基于mcu和cpldfpga的pna值智能检测系统研制论文

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1、河南科技大学硕士学位论文基于MCU和CPLD/FPGA的pNa值智能检测系统研制姓名：秦晓芳申请学位级别：硕士专业：测试计量技术及仪器指导教师：朱坚民20080601摘要论文题目：基于MCU和CPLD/FPGA的pNa值智能检测系统研制专业：测试计量技术及仪器研究生：秦晓芳指导教师：朱坚民教授摘要工业用水水质处理中的硬水软化通常采用阳离子交换树脂将硬水中的2+2++Ca、Mg离子交换为Na离子，从而达到软化的目的。在软化过程中，阳离子交换树脂是否失效、失效后的阳离子交换树脂在盐水（NaCl）中浸泡是否得以恢复，可否重新使用等问题的解决取决于对水溶液中的钠离子活度的准确检测。针

2、对目前pNa值检测过程自动化水平低、快速性差和检测精度不高的缺点，本文研究提出了一种基于模糊控制的pNa值智能检测新方法，并实现了基于单片机（MCU）和CPLD/FPGA的pNa值智能检测系统。论文的主要研究成果和创新点有：对pNa值的检测原理进行了研究，并据此提出了基于被测溶液pH值实时控制的pNa值检测过程控制和基于被测溶液温度实时检测的pNa检测值实时温度补偿与自动定位校正，保证了pNa值的高精度检测；设计并制作了基于MCU和CPLD/FPGA的pNa值检测系统硬件电路，CPLD/FPGA的应用，较大地简化了电路板的逻辑电路设计，提高了测控电路的可靠性；完成了CPLD/

3、FPGA的逻辑设计，并通过仿真验证了设计逻辑的正确性，编制了pNa值检测系统的各模块软件程序，实现了pNa值的智能检测；考虑到单片机运算能力的局限性和pNa值检测过程中pH值控制算法的实时性要求，采用了基于模糊查询表的模糊控制器设计方法，通过仿真实验研究了不同隶属度函数和反模糊化方法对pH值控制效果的影响，并从中选出了性能较优的模糊控制器；搭建了实验系统，进行了实测实验研究，进一步验证了论文的研究成果。关键词：pNa值，检测，单片机，CPLD/FPGA，模糊控制，智能，实验论文类型：应用研究I摘要Subject:DevelopmentofIntelligentpNaTestS

4、ystembasedonMCUandCPLD/FPGASpecialty:MeasuringandTestingTechnologiesandInstrumentsName:QinXiao-fangSupervisor:ProfessorZhuJian-minABSTRACTHardwatersofteningofindustrialwaterqualityprocessusuallyusescation2+2++exchangeresinstoexchangeCa、MginhardwaterintoNaforsofteningwater.Duringsoftening,th

5、esolutiontoproblemssuchasifthecationexchangeresinsiseffective,ifthecationexchangeresinscanrecoverwhensoakedinNaCl,andifitcan+bereuseddependsontheprecisetestoftheactivityofNainwater.AimingatshortcomingsofpresentpNatestsystemsuchaslowautomationlevel,poorquicknessandbadtestprecision,thispaperp

6、roposedanewintelligentpNatestmethodbasedonfuzzycontrol,andrealizedthesystembasedonMCUandCPLD/FPGA.Themainstudyresultandinnovationofthispaperareasfollows:StudiedthepNatestprinciple,andproposedpNatestprocesscontrolbasedonpHreal-timecontrolandreal-timetemperaturecompensionandautomaticlocalizat

7、ioncorrectionbasedontemperatureofthetestedsolution,thusguaranteeingthehighprecisetestofpNavalue;DesignedandrealizedthehardwarecircuitofthispNatestsystembasedonMCUandCPLD/FPGA.AndtheapplicationofCPLD/FPGAlargelysimplifiedthelogicdesignofthecircuitboardand