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[摘 要]水处理系统包括很多方面，如高纯水处理、废水处理、海水淡化等。在电气控制系统的设计方面，多采用PLC实现。但对于某些中小型、控制简单的水处理系统，采用普通的PLC，会增加不必要的开发成本，延长开发周期。本文论述了以AT89S52单片机为核心的二级反渗透水处理系统微机控制器的设计方案，其硬件部分包括总线驱动电路74LS245，74LS273，采用HD7279的显示器/键盘接口电路等。AT89S52单片机内部含Flash存储器，因此在系统的开发过程中容易进行程序的修改，这就大大缩短了系统的开发周期。同时，在系统工作过程中，能有效地保存数据信息，这也为用户提供了方便。
[关键词]微机控制器 AT89S52单片机
中图分类号：TN358.7；TL245.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）14-0268-01
1 绪论
水处理是对水源水或不符合用水水质要求的水，采用物理、化学、生物等方法改善水质的过程。水的处理方法可以概括为三种方式：最常用的是通过去除原水中部分或全部杂质来获得所需要的水质；通过在原水中添加新的成分来获得所需要的水质；对原水的加工不涉及去除杂质或添加新成分的问题。
1.1 工艺概述
本微机控制器的设计，涉及水处理和反渗透知识，下面就水处理工艺和反渗透的基本知识做简要的介绍。
水处理一般来说包含以下三级处理：一级处理是它通过机械处理，如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等。二级处理是生物处理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。三级处理是污水的深度处理，它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。根据处理的目标和水质的不同，有的污水处理过程并不是包含上述所有过程。
反渗透是采用膜法分离的水处理技术，是自然界中渗透现象的逆过程，即对含盐水以外界推动力克服渗透压而使水分子通过膜的逆向渗透过程。
1.2 系统整体设计
硬件电路设计方面，根据功能来分，控制系统可以分为单片机，键盘与LED数码管显示，开关量的输入和输出，隔离电路（光耦隔离，继电器隔离），看门狗复位电路等几部分组成。
按键的输入与显示部分主要包括按键的输入和显示器的显示。本设计采用一个利用专用键盘/LED显示器接口芯片HD7279实现按键/显示器接口的。设计共5个按键，显示器由5个8段LED显示器组成。主要功能是自动识别按下的键并给出编码发送给单片机，并接受单片机发送来得的数据在显示器上显示。
2 系统设计要求
水处理系统包括很多方面，在电气控制系统的设计方面，多采用PLC实现。但对于某些中小型、控制简单的水处理系统，采用普通的PLC，體系结构是封闭的，各PLC厂家的硬件体系互不兼容， 编程语言及指令系统也各异，当用户选择了一种PLC产品后，必须选择与其相应的控制规程，并且学习特定的编程语言。而且会增加不必要的开发成本、以及延长了开发周期。用专用控制器之需要修改工艺参数，省去了编程等繁琐工作，具有二级反渗透，一级高低压保护等功能，具有模拟量输入输出等特殊功能。
2.1 反渗透水处理系统
本文所要介绍的是基于水处理系统的微机控制器。控制器以单片机为核心构成，包括开关量输入/输出、键盘显示等接口电路。该单片机的主要任务是处理由外部各种模块传送来的各种数据，并根据预先编好的程序进行处理后，对外设发出控制指令，来实现二级反渗透水处理系统设计要求中的各个功能。
2.1.1 工艺流程
本系统将开发一种主要用于二级反渗透高纯水处理系统的微机控制器。控制器在硬件设计方面应力求电路简单可靠、低成本。在软件设计方面，除应满足二级反渗透水处理系统控制要求外，通过简单的参数设定或软件升级，也应可以用在其它水处理系统。下图为二级反渗透水处理系统工艺流程：
