是建立在嵌入式基础之上，体积小，，可以实现循环伏安法和计时电流法两种基本的电化学测量方法，而且由于选用的微处理器功能强大，程序采用模块式编写，功能添加方便，为下一步的更深入研究提供了良好的基础。
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R318.6

【参考文献】

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