混凝深度處理城市污水廠初步設(shè)計

混凝深度處理城市污水廠初步設(shè)計 一、設(shè)計目的 隨著人們生活水平的不斷提高 ,智能化控制無疑是人們追求的目標(biāo)之一，它所給人帶來的方便也是不可否定的，其中數(shù)字溫度計就是一個典型的例子。 數(shù)字溫度計與傳統(tǒng)的溫度計相比，具有讀數(shù)方便，測溫范圍廣，測溫準(zhǔn)確，其輸出溫度采用數(shù)字顯示，主要用于對測溫比較準(zhǔn)確的場所，或科研實(shí)驗(yàn)室使用，該設(shè)計使用控制器測溫傳感器 DS18B20，單片機(jī) AT89E52，用 LED 數(shù)碼管實(shí)現(xiàn)溫度顯示 ,能準(zhǔn)確達(dá)到以上要求。 低溫的測量常采用具有玻璃外殼的酒精溫度計和水銀溫度計，這類溫度計具有價格低廉、性能穩(wěn)定、直觀性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但也具有易破碎且只能在現(xiàn)場觀察的缺點(diǎn)，水銀溫度計還易造成污染而有害健康。目前，應(yīng)用最為廣泛的是溫度敏感元件和二次儀表的組合，既可用于遠(yuǎn)程顯示，也可進(jìn)行溫度報警，還可做到自動記錄。 二、設(shè)計要求 1、 測量精度 0.5 2、 范圍： -50 -110 3、 可測多點(diǎn)溫度，演示兩點(diǎn)以上 4、 LED 直讀顯示 5、 可任意設(shè)計溫度報警的上限與下限 6、 可上傳通信（ RS232 口） ,也可以相互對通 (485 口 ) 單片機(jī)AT89E52 LED 顯示 掃描驅(qū)動 DS18B20 傳感器 報 警 三、數(shù)字溫度計的總體設(shè)計方案 硬件部分 1、 設(shè)計思路： 溫度只要在所設(shè)定的上下溫度界限內(nèi)，就會在顯示設(shè)備中精確的顯示出來，如果溫度超過了所設(shè)定的溫度界限，就發(fā)出報警聲。能夠及時向溫度監(jiān)控人員發(fā)出溫度超限信息。便于溫控人員及時的調(diào)整與控制。另外此溫度控制器操作簡單，體積小，靈敏度高，精度高。 2、總體設(shè)計方框圖 ： 上圖所示為數(shù)字溫度控制器的單體設(shè)計方框圖。其工作原理為：當(dāng)該電路上電工作以后，首先掃描驅(qū)動刷新 LED 顯示，然后，溫度傳感器采集溫度送單片機(jī)檢查溫度的高低是否觸發(fā)報警，由單片機(jī)送出信號經(jīng)過驅(qū)動電路送往顯示電路或報警電路。電路圖見附錄 3、設(shè)計所用主要零件 （ 1） DS18B20 傳感器 概述： DS18B20 數(shù)字溫度傳感器接線方便，封裝成后可應(yīng)用于多種場合，如管道式，螺紋式，磁鐵吸附式，不銹鋼封裝式，型號多種多樣。主要根據(jù)應(yīng)用場合的不同而改變其外觀。封裝后的 DS18B20 可用于電纜溝測溫，高爐水循環(huán)測溫，鍋爐測溫，機(jī)房測溫，農(nóng)業(yè)大棚測溫，潔凈室測溫，彈藥庫測溫等各種非極限溫度場合。耐磨耐碰，體積小，使用方便，封裝形式多樣，適用于各種狹小空間設(shè)備數(shù)字測溫和控制領(lǐng)域。 性能特點(diǎn)： 1、適應(yīng)電壓范圍更寬，電壓范圍： 3.0 5.5V，在寄生電源方式下可由數(shù)據(jù)線供電。 2、獨(dú)特的單線接口方式， DS18B20 在與微處理器連接時僅需要一條口線即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通訊。 3、 DS18B20 支持多點(diǎn)組網(wǎng)功能，多個 DS18B20 可以并聯(lián)在唯一的三線上，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測溫。 4、 DS18B20 在使用中不需要任何外圍元件，全部 傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。 5、溫范圍 55 +125，在 -10 +85時精度為 0.5。 6、可編程 的分辨率為 9 12 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 0.5、 0.25、 0.125和 0.0625，可實(shí)現(xiàn)高精度測溫。 7、在 9位分辨率時最多在 93.75ms內(nèi)把溫度轉(zhuǎn)換為數(shù)字， 12位分辨率時最多在 750ms內(nèi)把溫度值轉(zhuǎn)換為數(shù)字，速度更快。 8、測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號，以 ” 一線總線 ” 串行傳送給 CPU，同時可傳送CRC 校驗(yàn)碼，具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯能力。 9、負(fù)壓特性：電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀， 但不能正常工作。 DS18B20與單片機(jī)的接口電路（引腳圖見右圖） DS18B20 可以采用電源供電方式，此時 DS18B20 的第 1 腳接地，第 2 腳作為信號線，第3 腳接電源。 （ 2） 單片機(jī) AT89E52 具有低電壓供電和小體積等特點(diǎn)，兩個端口剛好滿足電路系統(tǒng)的設(shè)計需要，很適合便攜手持式產(chǎn)品的設(shè)計使用。 1、 VCC：電源電壓。 2、 GND：地 3、 P0 口： P0 口是一個 8 位雙向 I/O 口?？谝_ P1.2P1.7 提供內(nèi)部上拉電阻， P1.0和 P1.1要求外部上拉電阻。 P1.0和 P1.1還分別作為片內(nèi)精密模擬比較器的同相輸入 (ANI0)和反相輸入 (AIN1)。 P1 口輸出緩沖器可吸收 20mA 電流并能直接驅(qū)動 LED 顯示。當(dāng) P1 口引腳寫入“ 1”時，其可用作輸入端，當(dāng)引腳 P1.2P1.7 用作輸入并被外部拉低時，它們將因內(nèi)部的寫入“ 1”時，其可用作輸入端。當(dāng)引腳 P1.2P1.7 用作輸入并被外部拉低時，它們將因內(nèi)部的上拉電阻而流出電流。 4、 P3 口： P3 口的 P3.0P3.5、 P3.7 是帶有內(nèi)部上拉電阻 的七個雙向 I/O 口引腳。P3.6 用于固定輸入片內(nèi)比較器的輸出信號并且它作為一通用 I/O 引腳而不可訪問。 P3 口緩沖器可吸收 20mA 電流。當(dāng) P3 口寫入“ 1”時，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可用作輸入端。用作輸入時，被外部拉低的 P3 口腳將用上拉電阻而流出電流。 5、 RST：復(fù)位輸入。 RST 一旦變成高電平所有的 I/O 引腳就復(fù)位到“ 1”。當(dāng)振蕩器正在運(yùn)行時，持續(xù)給出 RST 引腳兩個機(jī)器周期的高電平便可完成復(fù)位。每一個機(jī)器周期需12 個振蕩器或時鐘周期。 6、 XTAL1：作為振蕩器反相器的輸入和內(nèi)部時鐘 發(fā)生器的輸入。 7、 XTAL2：作為振蕩器反相放大器的輸出。 （ 3）顯示電路 顯示電路采用 4 位共陰極 LED 數(shù)碼管，從 P0 口輸出段碼，列掃描用 P2.4 P2.7 口來實(shí)現(xiàn)，列驅(qū)動用 s9013 三極管。 四 、數(shù)字溫度計的總體設(shè)計方案 軟件部分 1、設(shè)計思路 系統(tǒng)程序主要包括主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序、計算溫度子程序、顯示數(shù)據(jù)刷新子程序、按鍵輸入子程序和報警子程序等。 2、程序設(shè)計 （ 1）主程序 主程序的主要功能是負(fù)責(zé)溫度的實(shí)時顯示、讀出并處理 DS18B20 的測量溫度值，達(dá)到報警溫度時進(jìn)行報警，并掃描按鍵輸入。主程序流程圖如圖 4.1 所示。 （ 2） 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 溫度轉(zhuǎn)換命令子程序主要是發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令。當(dāng)采用 12 位分辨率時，轉(zhuǎn)換時間約為 750ms。在本程序設(shè)計中，采用 1s 顯示程序延時法等待轉(zhuǎn)換的完成。溫度轉(zhuǎn)換命令子程序流程圖如下圖所示 開始 DS18B20 的初始化 溫度顯示 初始化報警溫 度上、下限 讀取按鍵值進(jìn)行功能轉(zhuǎn)換 RET 掃描按鍵 發(fā)跳過 ROM 命令 發(fā) DS18B20 復(fù)位命令 發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令 （ 3） 讀出溫度子程序 讀出溫度子程序的主要功能是讀出 RAM 中的 9 字節(jié)。在讀出時須進(jìn)行 CRC 校驗(yàn)，校驗(yàn)有錯時不進(jìn)行溫度數(shù)據(jù)的改寫。得出溫度子程序流程圖如下圖所示。 五、系 統(tǒng) 調(diào)試 1、硬件調(diào)試 發(fā)溫度轉(zhuǎn)換開始命令 讀取操作， CRC 校驗(yàn) 9 字節(jié)完？ CRC 校驗(yàn)正確？ 移入溫度暫存器 發(fā)跳過 ROM 命令 發(fā) DS18B20 復(fù)位命令 結(jié) 束 硬件調(diào)試比較簡單，首先檢查電感的焊接是否正確，然后可用萬用表測試 或通電檢測，觀察是否短路。焊接時需特別注意電容焊接的正負(fù)方位是否正確。 2、軟件調(diào)試 軟件調(diào)試可以先編寫顯示程序并進(jìn)行硬件的正確性檢驗(yàn)，然后分別進(jìn)行主程序、讀出溫度子程序、溫度轉(zhuǎn)換命令子程序 等的編程及調(diào)試 由于 DS18B20 與單片機(jī)采用串行數(shù)據(jù)傳送，因此，對 DS18B20 進(jìn)行讀 /寫編程時必須嚴(yán)格地保證讀 /寫時序；否則將無法讀取測量結(jié)果。本程序采用單片機(jī)匯編或 C 語言編寫用 Wave3.2 或 Keil C51 編譯器編程調(diào)試。 軟件調(diào)試到能顯示溫度值， 并且可以實(shí)時監(jiān)測，設(shè)計就 基本完成。 