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纯水净化控制系统的设计

作者：王栋

来源：《中国新通信》2015年第22期

【摘要】 目前，水污染日趋严重，人们的健康饮水问题成了急需解决的一大问题。为了改善我们日常饮水的质量问题，笔者研究了家用纯水机系统，以自来水为水源的纯水制备系统的设计与制作。通过UF超滤、RO反渗透膜、EDI装置以及紫外灯照射等方法使自来水达到可以供人类健康饮用的纯水。采用智能化控制，由电导率传感器、电阻率传感器检测水质。 【关键字】 健康 纯水 智能化控制

本系统以单片机ATmega128为核心，采用继电器控制电磁阀达到反渗透膜技术，智能过滤、加压、冲洗、循环，附加以电导率测定传感器、电导率测试传感器检测水质，且水质检测自动显示，从而获得了高质量的产出水，它的出水电阻率一般均可达到18MΩ/cm 。并设有人机交互界面，采用键盘输入，液晶显示，界面友好，易于操作。 一、系统总体结构及工作原理介绍

系统的结构包括微处理器，继电器模块，电源模块，按键模块，液晶显示模块和传感器模块组成。

系统功能模块工作原理介绍：

电源模块：将外部锂电池输入的DC24V电源进行稳压及电压变换，以便供给各个系统工作模块，为保证系统运行可靠采用了DC/DC电源转换模块。

微处理器：采用ATmega128，负责整个系统的运行控制，通过按键及液晶显示对系统功能进行设置，运行过程中接收电阻传感器、电导传感器信号检测水质是否达到标准，以控制系统更好运行。

继电器模块：通过微处理器控制继电器实现超滤UF，反渗透RO，EDI系统，高纯水循环等功能。

传感器模块：由电导率传感器，电阻率传感器组成，将检测信息反馈给微处理器，以达到检测水质的目的。

液晶显示模块：采用液晶12864，串行通信的方式，解决了单片机I/O资源有限的问题。可以进行背光调节，当长时间没有按键操作时，液晶显示进入节电模式。 二、制水工艺流程图

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制水工艺流程如图1所示，自来水通过超滤UF后通过加压泵进入RO反渗透，将纯净水和浓缩水分离之后进入EDI装置生产出稳定的去离子水，之后进入水箱通过加压泵进行高纯水循环，生产出达到标准的纯水。

当传感器检测的信息达到设定值时，便可以进行高纯水取水。取水时通过液晶查看传感器检测的水质信息，以便放心饮用。 三、主控制模块设计

最小系统采用AVR系列的ATmega128L单片机为主控制芯片，单片机最小系统主要包括单片机、复位电路、时钟电路、下载电路、电源指示电路。其中单片机具有128KB的程序存储区、4KB内部SRAM完全满足系统设计需要，S1为复位按键，采用低电平复位，电容C2与电阻R5组成上电复位电路，为了提高串行通信波特率的准确度，时钟电路采用11.0592M晶振与C15、C16组成振荡电路，便于观察系统电源采用了电源指示电路，R4与DS1串联接到了5V电源两端，其中R4是限流电阻。

ATmega128是基于AVR RISC结构的8位低功耗CMOS微处理器。由于其先进的指令集以及单周期指令执行时间，ATmega128 的数据吞吐率高达 1MIPS/MHz，从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾，完全达到系统要求。

ATmega128具有如下特点：128K字节的系统内可编程Flash足够程序存放；4K字节的EEPROM用于存储报警信息；53个通用I/O口线可以控制继电器；8通道10位ADC用于传感器模块信息采集，ADC噪声抑制模式时CPU和所有的I/O模块停止运行，而异步定时器和 ADC 继续工作，以减少ADC转换时的开关噪声；具有片内振荡器的可编程看门狗定时器可以使系统更加稳定。

经测试，本系统可以达到设计要求，可以实现UF超滤、RO反渗透、EDI装置、高纯水循环等功能，帮助我们使用更加安全的家庭用水。

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参 考 文 献

[1]阎俊、夏志忠.单片机的外围电路设计，中国电子技术信息网 2004.5

[2] AVR ENHANCED RISC MICROCONTROLLER DATA DOOK[3]耿德根.宋建国，马潮 .AVR 高速嵌入式单片机原理与应用[M]，第二版，北京航空航天大学出版社 2002