污水处理设备自动化运行设计与应用

【摘要】：污水处理是解决水资源紧缺问题的主要方式之一,而污水处理设备的工作效率又是污水处理中的关键因素。在污水处理领域,污水处理控制器的应用大大提高了污水处理设备的工作效率。随着嵌入式技术的发展,以微控制器为核心的嵌入式污水处理控制系统应用到污水处理控制领域,完成对污水处理设备的控制以提高了污水处理效率。 本文设计了基于ZigBee的污水处理控制系统。该系统主要实现数据采集、数据显示、数据存储、系统的远程遥控、控制输出等功能。系统包括硬件设计与软件设计。硬件又分为主控系统硬件电路和遥控电路。主控系统硬件电路主要包括MCF52223最小系统电路、串口电路、控制输出电路、人机接口电路、数据采集电路、USB接口电路等。遥控电路是以ZigBee射频芯片MC13213为核心完成数据收发功能。遥控电路中还设计了功率放大电路与低噪声放大电路来提高数据发送功率以增加数据传输距离。软件设计是基于Codewarrior平台的模块化设计,主要包括子程序和主控软件设计。子程序就是按照模块化思想为各个硬件构件独立编程封装以驱动硬件电路实现功能。主控软件就是调用各个模块软件去实现系统功能。 利用上位机测试系统和污水处理设备进行了系统功能及稳定性的测试。测试结果表明:设计满足系统功能要求,并且性能稳定。这说明以MCF52223为主控制器的污水处理控制系统具有可配置性强、可靠性高、实用性强等优点。 【关键词】：污水处理控制系统 自动化运行 MCF52223 ZigBee
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：X703.3;TP273
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第一章 绪论8-13
• 1.1 课题背景8-10
• 1.1.1 课题应用背景8
• 1.1.2 污水处理控制系统发展现状8-10
• 1.2 微控制器的特点及发展现状10-11
• 1.3 课题研究目的及意义11-12
• 1.4 本文主要研究内容12-13
• 第二章 系统方案设计13-18
• 2.1 系统功能分析13-14
• 2.2 系统方案设计14-16
• 2.2.1 技术方案选取14-15
• 2.2.2 主控制器选型15
• 2.2.3 MCF52223 功能及结构特点15-16
• 2.3 系统组成结构及工作过程16-17
• 2.4 本章小结17-18
• 第三章 遥控电路设计方案18-24
• 3.1 ZigBee协议体系结构18-19
• 3.2 ZigBee遥控电路设计方案19-21
• 3.2.1 射频芯片选型19-20
• 3.2.2 MC13213 功能特点20-21
• 3.3 ZigBee遥控电路组成结构及工作过程21-22
• 3.4 差错控制22-23
• 3.5 本章小结23-24
• 第四章 硬件设计24-40
• 4.1 主控电路设计24-27
• 4.2 外围电路设计27-33
• 4.2.1 温度采集电路27-28
• 4.2.2 压力采集电路28
• 4.2.3 液位采集电路28-29
• 4.2.4 显示电路29-30
• 4.2.5 现场输入控制电路30-31
• 4.2.6 异步通信电路31
• 4.2.7 USB接口电路31-32
• 4.2.8 控制输出模块32-33
• 4.3 ZigBee遥控电路设计33-37
• 4.3.1 MC13213 最小系统33-34
• 4.3.2 平衡/不平衡变压器电路34-35
• 4.3.3 功率放大电路35-36
• 4.3.4 低噪声放大电路36
• 4.3.5 收发切换电路36-37
• 4.4 硬件电路测试及体会37-39
• 4.4.1 硬件模块测试37-38
• 4.4.2 硬件设计体会38-39
• 4.5 本章小结39-40
• 第五章 软件设计40-55
• 5.1 软件开发工具40-41
• 5.2 主控软件设计41-43
• 5.3 模块软件设计43-53
• 5.3.1 温度及压力采集模块软件设计43-44
• 5.3.2 液位采集模块软件设计44-45
• 5.3.3 控制输出软件设计45-46
• 5.3.4 USB通信软件设计46-48
• 5.3.5 遥控模块软件设计48-51
• 5.3.6 定时器中断处理程序51-52
• 5.3.7 差错控制软件52-53
• 5.4 软件设计体会53-54
• 5.5 本章小结54-55
• 第六章 系统调试及运行结果55-59
• 6.1 系统功能调试55
• 6.2 系统运行结果55-57
• 6.3 系统防干扰措施57-58
• 6.3.1 硬件措施57-58
• 6.3.2 软件措施58
• 6.4 本章小结58-59
• 第七章 总结与展望59-61
• 7.1 总结59
• 7.2 展望59-61
• 参考文献61-63
• 附录63-70
• 攻读学位期间本人公开发表的论文及科研成果70-71
• 致谢71

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