2.1.2 工作原理
（1）基本处理流程
待处理的水进入原水箱，经原水泵加压后经过预处理环节后，经进水阀以及一级泵加压后进入一级反渗透装置进行制水，一级纯水进入中间水箱后，经过二级泵加压后进入二级反渗透装置进行水处理，处理后的二级纯水若符合电导要求则经纯水阀进入终端水箱，供给用户使用，而如果电导超标，则经返水阀返回原水箱重新进行处理。
（2）保护功能
具有原水箱无水保护、一级低压保护、一级高压保护、二级低压保护、二级高压保护、中间水箱无水保护、纯水箱无水保护。
2.2 单片机控制系统的设计要求
本控制器以AT89S52单片机为核心。AT89S52单片机内部含Flash存储器，因此在系统的开发过程中容易进行程序的修改，这就大大缩短了系统的开发周期。同时，在系统工作过程中，能有效地保存数据信息，即使外界电源损坏也不影响到信息的保存。
本文所设计的二级反渗透水处理系统，根据运行情况的不同有3种工作模式：停机模式、运行模式和等待模式。根据标志位的不同设定值来判断三种工作模式。本设计中，功能键用来设定标志位，三种工作模式的选择，都与功能键密不可分。
系统在正常运行过程中，不断检验中间水箱的液位，中间水箱高液位的情况下，原水泵、一级泵停机前进行反洗；中间水箱低水位后，原水泵、一级泵启动前进行反洗。
3 硬件电路设计
3.1 AT89S52芯片
电路设计方面，本控制系统是基于单片机控制的，其数据的处理全部由一片单片机来完成的。本设计采用的是比较常见的由Intel公司生产的AT89S52单片机。
高低液位反洗的输入信号是随机发生的，如果采用查询的方式来使单片机获取这些按键的信息将大大降低单片机的工作效率。所以，这里应用了单片机的中断。单片机的中断系统是为使CPU具有对单片机外部或内部随机发生的时间的实时处理而设置的。而在本设计中，高低液位变化动作正符合中断系统的应用条件。 3.2 开关量的输入输出电路
开关量就是输入信号只有有和无的区别，没有信号大小、方向之分。比如通过开关或继电器闭合接入电压或电流信号为1，未闭合无电压或电流信号为0，只有这两种状态就称开关量。无源开关接点就是开关或继电器本身不接电源，由输入端本身提供电压或电流，无源开关接点只提供“闭合”、“开启”两种状态作为“1”、“0”信号。
3.3 键盘接口和显示电路
HD7279是一种通用的可编程的键盘、显示器接口芯片，它能完成键盘输入和显示控制两种功能。本文下面重点介绍键盘/LED显示芯片HD7279.微机控制器按键部分共有5个按键，它们分别是功能键，加1键，减1键，回车（保存）键， 显示部分的显示屏是由5个8段的LED显示器组成的。为了使显示器和按键可以正常工作，这里选择专用键盘/显示器接口芯片HD7279实现按键/显示器接口的。
4 结论
在电路的设计上，控制系统包括单片机、按键/显示电路、开关量的输入与开关量的输出和其它辅助电路等四大部分都能比较好的完成各个部分的功能。单片机使用的中断系统和数据/地址总线非常有效的提高了整个系统控制的效率。
该控制系统具有很好的扩展性。在按键方面，HD7279的显示器/键盘接口电路最多可以允许64个按键，而本设计只用了其中的10个，有54可以扩展。显示部分分为发光二极管极其他显示器提供了按扫描方式工作的显示接口，可显示多达16位的字符或数字。这里只用到顯示8位。在控制方面，单片机的P3口没有使用，可以用来扩展更多的外设等等。在软件设计方面，除应满足二级反渗透水处理系统控制要求外，通过简单的参数设定或软件升级，也应可以用在其它水处理系统。
参考文献
[1] 《单片机原理及接口技术》李朝青编著，北京航空航天大学出版社.2005.
[2] 《新编MSC-51单片机应用设计》张毅刚.彭喜元.姜守达：第2版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003.
[3] 《单片机应用系统设计 入门向导与设计实例》，韩志军，沈晋源，王振波编著 机械工业出版社 2005.
