【正文】 水處理控制器的設(shè)計(jì) 0669 1 摘要 由于單片機(jī)在工控領(lǐng)域的優(yōu)點(diǎn)，使 以單片機(jī)為內(nèi)核的控制器 在生產(chǎn)生活中得到了廣泛的應(yīng)用 。 本文對(duì)基于單片機(jī)的水處理控制系統(tǒng)進(jìn)行研究。 正文 針 對(duì) 應(yīng)用于系統(tǒng)的單片機(jī)器件的功能，原理和實(shí)現(xiàn)電路作了介紹。 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用 面向過(guò)程的結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)語(yǔ)言 C 語(yǔ)言 實(shí)現(xiàn) 硬件的工作。 本文撰寫的主導(dǎo)思想是軟、硬件相結(jié)合，以硬件為基礎(chǔ)，來(lái)進(jìn)行各功能模塊的編寫。 關(guān)鍵詞 ：?jiǎn)纹瑱C(jī)，水處理控制器， 7289. Astract Because of the advantage of microcontroller on controlling ,microcontroller is made large use in produce. This text to basic proceeded the research in Micro Controller Unit water handling control system. The text inside introduces functions ,principles and circuits of appliances of Micro Controller Unit. The predominance thought that this text pose is soft, the hardware bines together, regarding hardware as the foundation, proceed the plait of each function mold piece write. Keywords: Micro Controller Unit water purified controller 7289 目 錄 The Design Of A Water purified Controller .......................... 1 緒 論 .............................................................. 2 第一部分 系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明 .............................................. 3 一 .水處理控制器介紹 .............................................. 3 二 .系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路 ................................................6 第二部分 工程模塊的建立 ............................................ 7 一 .CPU 的選擇 ..................................................... 7 二 .鍵盤控制 ..................................................... 10 三 .復(fù)位 ........................................................ 18 四 .中斷 ........................................................ 18 五，程序簡(jiǎn)析 ................................................... 21 第三部分 畢業(yè)設(shè)計(jì)的收獲 ........................................... 26 參考文獻(xiàn)： .......................................................... 26 水處理控制器的設(shè)計(jì) 0669 2 緒 論 單片微型計(jì)算機(jī)（ Single Chip Microputer）簡(jiǎn)稱單片機(jī)，它是把微型計(jì)算機(jī)的各個(gè)功能部件：中央處理器 CPU、隨機(jī)存儲(chǔ)器 RAM、只讀存儲(chǔ)器 ROM、定時(shí) /計(jì)數(shù)器及 I/O 接口電路等集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個(gè)完整的微型計(jì)算機(jī)。 單片機(jī)以其卓越 的性能，得到了廣泛的應(yīng)用，已深入到各個(gè)領(lǐng)域。單片機(jī)在控制領(lǐng)域中， 具有如下特點(diǎn)： ? 單片機(jī)具有體積小、控制功能強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，因而可方便地組裝各種智能式控制設(shè)備和儀器，做到機(jī)、電、儀一體化。 ? 