精度性能衡量可以采用與標(biāo)準(zhǔn)溫度計進(jìn)行測量對比 。由于 DS18B20 的精度很高，所以誤差指標(biāo)可以限制在 0.5以內(nèi)。 另外， -55 至 +125的測溫范圍使得該溫度計能夠勝任一般的溫度測量工作 ，其低電壓供電特性可做成用電池供電的手持溫度計。 DS18B20 溫度計還可以在高低溫報警、遠(yuǎn)距離多點(diǎn)測溫控制等方面進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，但在實(shí)際設(shè)計中應(yīng)注意以下問題； 1、 DS18B20 工作時電流高大 1.5mA，總線上掛接點(diǎn)數(shù)較多且同時進(jìn)行轉(zhuǎn)換時要考慮增加總線驅(qū)動，可用單片機(jī)端口在溫度轉(zhuǎn)換時導(dǎo)通一個 MOSFET 供電。 2、連接 DS18B20 的總線電纜是有長度限制的，因此在用 DS18B20 進(jìn)行長距離測溫系統(tǒng)設(shè)計時要充分考慮總線分布電容和阻抗匹配等問題。 3、在 DS18B20 測溫程序設(shè)計中，向 DS18B20 發(fā)出溫度轉(zhuǎn)換命令后，程序總要等待DS18B20 的返回信號。一旦某個 DS18B20 接觸不好或斷線，當(dāng)程序讀 DS18B20 時，將沒有返回信號，程序進(jìn)入死循環(huán)。這一點(diǎn)在進(jìn)行 DS18B20 硬件連接和軟件設(shè)計時要給予一定的重視。 六、設(shè)計心得 通過本次設(shè)計學(xué)習(xí)，我們基本掌握了兩種重要元器件的使用方法 -測溫傳感器DS18B20 與 單片機(jī) AT89E52， 并且通過溫度計的制作，我們課堂上學(xué)到的知識進(jìn)行運(yùn)用 ，并在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，更加增加對知識的認(rèn)識和理解。 在設(shè)計過程中，我們又重新溫習(xí)了電路圖的設(shè)計， PCB 的布局，電子元器件的焊接等一系列基礎(chǔ)知識，從而讓我們深深地體會到基本動手能力對學(xué)習(xí)和工作的重要性，有時候理論知識遇到理解瓶頸的時候，我們就需要從實(shí)際操縱上去理解與升華吧。這可能是工科學(xué)習(xí)的一種重要的途徑。 一個產(chǎn)品的誕生，絕不是某一個人的功勞。設(shè)計過程中所遇到的問題是不少的，比如液晶 led 的亂碼現(xiàn)象，報警設(shè)備無法正常報警等一些問題，在老師和同學(xué)們的指導(dǎo)和幫助下，我們成功的解決了這些問題。在此表示衷心感謝！同時也希望以后有更多這樣的機(jī)會向你們學(xué)習(xí)請教。 七 、 附錄 實(shí)驗(yàn)程序代碼： #include #includeplatform.h #includeDS18B20.h #includeTemp.h extern unsigned short TempLowerBound,TempUpperBound； extern beep； void main(void) unsigned char num4 = 0,1,2,3； unsigned char key； unsigned short temp； Init_DS18B20()； TempLowerBound = 100； TempUpperBound = 300； beep = 1； while(1) key = key_scan()； if(key = KEY_SET_MIN) SetTempBoundary(SET_LOWER_BOUND)； else if(key = KEY_SET_MAX) SetTempBoundary(SET_UPPER_BOUND)； temp = ReadTemperature()； ShowTemp(temp)； check_alarm(temp)； *按鍵控制 * #include #includeplatform.h #define DATA_PORT P0 #define WEIXUAN_PORT P2 unsigned char code key_table= 0xf7,0xfb,0xfd,0xfe； unsigned char code weixuan_table= 0x10,0x20,0x40,0x80； unsigned char code shuma_table = 0x77,0x42,0x3b,0x6b, 0x4e,0x6d,0x7d,0x43, 0x7f,0x6f； void shuma_display(unsigned char channel, unsigned char num) if( num 15 ) return； WEIXUAN_PORT &= 0x0F； WEIXUAN_PORT |= weixuan_tablechannel； DATA_PORT = shuma_tablenum； void shuma_display_with_pot(unsigned char channel, unsigned char num) if( num 15 ) return； WEIXUAN_PORT &= 0x0F； WEIXUAN_PORT |= weixuan_tablechannel； DATA_PORT = shuma_tablenum|POT； void shuma_setdata(unsigned char channel, unsigned char dat) WEIXUAN_PORT &= 0x0F； WEIXUAN_PORT |= weixuan_tablechannel； DATA_PORT = dat； void delay(unsigned int z) unsigned int x,y； for(x=z；x0；x-) for(y=110；y0；y-)； unsigned char key_scan(void) unsigned char temp,key_num = 0； temp = P2； temp &= 0x0F； switch(temp) case 0x0E: key_num = KEY_INC； break； case 0x0D: key_num = KEY_MOVE； break； case 0x0B: key_num = KEY_SET_MAX；break； case 0x07: key_num = KEY_SET_MIN；break； default: break； while(temp != 0x0F) temp = P2； temp &= 0x0F； return key_num； void clear_key(unsigned char *key) *key = 0xFF； * DS18B20 驅(qū)動 * #includeDS18B20.h int AlarmMax=500, AlarmMin=200 ； static void delay(unsigned int i)； static unsigned char ReadOneChar(void)； static void WriteOneChar(unsigned char dat)； sbit DQ = P33； unsigned char Init_DS18B20(void) unsigned char x=0,i； DQ = 1； delay(8)； DQ = 0； delay(500)； DQ = 1； delay(40)； for ( i = 16； i 1； i- ) x = DQ； if(!x) break； return ( x )； delay(200)； unsigned short ReadTemperature(void) unsigned char a=0； unsigned char b=0； unsigned int T=0； Init_DS18B20()； WriteOneChar(0xCC)； WriteOneChar(0x44)； Init_DS18B20( )； WriteOneChar(0xCC)； WriteOneChar(0xBE)； a=ReadOneChar()； b=ReadOneChar()； T=a+b*256； if (T=0xffff) return 0xffff； if (T0x8000) T=-T； return (0x8000+T*5/8)； else return (T*5/8)； static unsigned char ReadOneChar(void) unsigned char i； unsigned char dat = 0； for (i=8；i0；i-) DQ = 0； dat=1； DQ = 1； if(DQ) dat|=0x80； delay(4)； return(dat)； static void WriteOneChar(unsigned char dat) unsigned char i=0； for (i=8； i0； i-) DQ = 0； DQ = dat&0x01； delay(5)； DQ = 1； dat=1； static void delay(unsigned int i) while(-i)； *溫度轉(zhuǎn)換、顯示以及報警 * #includeplatform.h #includeTemp.h #include sbit beep=P14； sbit baojin=P10； unsigned short TempLowerBound,TempUpperBound； void ShowTemp(unsigned short temp) unsigned char num4； num0 = temp%10； num1 = (temp/10)%10； num2 = (temp/100)%10； num3 = temp/1000； shuma_display(3,num3)； delay(4)； shuma_display(2,num2)； delay(4)； shuma_display_with_pot(1,num1)； delay(4)； shuma_display(0,num0)； delay(4)； static void show_temp_bit(unsigned char s,unsigned char num) if(s!=1) shuma_display(s,num)； else shuma_display_with_pot(s,num)； void setting_display(char index,unsigned char num) unsigned char i； static unsigned char