专利名称：具有现场总线接口的多功能在线电化学分析仪器二次表的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电化学分析仪表，尤其涉及一种具有现场总线接口的多功能电化学分析仪器二次表。
目前，现场使用的表计种类较多，其输出部分的电路结构不一致，有的带隔离，有的不带隔离。微机上一般是用一块多通道的A/D板采集多个表的输出电流。当多个输出信号接到同一块A/D板上，容易产生相互干扰。普遍使用的在线电化学仪表主要在以下三个方面存在不足1．显示不直观，操作不方便现有仪表一般采用七段LED或段式液晶作为显示屏，能显示的内容十分有限；特别是在一些仪表(如PH表和钠表)的标定过程中，用户往往需要准确记忆操作步骤，按动特殊的功能键，操作不便；2．功能少除采集数据、计算显示被测参数这一必备功能外，现有仪表几乎没有实用性很强的辅助功能，没有用足微机系统的功能；3．不能数字联网，传送数据不准，传送的参数单一；传统仪表电流、电压输出，只能传送单一的量，不仅存在误差和干扰，在很多情况下还发生错误。
少数仪表除了电流输出外，还有一个RS232接口，其输出的数据与显示的值是一样的，没有误差，可以直接进微机。但遗憾的是，RS232这种通讯接口较低级，每台表都专门需要一根电缆线，数量多时与微机接口不方便，不能远距离传送，可靠性低，易损坏，在工业现场不大实用。
本实用新型的目的就是为了克服上述电化学仪表的缺点而提供的一种具有全汉字显示、人机对话、菜单操作、历史曲线显示和多台表直接联网等功能，且操作简单、传送数据准确的具有现场总线接口的多功能在线电化学分析仪器二次表。
本实用新型的目的是这样实现的一种具有现场总线接口的多功能在线电化学分析仪器二次表，由机壳，设在机壳上的显示屏、输入键盘、网络接口，以及设在机壳内的信号变换电路和数据测量分析电路构成，其特征在于所述的显示屏采用大屏幕点阵图形液晶显示模块；所述的数据测量分析电路包括CPU主电路、辅助电路和网络接口电路，其中CPU主电路由RUPI微处理器、数据存储器、程序存储器、表号设置电路组成；所述的辅助电路由液晶显示电路、掉电保护电路、防程序飞死电路、电流输出电路、日历时钟电路、译码电路和键盘输入电路组成。所述CPU主电路中微处理器采用双处理器结构的RUPI系列微处理器；存储器由U14和U15组合而成；表号设置电路由4×2选1电路U18、U19和开关SW组成；所述辅助电路中液晶显示电路采用点阵图形液晶显示模块J3；掉电保护电路可采用非易失性RAM控制器和SRAM组合或采用掉电保护插座和SRAM组合或直接采用非易失性NVRAM；防程序飞死电路采用可重触发单稳态电路或采用单片集成up系统监视电路构成；电流输出电路由D/A转换器U7、锁存器U4和隔离器U8、U9构成；日历时钟电路由集成电路U10构成；译码电路由集成电路U13构成；键盘输入电路由三态缓冲器U11和与门电路U12组成；所述的网络接口电路由光电耦合器U21、U22、U23，通讯驱动0器U24、U25和反向电路U20以及周边电阻组成。上述各电路通过数据线AD0～AD7和地址线A0、A1以及读写信号等直接与微处理器的总线相连；液晶显示电路的输出信号BGOUT接显示模块的背光控制脚；掉电保护电路提供数据存储器的片选信号RAMCS和电源V；防程序飞死电路接收来自微处理器的触发信号WDT，产生的输出信号RESET与微处理器的复位端RESET相连；日历时钟电路、电流输出电路中的片选信号1287CS、D/ACS以及键盘输入电路中的片选信号KBCS均由译码电路产生。
本实用新型由于采用了以上的结构，使制成的电化学分析仪表操作直观、简单，通用性很强，功能多而实用，实现了数据的远程准确传送和控制。加上不同的传感器和相应的信号变换电路，可方便地实现在线电导率仪、在线pH计、在线钠度仪、在线溶氧仪、在线磷酸根仪和在线硅酸根仪等众多的电化学分析仪表的二次表。
本实用新型的具体结构由以下的实施例及其附图进一步给出。
附图一是本实用新型实施例整机结构示意图；附图二是本实用新型实施例的数据测量分析电路电方框图；附图三是本实用新型实施例的CPU主电路和网络接口电路的电原理图；附图四是本实用新型实施例辅助电路电原理图；附图五是本实用新型制成PH表时的实例框图；附图六是本实用新型制成电导表时的实例框图。
请参阅附图附
