最有谐振频率电磁除垢系统的设计下位机软件部分
近年来，人们逐渐意识到环保的重要性，电磁除垢由于操作简单、无毒无污染、所需投资小、有除垢、杀菌的功能、使用范围广，个人家庭以及工厂都可以使用，因此将逐渐取代传统的化学除垢。本课题负责电磁除垢下位机软件部分的设计，主要包括4个子程序9241测试子程序、扫频测试子程序、矩阵键盘子程序和A/D子程序。整个系统通过测量电导率，可以得知水中钙镁离子的比例，从而得到水中水垢的比例，来判断最优谐振频率。经过不断的调试，整个电磁除垢系统基本满足要求，并且和别的除垢方式相比，操作更简单，使用更方便。关键词 电磁除垢，MSP430，变频
目录
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 常用的防垢、除垢方法及其比较 1
1.3 谐振频率电磁去垢的优点 2
1.4 谐振频率电磁除垢国内外研究状况 3
1.5 课题研究主要内容 4
2 谐振频率电磁除垢技术的相关理论 4
2.1 水垢形成过程 4
2.2 水垢分类（化学成分） 5
2.3 污垢形成过程的影响因素 5
2.4 谐振频率电磁除垢理论 7
3 谐振频率电磁除垢装置的硬件设计 8
3.1 概述 8
3.2 谐振频率电磁除垢装置工作原理 10
4 单片机控制程序设计 10
4.1 系统程序框图 10
4.2 下位机子程序设计 11
4.3 仿真调试 24
结 论 29
致 谢 30
参考文献 31
绪论
1.1 课题研究的背景和意义
如今水体结构现象很普遍，若不加理会，危害非常严重，比如会降低热交换设备和锅炉的传热效率，增加水的流动阻力，增加热损失，迫使设备降负荷运行，会引起设备水冷壁管的过热,导致事故的发生，也会导致金属腐蚀。这些导致了运行和维护成本的上涨，以及资源浪费。尽管传统的化学除垢相对别的除垢方式，效果更加明显，但是因为使用了化学药剂本身就是安全隐患，引入了其他有害杂质，从个人家庭日常清洁和环境的角度来讲，是弊大于利的，并不太适 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
合。那么我们使用物理方法来去除污垢的原理是什么呢？那就是利用磁电声光等这些物理现象结合一些除垢器材来将水中的离子和分子分离打乱，以此来实现彻底清除水中的污垢。物理防垢法有电磁场除垢法，超声波处理法，静电场处理法以及磁化处理法等[1]。
随着环保意识的增强，节能减排已成主流，防垢除垢已经非常重要。从上个世纪初开始，人们就已经对水垢产生的机理以及防垢除垢进行了深入地研究，并运用各种物理和化学的方法尝试减少水垢的形成。这些方法可以分为两大类：物理类方法和化学类方法。
在家庭及工业用水系统水处理中，防垢磁化技术已经有了100多年的历史。根据大量研究为依据，对于水溶液的部分化学物理性质、结晶过程及晶体结构等，磁场是有一定影响的。
其中磁化水处理技术很具有发展前景，操作很简单，没有毒没有污染，所需要的投资也比较小，还有除垢防垢、杀菌等功能。
但是永磁系统的效率受时间影响很大，并且管道材料阻抗对除垢效率也有一定的影响，信号强度也被限制在信号发生系统的范围内。针对该缺陷，人们用电磁除垢来取代问题很多的永磁系统 [2]。
电磁除垢是一种物理法，具有无毒无污染、投资少、应用方便的优点。并且从理论上讲，电磁除垢适用于所有环境，只是不同环境有不同的最优谐振频率。
1.2 常用的防垢、除垢方法及其比较
1.2.1 物理方法
物理除垢分为两种：动态除垢和静态除垢。