[4] 贾瑞宝，文闵英.《应用水源微污染现状及其深度处理技术》，山东环境，2005.
[5] 黄霞，《微滤膜处理微污染源水研究》 中国给水排水，2006.
[关键词]微机控制器 AT89S52单片机
中图分类号：TN358.7；TL245.7 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2013）14-0268-01
1 绪论
水处理是对水源水或不符合用水水质要求的水，采用物理、化学、生物等方法改善水质的过程。水的处理方法可以概括为三种方式：最常用的是通过去除原水中部分或全部杂质来获得所需要的水质；通过在原水中添加新的成分来获得所需要的水质；对原水的加工不涉及去除杂质或添加新成分的问题。
1.1 工艺概述
本微机控制器的设计，涉及水处理和反渗透知识，下面就水处理工艺和反渗透的基本知识做简要的介绍。
水处理一般来说包含以下三级处理：一级处理是它通过机械处理，如格栅、沉淀或气浮，去除污水中所含的石块、砂石和脂肪、油脂等。二级处理是生物处理，污水中的污染物在微生物的作用下被降解和转化为污泥。三级处理是污水的深度处理，它包括营养物的去除和通过加氯、紫外辐射或臭氧技术对污水进行消毒。根据处理的目标和水质的不同，有的污水处理过程并不是包含上述所有过程。
反渗透是采用膜法分离的水处理技术，是自然界中渗透现象的逆过程，即对含盐水以外界推动力克服渗透压而使水分子通过膜的逆向渗透过程。
1.2 系统整体设计
硬件电路设计方面，根据功能来分，控制系统可以分为单片机，键盘与LED数码管显示，开关量的输入和输出，隔离电路（光耦隔离，继电器隔离），看门狗复位电路等几部分组成。
按键的输入与显示部分主要包括按键的输入和显示器的显示。本设计采用一个利用专用键盘/LED显示器接口芯片HD7279实现按键/显示器接口的。设计共5个按键，显示器由5个8段LED显示器组成。主要功能是自动识别按下的键并给出编码发送给单片机，并接受单片机发送来得的数据在显示器上显示。
2 系统设计要求
水处理系统包括很多方面，在电气控制系统的设计方面，多采用PLC实现。但对于某些中小型、控制简单的水处理系统，采用普通的PLC，體系结构是封闭的，各PLC厂家的硬件体系互不兼容， 编程语言及指令系统也各异，当用户选择了一种PLC产品后，必须选择与其相应的控制规程，并且学习特定的编程语言。而且会增加不必要的开发成本、以及延长了开发周期。用专用控制器之需要修改工艺参数，省去了编程等繁琐工作，具有二级反渗透，一级高低压保护等功能，具有模拟量输入输出等特殊功能。
2.1 反渗透水处理系统
本文所要介绍的是基于水处理系统的微机控制器。控制器以单片机为核心构成，包括开关量输入/输出、键盘显示等接口电路。该单片机的主要任务是处理由外部各种模块传送来的各种数据，并根据预先编好的程序进行处理后，对外设发出控制指令，来实现二级反渗透水处理系统设计要求中的各个功能。
2.1.1 工艺流程
本系统将开发一种主要用于二级反渗透高纯水处理系统的微机控制器。控制器在硬件设计方面应力求电路简单可靠、低成本。在软件设计方面，除应满足二级反渗透水处理系统控制要求外，通过简单的参数设定或软件升级，也应可以用在其它水处理系统。下图为二级反渗透水处理系统工艺流程：
2.1.2 工作原理
（1）基本处理流程
待处理的水进入原水箱，经原水泵加压后经过预处理环节后，经进水阀以及一级泵加压后进入一级反渗透装置进行制水，一级纯水进入中间水箱后，经过二级泵加压后进入二级反渗透装置进行水处理，处理后的二级纯水若符合电导要求则经纯水阀进入终端水箱，供给用户使用，而如果电导超标，则经返水阀返回原水箱重新进行处理。
（2）保护功能
