基于嵌入式Web服务器的pH值检测系统的设计

申请，同时浏览器将这个申请命令通过TCP协议发送到服务器端并被接收。Web服务器端在接收完这些申请之后，按照.htm或者.html的后缀来认识这个文件是否是HTML类型的文件。如果是HTML类型的文件，Web服务器会从当前的存储中读取到正确的HTML型文件，并将其以网页的形式送回到浏览器端。Web浏览器、服务器以及CGI程序运行关系如图5所示。

用户浏览器端与服务器端建立socket连接后，用户通过在浏览器端单击1个链接的形式获取网页，即发送一个命令

请求，服务器端利用GET命令接受请求、读取请求，并打印输出相关数据信息。本研究设计的简易Web服务器仅支持GET命令，仅接受请求行，而略过了其他复杂参数。主循环如下所示：

sock=make_server_socket（atoi（av[1]））；//建立socket连接监听客户端请求

if （sock=-1）

exit（2）；

while（1）

{fd=accept（sock，NULL，NULL）；//接受请求

fpin=fdopen（fd，“r”）；

fgets（fpin，request，LEN）； //读取客户端的请求

read_until_crnl（fpin）； //跳过其他命令

process_rq（request，fd）； //接收客户端请求

Fclose（fpin）；

}……3试验测试

通过在不同的温度下对pH值进行校正，完成pH值为400、6.86、9.18的标准溶液测量，然后通过最小二乘法对不同温度下pH值直线进行拟合（pH值相对应温度变化保持线性关系），写入到检测程序中，通过查询相应直线就能得到不同温度下测量的相对应pH值[13]。试验测量数据如表1所示。

表1pH值标定数据

温度

（℃）Ex（pH值=4.00）

（mV）Ex（pH值=6.86）

（mV）Ex（pH值=9.18）

（mV）254937669562649776695627492764957284937609572949276395530492762956注：Ex为标定电压值。

考虑到温度对pH值的影响，采用了常用的最小二乘法来拟合直线。

设定标曲线，也就是实际输出与输入的特性曲线是y=f（x）；拟合直线的方程是Y=A+BX。按最小二乘法，拟合直线与定标曲线的响应点输出量偏差平方和为最低[14]。

（A，B）=∑ni=1（yi-A-Bxi）2（1）

式中：xi是测试得到的输入数据；yi是测试得到的输出数据；n为测试数据组数目。

确定拟合直线方程中的A、B作为变量来求解，分别对A、B变量求偏导，且令其等于零得：

A=2∑ni=1（yi-A-Bxi）=0；

B=2∑ni=1（yi-A-Bxi）xi=0。

整理后得：

∑ni=1yi=nA+B∑ni=1xi

∑ni=1xiyi=A∑ni=1xi+B∑ni=1x2i。

經过计算∑xi、∑yi、∑xiyi、∑x2i数值，代入方程组，构成关于A、B的二元方程组，解得A、B值，即求得拟合直线方程。

在对试验数据进行处理时，采用了最小二乘法拟合直线。本试验选用pH值为6.86、9.18进行2点标定，具体拟合的直线参数如表2所示。其系数k=1/b，b=A。

表2不同温度下拟合pH值曲线系数

温度

（℃）pHx=k（Ex-b）bk≤24219.129 080.012 477 225～29193.606 420.012 036 730～34174.005 020.011 744 135～39174.374 180.011 779 8≥40182.629 240.011 999 3

同时，在嵌入式开发板上运行Web服务器，在上位机浏览器中输入应用CGI程序的名称，通过Web服务器执行应用程序[15]，在客户端浏览器上实时读取相应的pH值显示信息，实现数据的远程在线监测。

4结论

在系统中，将ARM芯片既作为信号的采集终端又作为以太网网关的核心，有效利用了硬件资源。同时，在实时性、稳定性较强的Linux操作系统上移植TCP/IP协议，构建Web服务器，编写应用层通用网关接口程序，实现对水质中pH值的远距离实时监测，满足了信息传输和对系统远程控制的要求。经反复试验证明，系统具备较强的实时性和稳定性，达到了设计要求。

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