动态除垢 是通过机械的方式清除水垢，比如捅刷、吹气、冲洗、反冲洗、高压水冲洗和刮管等。
动态除垢存在着三个严重的缺点：
(1)通常要拆开部分管道和设备，并中断设备运行；
(2)遇到粘结性强的污垢或者腐蚀产物，除垢效果并没有想象中的那么好；
(3)除垢的时候费工、费时。
静态除垢，为达到控制离子大小、防止沉淀在设备里成为水垢的目的，在流体上使用高频电磁场，让液体的分子内部产生共振，从而使溶液中的晶核的生成速率、晶体的生长速度发生一些变化，增加水溶液中的微晶的量，微晶稳定性相对强得多[3]。
静态除垢也存在着三个严重的缺点：
(1)设备寿命相对比较短，磁场的强度会随时间的变化慢慢降低，逐渐的失去除垢作用；
(2)环境因素制约了除垢设备不能广泛的安装，而且设备的耗电量相对大得多；
(3)强磁会污染周围环境，并对人体造成伤害。
1.2.2 化学方法
化学除垢就是在化学药剂的作用下，溶解、疏松、脱落或剥离被清洗设备中的水垢。在管线中添加阻垢剂或软化剂，从而阻止或延缓管线的结垢，并延长管线的使用时间。
化学处理方法，都存在一个共同的缺点：受水质和环境的影响，需要针对性的研制化学配方，使用不同的的阻垢剂和除垢剂。但是会腐蚀设备和管线,污染环境。
化学除垢存在着四个严重的缺点：
(1) 化学除垢，会腐蚀设备，缩短设备寿命；
(2)流体添加了化学药剂，排放时会对周围环境造成污染；
(3)化学药剂会伤害操作人员的身体健康；
(4)化学阻垢除垢时，要投入大量的人工、药剂费用。
1.3 谐振频率电磁去垢的优点
⑴ 具有优异的性能，能够同时除垢和防垢，特别是针对粘结性强的硬垢，以及腐蚀产物，效果更好；
⑵ 适用于任何类型的材料，比如管材，钢管、铜管、镀锌铁管或塑料胶管等，都可以安全使用；
⑶ 绿色产品，没有化学污染，无电磁干扰；
⑷ 不需要用化学药剂，所以不会对管线和设备造成腐蚀；
⑸ 不会使水质发生改变，并且可以保留水中原来的矿物质；
⑹ 功耗相对较小，一般依设备大小而定，1W～250W，很好的节省了能源，安全无污染，不会对其他电子设备造成影响；
目录
1 绪论 1
1.1 课题研究的背景和意义 1
1.2 常用的防垢、除垢方法及其比较 1
1.3 谐振频率电磁去垢的优点 2
1.4 谐振频率电磁除垢国内外研究状况 3
1.5 课题研究主要内容 4
2 谐振频率电磁除垢技术的相关理论 4
2.1 水垢形成过程 4
2.2 水垢分类（化学成分） 5
2.3 污垢形成过程的影响因素 5
2.4 谐振频率电磁除垢理论 7
3 谐振频率电磁除垢装置的硬件设计 8
3.1 概述 8
3.2 谐振频率电磁除垢装置工作原理 10
4 单片机控制程序设计 10
4.1 系统程序框图 10
4.2 下位机子程序设计 11
4.3 仿真调试 24
结 论 29
致 谢 30
参考文献 31
绪论
1.1 课题研究的背景和意义
如今水体结构现象很普遍，若不加理会，危害非常严重，比如会降低热交换设备和锅炉的传热效率，增加水的流动阻力，增加热损失，迫使设备降负荷运行，会引起设备水冷壁管的过热,导致事故的发生，也会导致金属腐蚀。这些导致了运行和维护成本的上涨，以及资源浪费。尽管传统的化学除垢相对别的除垢方式，效果更加明显，但是因为使用了化学药剂本身就是安全隐患，引入了其他有害杂质，从个人家庭日常清洁和环境的角度来讲，是弊大于利的，并不太适 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: #351916072#
