2.管理控制系统的硬件设计
在线磷酸根离子分析仪的管理控制系统采用模块化设计，包括以32位的AT91M40800微控制器为核心的核心板电路、控制电路模块、信号调理与转换电路模块、电源电路模块、通讯电路模块、人机接口电路模块、实时时钟电路模块、复位系统电路模块8个部分。总体设计框图如图1所示。
2.1 核心板电路
核心板电路模块由嵌入式微控制器AT91M40800及外扩存储器组成。嵌入式微控制器AT91M40800主要用于管理和控制整个系统。扩充了1 MB的RAM，主要用于系统程序运行，大大提高系统运行速度。外扩2 MB的FLASH，用作主存储器，存放系统程序和测量数据。
2.2 控制电路模块
控制电路模块用CPLD和继电器控制通道切换、样水/标液切换、样水与试剂柱塞泵注水、搅拌电机、排污电子阀以及6路超范围报警和断样报警。
CPLD（Complex Programmable Logic Device）复杂可编程逻辑器件，具有编程灵活、集成度高、设计开发周期短、适用范围宽、开发工具先进、设计制造成本低、对设计者的硬件经验要求低、标准产品无需测试、保密性强、价格大众化等特点。Altera公司MAXⅡ系列EPM240T100芯片具有低成本、高性能的特点，采用先进的CMOS制作技术，3.3 V电源供电，并提供600～10000可用逻辑门，引脚延误速度为4.5 ns，计算频率可高达227.3 MHz。系统用CPLD实现对注塞泵的稳定精确控制。
2.3 信号调理转换电路
信号调理与转换电路模块主要用于放大微弱的光电传感器测量信号，并通过AD7714转换成数字信号送入主处理器AT91M40800。系统选用 OPA2340单电源轨至轨运算放大器，它具有极低的失调电压和偏置电流，具有较高的共模输入范围和共模抑制比。A/D转换器件选用适用于低频测量应用的 AD7714，转换精度高、速度快、编程、接口方便。
2.4 电源电路模块
使用专用AC-DC电源模块，输入220 V交流电，输出DC24v/O.3 A，DC24 V/1.5 A和DC 5 V直流电。同时选用低压差电压调节器LM1117提供3.3 V电源。
2.5 通讯电路模块
通讯电路模块包括通用异步串行通信USB，RS 232，RS485，4～20 mA标准电流输出。USB接口主要用于和上位机通讯，RS 232模块用于和其他设备通信，选用MAXIM公司生产的MAX3221串口转换芯片，RS 485用作远程数据传输，另外，配备4～20 mA标准电流用作数据传输避开噪声影响，将低于4 mA和高于20 mA的信号用作各种故障的报警。
2.6 人机接口
人机接口模块包括触摸显示和按键两部分。触摸显示部分采用TFT6448真彩液晶显示器，具有使用温度范围广（-10～+65℃），低功耗（3.3V，最大电流240 mA），宽输入电压（2.7～5.5 V），轻薄设计（高度10 mm）等优点。
设计有6个按键配合使用，以方便操作。
2.7 实时时钟电路模块
为了能够准确记载所检测的磷酸根浓度对应的日期、时间，选用了掉电不丢失的铁电存储器FM31256，该芯片是包含基于处理器系统的通用功能需求的集成器件，主要功能包含32 768 b的铁电非易失性存储器、实时时钟、低电压复位和一个通用的比较器，用于电源失效中断输出或其他用途。
2.8 复位系统电路模块
系统选用STM811复位芯片。该芯片是专用于产生微处理器复位功能的芯片。在电源上电、掉电以及监控系统电源电压的变化，产生可靠的电源复位信号，使微处理器产生复位或处理中断事件。
另外，本系统还采用AT92M40800内部看门狗定时器，当系统进入异常中断后进行自动复位，确保系统连续正常检测。
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