【正文】 第二部分 工程 模塊 的建立 一 .選擇 CPU 根據(jù)設計要求選擇 C8051F2XX系列器件型號為 F221 的單片機用 CIP51TM 微控制器內核。 二 .系統(tǒng)的設計思路 水處理控制器的功能框圖如下所示 水處理控制器的設計 0669 7 圖 根據(jù)這個功能框圖可以看出，單片機要完成的主要任務是通過 I/O 口實現(xiàn)鍵盤功能，通過 I/O 口和總線擴展實現(xiàn)顯示功能，通過 I/O 口或 A/D 轉換實現(xiàn)電機控制和水位檢測功能。按 “∧” 鍵，代碼變到下一個，按下 確定鍵，退出選位狀態(tài)，就進入選定工 位； 3 、 電機轉位 操作 按 選位 鍵 2秒不放， 右邊三個數(shù)碼管中中間一個顯 示當前工位代碼 ，按 “ ”鍵，電機開始轉動，直到霍爾發(fā)出到位信號， 電機自動停止， 按 “∧” 鍵代碼變到下一個工位，按 確定 鍵 ，退出 轉位 操作，返回 運行狀態(tài)； 電機卡住故障處理 電機 卡住時，應先排除故障，再進行 電機轉位 操作 ； 同時進行 選位 和 電機轉位 操作 在 選位 狀態(tài)時， 可 同時進行 選位和 電機轉位 操作。 檢查各流程時間方法 : 按 確定鍵 左第 1 數(shù)碼管顯示流程 代碼 , 右邊三個數(shù)碼管顯示該代碼下的參數(shù)值，按一次 確定鍵 ， 進入下 一 流程 ， 直到 最后一流程 參數(shù) ，再按 確定 鍵，進入 運行 顯示， 如果 15 秒內后沒有按下 確定鍵 ，則自動返回運行顯示。如果在修改狀態(tài)下， 15 秒不觸動任何鍵即返回當前狀態(tài)。 運行時，按住 復位 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定的原始數(shù)據(jù)，從松床開始工作。 具有水位自動檢測、控制和自動報警、保護、提示功能 1) 當水位超高時， 6秒后水位高限紅燈亮，自動停運，水位恢復正常后紅燈滅、系統(tǒng)進入保護、工位循環(huán)停止，直至水位降到設定低位，恢復工位循環(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；復位功能，可立即清除當前數(shù)據(jù)，返回初始狀態(tài)； 4) 鍵盤防誤功能； （一）開、關機及復位 按 電源 開關 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。其示意圖如下，其中復位鍵按下顯示初松 床 位 1開 3關 置 換 位 1開 3關 清 洗 位 1開 3關 再 生 位 1開 3開 水處理控制器的設計 0669 4 始狀態(tài)，選位鍵與〈鍵結合可選工位，確定鍵確定相應設定， ∧ 鍵用來移位。小齒輪轉動一圈，平面閥轉換一個工位，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 為了便于生產過程中的操作設計出相應的人機界面，使各過程可以在可視狀態(tài)下進行。 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，換位是由電機轉動完成。換位時電機轉動，進水閥關。 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。 水處理控制器的設計 0669 3 第二章 系統(tǒng)設計說明 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。 CIP51 與 8051 完全兼容，結構上采用流水線結構，與標準的 8051 結構相比指令執(zhí)行速度有很大的提高，而且在微控制器的內部和外部有幾項關鍵性的改進，提高了整體性能，更易于在最終應用中使用。 所以， 本 次畢業(yè)設計的對象為鍋爐水處理控制系統(tǒng)的控制器。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，形成結垢現(xiàn)象，結垢不僅會使鍋爐的效率降低，同時當結垢達到一定厚度時還會造成安全隱患，發(fā)生爆炸。 單片機 由于其自身的特點使其在水處理控制領域有了很大的發(fā)展。 ? 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備不斷涌現(xiàn)。 ? 易擴展，很容易構成各種規(guī)模的應用系統(tǒng)，為應用系統(tǒng)的設計和生產帶來極大的方便。 單片機以其卓越 的性能，得到了廣泛的應用，已深入到各個領域。 本文撰寫的主導思想是軟、硬件相結合，以硬件為基礎，來進行各功能模塊的編寫。 正文 針 對 應用于系統(tǒng)的單片機器件的功能，原理和實現(xiàn)電路作了介紹。水處理控制器的設計 0669 1 摘要 由于單片機在工控領域的優(yōu)點，使 以單片機為內核的控制器 在生產生活中得到了廣泛的應用 。 本文對基于單片機的水處理控制系統(tǒng)進行研究。 系統(tǒng)軟件設計采用 面向過程的結構化設計語言 C 語言 實現(xiàn) 硬件的工作。 關鍵詞 ：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)設計說明 .............................................. 3 一 .水處理控制器介紹 .............................................. 3 二 .系統(tǒng)的設計思路 ................................................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 .復位 ........................................................ 18 四 .中斷 ........................................................ 18 五，程序簡析 ................................................... 21 第三部分 畢業(yè)設計的收獲 ........................................... 26 參考文獻： .......................................................... 26 水處理控制器的設計 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，構成一個完整的微型計算機。單片機在控制領域中， 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備和儀器，做到機、電、儀一體化。 ? 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。 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 。 此次設計的控制系統(tǒng)主要用于鍋爐用水的軟化。 因此國家有規(guī)定鍋爐的用水必須經過軟化處理后方可使用 。設計中選取的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 位控制器內核。在設計中用可讀性強的 C 語言在相應環(huán)境下進行程序設計，調試并進行仿真測試以實現(xiàn)所需功能。工藝流程示意圖如下 ： 電機轉動換位 電機轉動換位 電機轉動換位 電機轉動換位 1為進水閥， 3為再生閥。進水閥開關由水位控制，低水位開，高水位關。再生閥是再生位開始打開，結束時關。原理圖如下： 大齒輪小齒輪電機帶動小齒輪轉。單片機的 CPU 及擴展應用的 7289 使界面的按鍵，數(shù)碼管和指示燈控制相應的工作狀態(tài)，顯示相應工作過程。 圖 具有記憶、保護功能 1) 停電時可自動記憶當前狀 態(tài)；來電時自動烣復停電前原狀態(tài)繼續(xù)運行； 2）無電情況下，芯片內部數(shù)據(jù)可保存 10 年。 再按 電源 開關 鍵 ，控制器記憶當前狀態(tài)，并停止工作。 （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 手動轉動電機 鍵 名 按 選位