[发明专利]一种水质检测处理芯片

说明书

一种水质检测处理芯片，包括模拟前端部、主控制器部和通信部，所述模拟前端部包括数据采集接口、信号处理及采样电路、控制逻辑电路、光谱检测部、时钟电路和电源，主控制器部通过控制逻辑电路接收数据以及发送指令信号，无线通信部用于芯片与外部通讯。本发明芯片电路的设计考虑了数据在传输过程的中准确性，采用芯片封装结构，在电路设计上实现了小尺寸和低功耗，通过主控制器部和控制逻辑电路方便用户进行芯片的工作方式设置，能够满足水质检测设备小型化、智能化、低能耗的需求。

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，涉及水质检测，具体为一种水质检测处理芯片。

技术背景

随着经济的发展，人口的增加，城市饮用水水源污染严重，居民生活饮用水安全受到威胁，人们越来越重视饮用水质。

目前的滤水设备多为通过更换滤芯的方式来保持净水效果，而什么时候更换滤芯，或当前滤水质量如何并没有对应的专门装置。虽然水质检测设备众多，但检测设备大多各自独立，其检测结果难以集中统一管理，不便于使用，无法快速直观的显示水质。

随着光谱分析检测手段、电化学检测手段等多种手段使用到水质检测工作中，水质检测对相应的检测设备所具有的性能提出了愈来愈多的要求，无论是微型化还是智能化的需要变得尤为迫切。

发明内容

本发明要解决的问题是：水质检测设备众多，需要提供一种设备能够集中汇总各类水质检测设备的检测数据，能应对包括光谱检测和电化学检测等多种检测手段的芯片设备，满足水质检测准确性、设备智能化、小型化的需求。

本发明的技术方案为：一种水质检测处理芯片，包括模拟前端部、主控制器部和通信部，所述模拟前端部包括数据采集接口、信号处理及采样电路、控制逻辑电路、光谱检测部、时钟电路和电源，所述数据采集接口对应多种水质检测数据设有多个采集通道，数据采集接口的不同采集通道配置为电压放大器、电荷放大器或电流放大器这三种模式之一，数据采集接口的输出至信号处理及采样电路的输入，信号处理及采样电路的输出经控制逻辑电路传输至主控制器部，时钟电路用于给信号处理及采样电路和控制逻辑电路提供时钟信号，光谱检测部为一个由DAC控制的受控源电路，包括复用DAC电路和LED驱动器电路，控制逻辑电路连接复用DAC电路，LED驱动器电路用于驱动红外和/或紫外二极管，主控制器部通过控制逻辑电路接收模拟前端部的数据以及向模拟前端部发送指令信号，主控制器部连接通信部，通信部用于芯片与外部通讯。

作为优选方式，所述数据采集接口具有多路采集通道，包括总溶解固体TDS 水质测试数据采集接口、余氯数据采集接口、硬度数据采集接口、PH值数据采集接口、水温数据采集接口和液位数据采集接口、有机碳TOC数据采集接口和浊度NTU数据采集接口，每一路采集通道的输出设有跟随器电路，多路采集通道经对应通道数目的多路选择器连接至信号处理及采样电路。

作为优选方式，光谱检测部还包括余氯电极驱动器电路。

作为优选方式，信号处理及采样电路包括依次连接的工频基波陷波器、第一跟随器、工频一次谐波陷波器、第二跟随器、程控增益放大器、低通滤波器和 ADC采样电路，经ADC采样电路的输出送入控制逻辑电路，程控增益放大器用于将ADC采样电路的输入调整为ADC采样电路的基准电压，低通滤波器作为抗混叠滤波器，第一跟随器和第二跟随器为电压跟随器。

作为优选方式，所述控制逻辑电路与主控制器部之间通过SPI接口或8080 并口连接。

作为优选方式，所述主控制器部为一个32位MCU及其周边电路，所述周边电路包括时钟电路、复位电路、存储电路、第一外设总线、第二外设总线和电源，其中第一外设总线用于MCU连接芯片外设，包括GPIO、SPI、UART、TIM、看门狗、DMA和ADC，第二外设总线用于与模拟前端部的控制逻辑电路连接。

进一步的，还为第一外设总线上的ADC开通独立的片上温度传感器检测通道，用于实时检测芯片温度，保证芯片的正常工作。