图1是本实用新型实施例整机结构示意图，由机壳1，设在机壳1上的显示屏11、输入键盘12、网络接口14，设在机壳1内的信号变换电路和数据测量分析电路构成。所述的显示屏11采用大屏幕点阵图形显示屏，使具有全汉字显示，历史曲线显示功能。所述的输入键盘12采用非编码式键盘，其上设有复位、背光、增↑、减↓、退出和确认等触摸按键121。
附图2是本实用新型实施例数据测量分析电路电方框图，本实用新型的通用数据分析电路包括CPU主电路4、辅助电路5和网络接口电路6，其中CPU主电路4由RUPI微处理器41、数据存储器42、程序存储器43和表号设置电路44组成；所述的辅助电路5由液晶显示电路51、日历时钟电路52、译码电路53和键盘输入电路54、掉电保护电路55、防程序飞死电路56、电流输出电路57组成。所述的CPU微处理器41采用双处理器结构的RUPI系列微处理器U17；所述的网络接口电路6由光电耦合器U21、U22、U23,通讯驱动器U24、U25和反向电路U20以及周边电阻组成。上述各电路通过数据线AD0～AD7和地址线A0、A1以及读写信号等直接与微处理器的总线相连；液晶显示电路的输出信号BGOUT接显示模块的背光控制脚；掉电保护电路提供数据存储器的片选信号RAMCS和电源V；防程序飞死电路接收来自微处理器的触发信号WDT，产生的输出信号RESET与微处理器的复位端RESET相连；日历时钟电路、电流输出电路中的片选信号1287CS、D/ACS以及键盘输入电路中的片选信号KBCS均由译码电路产生。
附图3是本实用新型实施例的CPU主电路和网络接口电路的电原理图，本实用新型的CPU微处理器采用INTEL公司生产的双处理器结构的RUPI系列微处理器，例如型号为8344的CPU，外围扩展一系列的新型集成电路，构成表计的硬件环境，并以shDCX51实时多任务操作系统为软件平台，采用PLM51单片机高级语言编程。
所述的存储器采用32K字节以上的大容量存储器。一般的仪表存储容量只有2K字节，本实施例选用大容量数据存储器U14和大容量程序存储器U15组合，容量可达32字节，可以将一年的存储量存入，U14的型号为62256,U15的型号为27512。
所述的表号设置电路由4×2选1电路U18、U19和电阻排8位DIP开关SW组成，U18、U19一般选用258(74LS258,74HC258)型号。
附图4是本实用新型实施例各辅助电路电原理图，本实用新型液晶显示电路51采用MGLS-19264点阵图形液晶显示模块J3，显示的汉字数量多，清晰度高。而且，该液晶显示模块内含动态扫描电路，接口非常方便。该摸块中CSA、CSB为片选输入，A0、A1为地址线，AD1-AD7为数据线，E为读写控制线；电位器VR1为对比度调节；R5、R6、N1组成数字式的背景光的亮灭控制电路；BGIN为控制输入，由CPU发出；BGOUT为输出直接接显示模块的背光控制脚。
所述的日历时钟电路52选用DS12887集成电路U10，自带电池，不需外围电路，接口简单。
所述的译码电路53由20V8集成电路U13构成。显示屏的片选信号CSA、CSB和日历时钟电路、电流输出电路中的片选信号1287CS、D/ACS以及键盘输入电路中的片选信号KBCS均由译码电路53产生。
所述的键盘输入电路54由三态缓冲器U11和与门电路U12组成，三态缓冲器U11选用型号为74HC244，与门电路U12选用74HC08。按键后产生的中断信号INTI与微处理器的中断请求端连接。
所述的掉电保护电路55可采用非易失性RAM控制器和SRAM组合或采用掉电保护插座和SRAM组合或直接采用非易失性NVRAM。本实施例采用非易失性RAM控制器U3和SRAM组合电路，U3选用型号为DS1210集成电路。输出SRAM的片选信号和供电电源信号直接接SRAM的第28脚。为保证掉电后不丢失数据，本实施例还在输入端连接一自动充电电路，由R2、二极管D2和可充电镍镉电池B2组成，仪表上电后自动对电池B2充电。
为提高可靠性，本实用新型特设立防程序飞死电路56，所述的防程序飞死电路采用可重触发单稳态电路或采用单片集成up系统监视电路构成。本实施例采用单片集成up系统监视电路U2构成，U2的型号选用MAX706集成电路。防程序飞死电路接收来自微处理器的触发信号WDT，产生的输出信号RESET与微处理器的复位端RESET相连。