易擴(kuò)展，很容易構(gòu)成各種規(guī)模的應(yīng)用系統(tǒng)，為應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)帶來(lái)極大的方便。 ? 可靠性好，適用溫度范圍寬，在各種惡劣的環(huán)境下都能可靠工作，這是其他機(jī)種無(wú)法比擬的。 ? 可以方便地實(shí)現(xiàn)多機(jī)和分布式控制，從而使整個(gè)控制系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高 隨著社會(huì)對(duì)環(huán)保工 作的要求不斷提高，以及工業(yè)對(duì)節(jié)能高效低耗的不斷追求，水處理的新工藝新設(shè)備不斷涌現(xiàn)。 隨之，對(duì)控制系統(tǒng)的要求也不斷提高，由以往的手動(dòng)控制改為自動(dòng)控制 。 單片機(jī) 由于其自身的特點(diǎn)使其在水處理控制領(lǐng)域有了很大的發(fā)展。 此次設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)主要用于鍋爐用水的軟化。眾所周知，自然界中的水中含有大量的鈣，鎂離子，這些陽(yáng)離子使得水硬度很高，很容易在加入的時(shí)候沉淀出來(lái)，形成結(jié)垢現(xiàn)象，結(jié)垢不僅會(huì)使鍋爐的效率降低，同時(shí)當(dāng)結(jié)垢達(dá)到一定厚度時(shí)還會(huì)造成安全隱患，發(fā)生爆炸。 因此國(guó)家有規(guī)定鍋爐的用水必須經(jīng)過(guò)軟化處理后方可使用 。 所以， 本 次畢業(yè)設(shè)計(jì)的對(duì)象為鍋爐水處理控制系統(tǒng)的控制器。設(shè)計(jì)中選取的C8051F221 器件是完全集成的混合系統(tǒng)級(jí) MCU 芯片，使用 Cygnal 的專利CIP51TM 位控制器內(nèi)核。 CIP51 與 8051 完全兼容，結(jié)構(gòu)上采用流水線結(jié)構(gòu)，與標(biāo)準(zhǔn)的 8051 結(jié)構(gòu)相比指令執(zhí)行速度有很大的提高，而且在微控制器的內(nèi)部和外部有幾項(xiàng)關(guān)鍵性的改進(jìn)，提高了整體性能，更易于在最終應(yīng)用中使用。在設(shè)計(jì)中用可讀性強(qiáng)的 C 語(yǔ)言在相應(yīng)環(huán)境下進(jìn)行程序設(shè)計(jì)，調(diào)試并進(jìn)行仿真測(cè)試以實(shí)現(xiàn)所需功能。 水處理控制器的設(shè)計(jì) 0669 3 第二章 系統(tǒng)設(shè)計(jì)說(shuō)明 一 . 水 處理控制器的介紹 1. 水處理的工藝流程 此控制器的控制對(duì)象為四工位平面閥為： 松床位，再生位，置換位和清洗位。工藝流程示意圖如下 ： 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)換位 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)換位 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)換位 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)換位 1為進(jìn)水閥， 3為再生閥。 圖 11. 水處理工藝流程 具體工作過(guò)程是 ：程序啟動(dòng) ,開始運(yùn)行初始位默認(rèn)為松床位，按工位順序進(jìn)行依次是再生 置換 清洗。進(jìn)水閥開關(guān)由水位控制，低水位開，高水位關(guān)。換位時(shí)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)水閥關(guān)。再生閥是再生位開始打開，結(jié)束時(shí)關(guān)。 系統(tǒng)可以通過(guò)手動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)換位，在正常工作狀態(tài)下是自動(dòng)運(yùn)行的，換位是由電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)完成。原理圖如下： 大齒輪小齒輪電機(jī)帶動(dòng)小齒輪轉(zhuǎn)。小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)一圈，平面閥轉(zhuǎn)換一個(gè)工位，即大齒輪與小齒輪的齒數(shù)比為平面閥上的工位數(shù)霍爾（磁鐵放在霍爾下面） 圖 12. 換位原理 為了便于生產(chǎn)過(guò)程中的操作設(shè)計(jì)出相應(yīng)的人機(jī)界面，使各過(guò)程可以在可視狀態(tài)下進(jìn)行。單片機(jī)的 CPU 及擴(kuò)展應(yīng)用的 7289 使界面的按鍵，數(shù)碼管和指示燈控制相應(yīng)的工作狀態(tài)，顯示相應(yīng)工作過(guò)程。其示意圖如下，其中復(fù)位鍵按下顯示初松 床 位 1開 3關(guān) 置 換 位 1開 3關(guān) 清 洗 位 1開 3關(guān) 再 生 位 1開 3開 水處理控制器的設(shè)計(jì) 0669 4 始狀態(tài)，選位鍵與〈鍵結(jié)合可選工位，確定鍵確定相應(yīng)設(shè)定， ∧ 鍵用來(lái)移位。 