【正文】 水處理控制器的設(shè)計 0669 1 摘要 由于單片機在工控領(lǐng)域的優(yōu)點，使 以單片機為內(nèi)核的控制器 在生產(chǎn)生活中得到了廣泛的應(yīng)用 。 本文對基于單片機的水處理控制系統(tǒng)進行研究。 正文 針 對 應(yīng)用于系統(tǒng)的單片機器件的功能，原理和實現(xiàn)電路作了介紹。 系統(tǒng)軟件設(shè)計采用 面向過程的結(jié)構(gòu)化設(shè)計語言 C 語言 實現(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)，來進行各功能模塊的編寫。 關(guān)鍵詞 ：單片機，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)計說明 .............................................. 3 一 .水處理控制器介紹 .............................................. 3 二 .系統(tǒng)的設(shè)計思路 ................................................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，程序簡析 ................................................... 21 第三部分 畢業(yè)設(shè)計的收獲 ........................................... 26 參考文獻： .......................................................... 26 水處理控制器的設(shè)計 0669 2 緒 論 單片微型計算機（ Single Chip Microputer）簡稱單片機，它是把微型計算機的各個功能部件：中央處理器 CPU、隨機存儲器 RAM、只讀存儲器 ROM、定時 /計數(shù)器及 I/O 接口電路等集成在一塊芯片上，構(gòu)成一個完整的微型計算機。 單片機以其卓越 的性能，得到了廣泛的應(yīng)用，已深入到各個領(lǐng)域。單片機在控制領(lǐng)域中， 具有如下特點： ? 單片機具有體積小、控制功能強、成本低等特點，因而可方便地組裝各種智能式控制設(shè)備和儀器，做到機、電、儀一體化。 ? 易擴展，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)計和生產(chǎn)帶來極大的方便。 ? 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，這是其他機種無法比擬的。 ? 可以方便地實現(xiàn)多機和分布式控制，從而使整個控制系統(tǒng)的效率和可靠性大為提高 隨著社會對環(huán)保工 作的要求不斷提高，以及工業(yè)對節(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，對控制系統(tǒng)的要求也不斷提高，由以往的手動控制改為自動控制 。 單片機 由于其自身的特點使其在水處理控制領(lǐng)域有了很大的發(fā)展。 此次設(shè)計的控制系統(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，這些陽離子使得水硬度很高，很容易在加入的時候沉淀出來，形成結(jié)垢現(xiàn)象，結(jié)垢不僅會使鍋爐的效率降低，同時當(dāng)結(jié)垢達到一定厚度時還會造成安全隱患，發(fā)生爆炸。 因此國家有規(guī)定鍋爐的用水必須經(jīng)過軟化處理后方可使用 。 所以， 本 次畢業(yè)設(shè)計的對象為鍋爐水處理控制系統(tǒng)的控制器。設(shè)計中選取的C8051F221 器件是完全集成的混合系統(tǒng)級 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)，與標準的 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)部和外部有幾項關(guān)鍵性的改進，提高了整體性能，更易于在最終應(yīng)用中使用。在設(shè)計中用可讀性強的 C 語言在相應(yīng)環(huán)境下進行程序設(shè)計，調(diào)試并進行仿真測試以實現(xiàn)所需功能。 水處理控制器的設(shè)計 0669 3 第二章 系統(tǒng)設(shè)計說明 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 ： 電機轉(zhuǎn)動換位 電機轉(zhuǎn)動換位 電機轉(zhuǎn)動換位 電機轉(zhuǎn)動換位 1為進水閥， 3為再生閥。 圖 11. 