本文介绍了基于ATmega128单片机的智能在线溶解氧分析仪的设计。低功耗微控制器和外围芯片，灵敏度高，稳定性电化学传感器的设计集成的应用程序。整体设计，实现了系统的精度高，功耗低，稳定性好，同时实现智能处理与英文操作系统，已被广泛应用于水质溶解氧的在线检测。
关键词：溶解氧，极谱法，电化学; ATmega128的
0引言
近年来，随着科学和技术的不断发展，越来越多的人开始实现的溶解氧监测的必要性和重要性。特别是大型和中型发电厂，污水处理厂，油田，环保机组，以确保水质，以确保长期的设备的正常运行，必须有严格的监测和控制在水中的溶解氧含量。
目前，专用仪器仪表（溶解氧测量仪），而不是常用的化学方法测定溶解氧含量。溶解氧仪主要由主机和传感器（电极）构成。有两种类型的传感器是主要原电池“DO”电极和极谱层叠电极。原代细胞“，”电极消耗性电极材料，精度低，寿命短，正在逐步淘汰。极谱法夫莫电极不安，寿命长，便于贮存等大量的应用在做测量。目前，国内生产的极谱电极，溶解氧仪，但精度差，稳定性差，校准的复杂性补偿功能的缺点。国外溶解氧测量仪，虽然精度高，但价格昂贵，难以维护，难以满足国内的需求。因此，基于ATmega128单片机的智能在线溶解氧分析仪的设计，该系统具有低功耗，精度高，稳定性好，大容量内存和其他特性。
1测量原理
属于电流型的分析仪器，目前的分析仪传感器是能够转换中的浓度的被分析的物质中的电流信号的变化的变化的仪器来测量的溶解在水中的氧含量。主要的电池类型和极其普通的类型可分为不同的作品。这种设计是基于极其普通的公式的工作。
1.1极（S＆P）型原则
阴极莆型电流传感器，是小的阳极电极之间施加大的电压，是一些被分析的物质的存在下，测量的输出电流可以得到极谱图。
可以看出从图1中，当电压小于Uo的，扩散限制电流I≈0，与增加电压U，I-法指数函数上升，直到U≥U1吾人稳定值Io时，Io和试验物质的浓度成比例。木卫一/ 2对应于电压U1 / 2提到作为一个半波电势，且其值只关心的分析物的性质，可以使用作为定性分析的基础。
当溶液中的各种物质的存在下，每一种物质具有贡献的总扩散限制电流，当使用极谱线连续测量的一种物质的溶液，例如，溶解的氧浓度时，将干扰某些物质，它必须使用一个选择性膜的样品溶液与电极室分区。
1.2传感器的工作原理
极谱原理，传感器是由一个特殊的电解槽。的金电极的测量电极（阴极）的参考电极（阳极）与银电极，同时使用的表面积仅0.8平方厘米64平方厘米表面积。金电极是极化电极，银电极是去极化电极支撑浓度为0.7-1mol / L的氯化钾电解质。实验表明，当在一恒定值的施加电压的电解电池，在电解质中的溶解的氧气中的电解电流具有的特性的扩散限制电流，即独立的电流的大小和工作电压为电解槽给氧气极谱曲线，然后在电极上的电极反应是：
看出，扩散限制电流和溶解氧传感器的浓度在一定的温度，电解质极谱分析所产生的原理，在溶解氧成近似线性关系
整体设计
设计的智能在线溶解氧米，低功耗的8位微控制器ATmega128的核心，其整体设计框图如图4所示。可分为八个部分：微控制器，氧传感器，温度传感器，信号处理和A / D转换，键盘和显示电路，标准的电流输出电路，报警和控制电路和通信接口电路，等。
的氧传感器和温度传感器的输出的模拟信号，放大处理，A / D转换，转换后的数字信号后，输入微控制器，用于分析和处理后，然后数据存储和上传和显示。
智能在线pH分析仪的硬件设计是基于ATmega128单片机的低功耗不仅可用于控制其自身具有低功耗操作模式，并且可以通过编程来控制外围设备和低功率运行，节约能源。而使用的高精度，高性能的芯片，整体设计的高精确度，低功耗，稳定性好等特点。
3硬件设计
3.1微控制器
高性能单片机ATmega128的AVR微控制器系列的微控制器的选择。 ATmega128的8个低功耗CMOS微处理器为基础的RISC架构，广泛应用于计算机外围设备，工业实时控制，仪器仪表，通讯设备，家用电器等领域。
ATmega128有以下特点：高品质的嵌入式闪存程序存储器的擦除方便，易于调试，开发，生产，更新的产品; E2PROM可以嵌入长寿命的关键数据的长期保存，以避免损失的功率数据和外优化外部内存扩展，最高可达64KB的空间，可编程看门狗定时器，片上振荡器定时器/计数器，PWM功能（T / C）; SPI串行端口，兼容IEEE 1149.1规范的JTAG测试接口（此接口也可以用于片上调试）;低电压电源，宽工作电压范围：2.7〜5.5V;较强的抗干扰能力，并减少软件抗干扰设计，一般为8机工作负载和使用的硬件，符合要求的工业级工作温度范围-55°C - +125°C.基于这些特点，ATmega128单片机作为核心控制器智能pH分析仪的选择。
3.2传感器
该传感器使用的化合物溶解的氧传感器，其中，所述的氧传感器是基于极谱原则，所述温度传感器是一个负温度系数热敏电阻（NTC）。
3.3信号处理和A / D转换器
的微电流传感器的输出信号的第一次通过的电流/电压转换和放大的输入电流和输出电压的关系，在
（1）
经过低通滤波处理，模拟到数字的转换。
为了提高精度，选择用的模拟 - 数字转换和AD7715差分转换技术（Σ-Δ技术），AD7715的有一个16位的无误差输出，0.0015％非线性，前端增益可编程，配备自校准电路和低功耗的优点。模拟信号通过模拟开关，多路复用器输入AD7715的温度和pH值的信号进行转换。
3.4输出电路
的输出电路包括一个标准的电流输出电路，控制继电器，和通信接口和其他组件。使用的ATmega128的PWM（脉冲宽度调制）输出4-20mA标准电流，用于控制外部录像机。上限和下限报警输出继电器触点。通信电路采用RS485接口同上。位计算机工业网络，RS485平衡差分传输，抗干扰能力强，传输距离远，通讯速率高。
3.5键盘显示电路
键盘和显示电路TFT3224真彩色液晶显示屏，支持256色，触摸屏功能，转变工作作风的一个单双色显示屏，按键操作。触摸屏接口芯片的12位采样的模拟 - 数字转换器，具有同步串行接口ADS7843。 ADS7843具有很宽的温度范围内（-10℃-65℃），低功耗（3.3V最大当前的240毫安），宽输入电压（2.7V-5.5V）的优点，薄，光设计（高10mm），低功耗模式。
4软件设计
该系统软件采用C语言编写。该仪器的软件模块结构，划分为不同的功能键盘，显示，数据处理，中断处理模块。系统的整体结构，结构紧凑，运行可靠的程序。
在系统电源接通后的第一个系统初始化和自检，打开测量开始后的程序就可以处理要被测量，并显示在屏幕上的主要测量值的溶解氧值的测量水质，温度，时间和状态参数，检测的关键，同时可以调用菜单程序。菜单程序包括：参数查询，参数设置，系统维护和电极校准。全中文菜单操作提示，方便用户操作。
5结论
模拟调试和现场调试后，由国家标准和进口仪器比较，表符合国家标准，测量精度接近进口仪器。可用于水的溶解氧值的连续检测的在线监测仪器。