具有原水箱无水保护、一级低压保护、一级高压保护、二级低压保护、二级高压保护、中间水箱无水保护、纯水箱无水保护。
2.2 单片机控制系统的设计要求
本控制器以AT89S52单片机为核心。AT89S52单片机内部含Flash存储器，因此在系统的开发过程中容易进行程序的修改，这就大大缩短了系统的开发周期。同时，在系统工作过程中，能有效地保存数据信息，即使外界电源损坏也不影响到信息的保存。
本文所设计的二级反渗透水处理系统，根据运行情况的不同有3种工作模式：停机模式、运行模式和等待模式。根据标志位的不同设定值来判断三种工作模式。本设计中，功能键用来设定标志位，三种工作模式的选择，都与功能键密不可分。
系统在正常运行过程中，不断检验中间水箱的液位，中间水箱高液位的情况下，原水泵、一级泵停机前进行反洗；中间水箱低水位后，原水泵、一级泵启动前进行反洗。
3 硬件电路设计
3.1 AT89S52芯片
电路设计方面，本控制系统是基于单片机控制的，其数据的处理全部由一片单片机来完成的。本设计采用的是比较常见的由Intel公司生产的AT89S52单片机。
高低液位反洗的输入信号是随机发生的，如果采用查询的方式来使单片机获取这些按键的信息将大大降低单片机的工作效率。所以，这里应用了单片机的中断。单片机的中断系统是为使CPU具有对单片机外部或内部随机发生的时间的实时处理而设置的。而在本设计中，高低液位变化动作正符合中断系统的应用条件。 3.2 开关量的输入输出电路
开关量就是输入信号只有有和无的区别，没有信号大小、方向之分。比如通过开关或继电器闭合接入电压或电流信号为1，未闭合无电压或电流信号为0，只有这两种状态就称开关量。无源开关接点就是开关或继电器本身不接电源，由输入端本身提供电压或电流，无源开关接点只提供“闭合”、“开启”两种状态作为“1”、“0”信号。
3.3 键盘接口和显示电路
HD7279是一种通用的可编程的键盘、显示器接口芯片，它能完成键盘输入和显示控制两种功能。本文下面重点介绍键盘/LED显示芯片HD7279.微机控制器按键部分共有5个按键，它们分别是功能键，加1键，减1键，回车（保存）键， 显示部分的显示屏是由5个8段的LED显示器组成的。为了使显示器和按键可以正常工作，这里选择专用键盘/显示器接口芯片HD7279实现按键/显示器接口的。
4 结论
在电路的设计上，控制系统包括单片机、按键/显示电路、开关量的输入与开关量的输出和其它辅助电路等四大部分都能比较好的完成各个部分的功能。单片机使用的中断系统和数据/地址总线非常有效的提高了整个系统控制的效率。
该控制系统具有很好的扩展性。在按键方面，HD7279的显示器/键盘接口电路最多可以允许64个按键，而本设计只用了其中的10个，有54可以扩展。显示部分分为发光二极管极其他显示器提供了按扫描方式工作的显示接口，可显示多达16位的字符或数字。这里只用到顯示8位。在控制方面，单片机的P3口没有使用，可以用来扩展更多的外设等等。在软件设计方面，除应满足二级反渗透水处理系统控制要求外，通过简单的参数设定或软件升级，也应可以用在其它水处理系统。
参考文献
[1] 《单片机原理及接口技术》李朝青编著，北京航空航天大学出版社.2005.
[2] 《新编MSC-51单片机应用设计》张毅刚.彭喜元.姜守达：第2版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2003.
[3] 《单片机应用系统设计 入门向导与设计实例》，韩志军，沈晋源，王振波编著 机械工业出版社 2005.
[4] 贾瑞宝，文闵英.《应用水源微污染现状及其深度处理技术》，山东环境，2005.
[5] 黄霞，《微滤膜处理微污染源水研究》 中国给水排水，2006.