土壤分析儀的設計和實現

隨著嵌入式系統日益廣泛的使用，其在日常生產生活中產生了越來越大的影響。土壤分析儀是一種綜合測量儀器，其含有光電比色分析、電極電位分析、電導分析等多種功能，它不僅能測試土壤中氮、磷、鉀、有機質的含量，還可以對土壤的酸堿度和鹽分進行測量，并且可以根據土壤狀況和農作物種類，指導施肥。

近幾年來，經濟社會高速發展的同時，越來越多的環境問題走進人們的視線，這其中水污染、土壤污染引起的關注度zui高。水和土壤都是人類賴以生存的重要物質，如何快速準確地檢測出水、土壤中某些元素的含量，對于環境監測及污染防治具有十分重要的意義。

以水質、土壤分析儀的硬件系統設計為主要內容，把分析儀分為反應盤和樣品盤模塊、溫度控制模塊和數據采集模塊，分別對各個模塊進行了設計。以分光光度法為基礎，通過標準曲線計算出樣品溶液的濃度，提出了一套完整可行的自動檢測方案，實現了儀器對水、土壤的全自動檢測。其研究內容如下： 反應盤和樣品盤模塊主要完成對步進電機的控制，以芯片為步進電機驅動器，搭建可靠的驅動電路，對整個儀器中的7個步進電機進行驅動，使其都能夠正常工作。通過碼盤和光電開關的結構，實現對運動機構的定位。 以平像場光譜儀為分光元件，線陣CCD芯片為感光元件，以單片機為高速A/D芯片設計了數據采集模塊。 溫度控制模塊分為兩部分，在試劑盤區域，為了使試劑保存在低溫環境，采用半導體制冷器制冷；在反應盤區域，利用加熱帶，使樣品和試劑的反應保持在一個溫度較高且恒定的環境下。 本文設計了一種分立式檢測結構，把光電檢測機構獨立出來，光源直接照射反應杯，檢測過程中無需再對待測樣品進行抽取，這種結構交叉污染小，并且檢測速度快。 針對分析儀復雜的控制結構和執行部件，本文提出了一種多CPU的控制方案，把儀器整體的控制時序分配給多個CPU去執行，并由一臺PC機協調各個CPU的工作。這種結構很大程度上簡化了時序、減少了程序編寫工作量。通過實驗表明，該儀器能夠實現對樣品的自動檢測，并且具有較好的可靠性和穩定性。 水質、土壤檢測意義重大，本文旨在設計一款檢測精度高且速度快的水質、土壤分析儀，希望為水質、土壤的檢測提供技術支援。