水處理工藝流程 具體工作過程是 ：程序啟動 ,開始運行初始位默認為松床位，按工位順序進行依次是再生 置換 清洗。進水閥開關(guān)由水位控制，低水位開，高水位關(guān)。換位時電機轉(zhuǎn)動，進水閥關(guān)。再生閥是再生位開始打開，結(jié)束時關(guān)。 系統(tǒng)可以通過手動控制實現(xiàn)換位，在正常工作狀態(tài)下是自動運行的，換位是由電機轉(zhuǎn)動完成。原理圖如下： 大齒輪小齒輪電機帶動小齒輪轉(zhuǎn)。小齒輪轉(zhuǎn)動一圈，平面閥轉(zhuǎn)換一個工位，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)過程中的操作設(shè)計出相應(yīng)的人機界面，使各過程可以在可視狀態(tài)下進行。單片機的 CPU 及擴展應(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 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， ∧ 鍵用來移位。 圖 具有記憶、保護功能 1) 停電時可自動記憶當(dāng)前狀 態(tài)；來電時自動烣復(fù)停電前原狀態(tài)繼續(xù)運行； 2）無電情況下，芯片內(nèi)部數(shù)據(jù)可保存 10 年。 具有水位自動檢測、控制和自動報警、保護、提示功能 1) 當(dāng)水位超高時， 6秒后水位高限紅燈亮，自動停運，水位恢復(fù)正常后紅燈滅、系統(tǒng)進入保護、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 30 秒，低限紅燈亮，水箱缺水，但工位循環(huán)繼續(xù)進行，提醒運行人員前去檢查處理； 2) 自動電機定位，若電機轉(zhuǎn)動換位過程中，被卡大于 90 秒，無霍爾元件到位信號，則過載燈亮，蜂鳴器發(fā)出警報聲，工位循環(huán)停，提醒運行人員前去檢查處理 ； 3) 選位功能，可隨意的進行人為工位選擇；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)機及復(fù)位 按 電源 開關(guān) 鍵 ，控制器自動按前次停機時記憶工位及剩余時間開始工作。 再按 電源 開關(guān) 鍵 ，控制器記憶當(dāng)前狀態(tài)，并停止工作。 運行時，按住 復(fù)位 2 秒不放，數(shù)碼管顯示 RST，控制器各工位時間全置為出廠時設(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 時間修改 工位及流程代碼表 11 水處理控制器的設(shè)計 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 的剩余時間 流程時間修改 鍵 名 按 確定 2 秒 ∧ 確定 鍵的作用 進入時間 修改狀態(tài) 移位 數(shù)值 遞增改變 進入下一流程時間調(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 流程時間的 百位 流程時間的 十位 流程時間 的 個位 手動轉(zhuǎn)動電機 鍵 名 按 選位 2 秒 確定 鍵的作用 進入 調(diào)整狀態(tài) 電機轉(zhuǎn)動遇霍爾信號自動停 返回 運 行狀態(tài) 手動工位選擇 鍵 名 按 選位 2 秒 ∧ 確定 鍵的作用 進入 調(diào)整狀態(tài) 工位號增 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 時間修改 流程時間修改時不用停止當(dāng)前循環(huán)，可在任何運行狀態(tài)或電機轉(zhuǎn)動狀態(tài)下進行，修改完成后按下 確認 鍵返回當(dāng)前狀態(tài)，在修改過程中，不會影響當(dāng)前的運行狀態(tài)。如果在修改狀態(tài)下， 15 秒不觸動任何鍵即返回當(dāng)前狀態(tài)。 修改 方法： 定個位數(shù)字：按住 確認鍵 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”， 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)定的個位數(shù)字后松手； 定十位數(shù)字：按 “ ” 進位鍵，十位數(shù)字“閃動”，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； 進入下一個流程：再按 確定鍵， 左第 1 數(shù)碼管顯示下一個流程代碼，再重復(fù)上面方法修改時間，直至 6個流程時間修改完； 水處理控制器的設(shè)計 0669 6 進入運行狀態(tài)：最后一個參數(shù)設(shè)置后，按 確定鍵 確認 ，這時左第 1 數(shù)碼管顯示原柱號，數(shù)碼管停止閃動，進入原流程時間