圖 具有記憶、保護(hù)功能 1) 停電時(shí)可自動(dòng)記憶當(dāng)前狀 態(tài)；來(lái)電時(shí)自動(dòng)烣復(fù)停電前原狀態(tài)繼續(xù)運(yùn)行； 2）無(wú)電情況下，芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)可保存 10 年。 具有水位自動(dòng)檢測(cè)、控制和自動(dòng)報(bào)警、保護(hù)、提示功能 1) 當(dāng)水位超高時(shí)， 6秒后水位高限紅燈亮，自動(dòng)停運(yùn)，水位恢復(fù)正常后紅燈滅、系統(tǒng)進(jìn)入保護(hù)、工位循環(huán)停止，直至水位降到設(shè)定低位，恢復(fù)工位循環(huán)，水位降至低于低位超過(guò) 30 秒，低限紅燈亮，水箱缺水，但工位循環(huán)繼續(xù)進(jìn)行，提醒運(yùn)行人員前去檢查處理； 2) 自動(dòng)電機(jī)定位，若電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)換位過(guò)程中，被卡大于 90 秒，無(wú)霍爾元件到位信號(hào)，則過(guò)載燈亮，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)聲，工位循環(huán)停，提醒運(yùn)行人員前去檢查處理 ； 3) 選位功能，可隨意的進(jìn)行人為工位選擇；復(fù)位功能，可立即清除當(dāng)前數(shù)據(jù)，返回初始狀態(tài)； 4) 鍵盤防誤功能； （一）開、關(guān)機(jī)及復(fù)位 按 電源 開關(guān) 鍵 ，控制器自動(dòng)按前次停機(jī)時(shí)記憶工位及剩余時(shí)間開始工作。 再按 電源 開關(guān) 鍵 ，控制器記憶當(dāng)前狀態(tài)，并停止工作。 運(yùn)行時(shí)，按住 復(fù)位 2 秒不放，數(shù)碼管顯示 RST，控制器各工位時(shí)間全置為出廠時(shí)設(shè)定的原始數(shù)據(jù)，從松床開始工作。 （二）數(shù)碼管顯示和 流程 時(shí)間修改 工位及流程代碼表 11 水處理控制器的設(shè)計(jì) 0669 5 工 位 松床位 再生位 置換位 清洗位 工位代碼 1 2 3 4 按鍵及數(shù)碼管顯示功能表 12 運(yùn)行狀態(tài) 數(shù)碼管 第一位 (左起 ) 第二位至第四位 (左起 ) 顯示 E左交換柱 R右交換柱 數(shù)碼管顯示流程 的剩余時(shí)間 流程時(shí)間修改 鍵 名 按 確定 2 秒 ∧ 確定 鍵的作用 進(jìn)入時(shí)間 修改狀態(tài) 移位 數(shù)值 遞增改變 進(jìn)入下一流程時(shí)間調(diào)整 數(shù)碼管 第一位 (左起 ) 第二位 (左起 ) 第三位 (左起 ) 第四位 (左起 ) 顯示 流程代碼 流程時(shí)間的 百位 流程時(shí)間的 十位 流程時(shí)間 的 個(gè)位 手動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)電機(jī) 鍵 名 按 選位 2 秒 確定 鍵的作用 進(jìn)入 調(diào)整狀態(tài) 電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)遇霍爾信號(hào)自動(dòng)停 返回 運(yùn) 行狀態(tài) 手動(dòng)工位選擇 鍵 名 按 選位 2 秒 ∧ 確定 鍵的作用 進(jìn)入 調(diào)整狀態(tài) 工位號(hào)增 1 本次工位 選擇有效 數(shù)碼管 第一位 (左起 ) 第三位 (左起 ) 顯示 E左交換柱 R右交換柱 當(dāng)前 工位代碼 （三） 工位 時(shí)間修改 流程時(shí)間修改時(shí)不用停止當(dāng)前循環(huán)，可在任何運(yùn)行狀態(tài)或電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下進(jìn)行，修改完成后按下 確認(rèn) 鍵返回當(dāng)前狀態(tài)，在修改過(guò)程中，不會(huì)影響當(dāng)前的運(yùn)行狀態(tài)。如果在修改狀態(tài)下， 15 秒不觸動(dòng)任何鍵即返回當(dāng)前狀態(tài)。 修改 方法： 定個(gè)位數(shù)字：按住 確認(rèn)鍵 2秒不放，左第 1數(shù)碼管顯示流程代碼，右邊三位數(shù)碼管顯示該代碼下的參數(shù)值，右邊第 1數(shù)碼管“閃動(dòng)”， 按 “∧” 鍵 ，每按一次，或按住不放，數(shù)字自 0至 9 循環(huán)遞增變化 ，松手即停，按到要設(shè)定的個(gè)位數(shù)字后松手； 定十位數(shù)字：按 “ ” 進(jìn)位鍵，十位數(shù)字“閃動(dòng)”，再按 “∧” 鍵，十位數(shù)字自 0 至 9循環(huán)遞增變化 ，按到要設(shè)定的十位數(shù)字后松手； 定百位數(shù)字：方法同上； 進(jìn)入下一個(gè)流程：再按 確定鍵， 左第 1 數(shù)碼管顯示下一個(gè)流程代碼，再重復(fù)上面方法修改時(shí)間，直至 6個(gè)流程時(shí)間修改完； 水處理控制器的設(shè)計(jì) 0669 6 進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)：最后一個(gè)參數(shù)設(shè)置后，按 確定鍵 確認(rèn) ，這時(shí)左第 1 數(shù)碼管顯示原柱號(hào)，數(shù)碼管停止閃動(dòng)，進(jìn)入原流程時(shí)間