合。那么我们使用物理方法来去除污垢的原理是什么呢？那就是利用磁电声光等这些物理现象结合一些除垢器材来将水中的离子和分子分离打乱，以此来实现彻底清除水中的污垢。物理防垢法有电磁场除垢法，超声波处理法，静电场处理法以及磁化处理法等[1]。
随着环保意识的增强，节能减排已成主流，防垢除垢已经非常重要。从上个世纪初开始，人们就已经对水垢产生的机理以及防垢除垢进行了深入地研究，并运用各种物理和化学的方法尝试减少水垢的形成。这些方法可以分为两大类：物理类方法和化学类方法。
在家庭及工业用水系统水处理中，防垢磁化技术已经有了100多年的历史。根据大量研究为依据，对于水溶液的部分化学物理性质、结晶过程及晶体结构等，磁场是有一定影响的。
其中磁化水处理技术很具有发展前景，操作很简单，没有毒没有污染，所需要的投资也比较小，还有除垢防垢、杀菌等功能。
但是永磁系统的效率受时间影响很大，并且管道材料阻抗对除垢效率也有一定的影响，信号强度也被限制在信号发生系统的范围内。针对该缺陷，人们用电磁除垢来取代问题很多的永磁系统 [2]。
电磁除垢是一种物理法，具有无毒无污染、投资少、应用方便的优点。并且从理论上讲，电磁除垢适用于所有环境，只是不同环境有不同的最优谐振频率。
1.2 常用的防垢、除垢方法及其比较
1.2.1 物理方法
物理除垢分为两种：动态除垢和静态除垢。
动态除垢 是通过机械的方式清除水垢，比如捅刷、吹气、冲洗、反冲洗、高压水冲洗和刮管等。
动态除垢存在着三个严重的缺点：
(1)通常要拆开部分管道和设备，并中断设备运行；
(2)遇到粘结性强的污垢或者腐蚀产物，除垢效果并没有想象中的那么好；
(3)除垢的时候费工、费时。
静态除垢，为达到控制离子大小、防止沉淀在设备里成为水垢的目的，在流体上使用高频电磁场，让液体的分子内部产生共振，从而使溶液中的晶核的生成速率、晶体的生长速度发生一些变化，增加水溶液中的微晶的量，微晶稳定性相对强得多[3]。
静态除垢也存在着三个严重的缺点：
(1)设备寿命相对比较短，磁场的强度会随时间的变化慢慢降低，逐渐的失去除垢作用；
(2)环境因素制约了除垢设备不能广泛的安装，而且设备的耗电量相对大得多；
(3)强磁会污染周围环境，并对人体造成伤害。
1.2.2 化学方法
化学除垢就是在化学药剂的作用下，溶解、疏松、脱落或剥离被清洗设备中的水垢。在管线中添加阻垢剂或软化剂，从而阻止或延缓管线的结垢，并延长管线的使用时间。
化学处理方法，都存在一个共同的缺点：受水质和环境的影响，需要针对性的研制化学配方，使用不同的的阻垢剂和除垢剂。但是会腐蚀设备和管线,污染环境。
化学除垢存在着四个严重的缺点：
(1) 化学除垢，会腐蚀设备，缩短设备寿命；
(2)流体添加了化学药剂，排放时会对周围环境造成污染；
(3)化学药剂会伤害操作人员的身体健康；
(4)化学阻垢除垢时，要投入大量的人工、药剂费用。
1.3 谐振频率电磁去垢的优点
⑴ 具有优异的性能，能够同时除垢和防垢，特别是针对粘结性强的硬垢，以及腐蚀产物，效果更好；
⑵ 适用于任何类型的材料，比如管材，钢管、铜管、镀锌铁管或塑料胶管等，都可以安全使用；
⑶ 绿色产品，没有化学污染，无电磁干扰；
⑷ 不需要用化学药剂，所以不会对管线和设备造成腐蚀；
⑸ 不会使水质发生改变，并且可以保留水中原来的矿物质；
⑹ 功耗相对较小，一般依设备大小而定，1W～250W，很好的节省了能源，安全无污染，不会对其他电子设备造成影响；
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