本实用新型的电流输出电路57由D/A转换器U7、锁存器U4和隔离器U8、U9构成。U7选用型号为AD7520,U4的型号为74LS374,U8、U9的型号均选用PC847电路。经D/A转换器输出的数据通过U4锁存和U8、U9隔离后，可实现0-10MA,4-20MA的输出。
为克服传统的电流或电压输出这种落后的信号传输标准和RS232或简单的RS485通讯接口的不足，在现场仪表与监控系统之间建立全数字化的、双向、多台表的通讯网络，实现多台化学仪表远程操作、远程控制和维护，本实用新型的网络接口由U20、U21、U22、U23、U24、U25和周边电阻组成，使整机具有现场总线接口能力，直接数字联网。从而使本实用新型在完成较复杂的数据采集和控制任务的同时，又能实现高速、可靠且多机的网络通讯。
本实用新型主要提供的一种二次仪表的通用的技术方案，只要加上不同的一次传感器及与之相适应的信号采样电路即可实现完整的仪表，仅举以下两个实例，请见附图5、附图6附图5是本实用新型制成PH表时的实例框图；附图6是本实用新型制成电导表时的实例框图。
采用本实用新型实现的仪表具有显示直观、操作简便、传送的数据种类多而准确、使用费用低实现的功能多、易于扩展和微机改造的优点，可实现表计的参数远程设置和控制。变更不同的传感器和相应的信号变换电路，可方便地实现在线电导率仪、在线pH计、在线钠度仪、在线溶氧仪、在线磷酸根仪和在线硅酸根仪等众多的电化学分析仪表的二次表，尤其适合在汽水取样装置微机监测系统中的使用。
权利要求1．一种具有现场总线接口的多功能在线电化学分析仪器二次表，由机壳，设在机壳上的显示屏、输入键盘、网络接口，以及设在机壳内的信号变换电路和数据测量分析电路构成，其特征在于所述的显示屏采用大屏幕点阵图形液晶显示模块；所述的数据测量分析电路包括CPU主电路、辅助电路和网络接口电路，其中CPU主电路由RUPI微处理器、数据存储器、程序存储器、表号设置电路组成；所述的辅助电路由液晶显示电路、掉电保护电路、防程序飞死电路、电流输出电路、日历时钟电路、译码电路和键盘输入电路组成；所述CPU主电路中微处理器采用双处理器结构的RUPI系列微处理器；存储器由U14和U15组合而成；表号设置电路由4×2选1电路U18、U19和开关SW组成；所述辅助电路中液晶显示电路采用点阵图形液晶显示模块J3；掉电保护电路可采用非易失性RAM控制器和SRAM组合或采用掉电保护插座和SRAM组合或直接采用非易失性NVRAM；防程序飞死电路采用可重触发单稳态电路或采用单片集成up系统监视电路构成；电流输出电路由D/A转换器U7、锁存器U4和隔离器U8、U9构成；日历时钟电路由集成电路U10构成；译码电路由集成电路U13构成；键盘输入电路由三态缓冲器U11和与门电路U12组成；所述的网络接口电路由光电耦合器U21、U22、U23，通讯驱动器U24、U25和反向电路U20以及周边电阻组成；上述各电路通过数据线AD0～AD7和地址线A0、A1以及读写信号等直接与微处理器的总线相连；液晶显示电路的输出信号BGOUT接显示模块的背光控制脚；掉电保护电路提供数据存储器的片选信号RAMCS和电源V；防程序飞死电路接收来自微处理器的触发信号WDT，产生的输出信号RESET与微处理器的复位端RESET相连；日历时钟电路、电流输出电路中的片选信号1287CS、D/ACS以及键盘输入电路中的片选信号KBCS均由译码电路产生。
2．根据权利要求1所述的一种具有现场总线接口的多功能在线电化学分析仪器二次表，其特征在于所述的输入键盘采用非编码式键盘。
3．根据权利要求1所述的一种具有现场总线接口的多功能在线电化学分析仪器二次表，其特征在于所述的存储器采用32K字节以上的大容量存储器。
专利摘要本实用新型公开了一种电化学分析仪表,尤其涉及一种具有现场总线接口的多功能电化学分析仪器二次表,由信号采样部分及数据测量分析电路构成,可实现全汉字显示、人机对话、菜单操作、历史曲线显示和多台表直接联网等功能。变更不同的传感器和相应的信号变换电路,可方便地实现在线电导率仪、在线pH计、在线钠度仪、在线溶氧仪、在线磷酸根仪和在线硅酸根仪等众多的电化学分析仪表的二次表。
文档编号G01N27/00GK2307297SQ9723468
公开日1999年2月10日 申请日期1997年5月30日 优先权日1997年5月30日
发明者林江 申请人:林江