无桶纯水机保障实际出水纯度控制系统设计
无桶纯水机保障实际出水纯度控制系统设计电气与自动化工程[20191207124900]
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关键字:单片机 电导率 测控优化 温度补偿
目 录
1.绪论 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2无桶纯水机纯度控制研究现状 1
1.3 本文的主要工作和安排内容 2
2.系统方案设计 3
2.1产生废水的原因 3
2.2TDS和电导率 3
2.2.1TDS 3
2.2.2电导率 3
2.3设计方案 5
3. 系统硬件设计 6
3.1 Pic单片机 6
3.1.1pic特点 6
3.1.2 PIC16F684各个引脚介绍及意义 6
3.2总电路图 8
3.3饮水放水电磁阀开关模块 8
3.4在线检测电导率模块 9
3.4.2电解质溶液的导电机理 9
3.4.3电导测量法面临的问题 10
3.5设置水纯度的键盘输入电路模块 10
3.6精密整流器模块 11
3.7环温检测模块 11
3.7.1环温检测模块原理 11
3.7.2引起误差的原因 11
3.7.3电解溶液与电阻关系 12
3.7.4自动温度补偿 12
3.8反相放大器模块 12
3.8.1设置放大器的原因 13
3.8.2模数转换器（A/D）模块 13
3.9电源模块 14
3.9.1 电路原理 14
3.9.2稳压集成电路 14
3.10数码管显示TDS模块 14
3.10.1串行数码管显示 14
4.系统软件设计 17
4.1集成开发环境 17
4.1 检测模块程序设计 18
4.2 软件算法的实现 19
4.2.1 双频测量法子程序 19
4.2.2 温度补偿系数子程序 19
5.总结与展望 20
致谢 21
附录1： 23
附录:2： 29
1.绪论
1.1 课题研究背景和意义
在中国，自古以来，“饮用水卫生很特别，对健康是旧中国。水的质量直接影响到一个人的健康，常年饮用受污染的水，将导致许多慢性疾病，会导致许多慢性疾病，损坏身体内脏，造成不可收拾的局面。
喝水是我们人体经过口腔摄取水来弥补本身细胞之中的水份的不足，也作为生命体推陈出新的重要的一个环节，亦然是补充生命体和各种植物微量元素的方法之一。但现实是，一方面，全国水源地污染严重；另一方面，我们在日常生活中对饮用水的卫生质量要求越来越高，因供水管道长期使用造成的污垢沉淀，在高处的贮水箱等的二次污染等缘由，难以在规定时间内具有相应的检测和净水能力，造成供应的纯净水并不令人放心。
桶装水是一个很大的家庭日用品，类型复杂，纯净水，负离子水等，然而，除了水质要求达到标准的安全饮用水，循环使用桶并不安全。饮水机进出水部位的二次污染，贮存饮用时间过长，也应导致大家足够的重视，使用较长时间的水桶会影响饮水安全。
无桶纯水机能真正达到现场制做现场饮用的理想状态。纯水机机器内不存水，供水阀门一打开，符合标准的水就自然出来，能够有效地解决纯水在压力桶中存放时间过长的引起的不良影响。不但降低了成本，而且减少能减少安装面积节约空间，可谓优势明显。
在此，我设计优化无桶纯水机出水，打开龙头即可获取高品质饮用水，即开即饮，健康安全，利用水纯度来控制无桶纯水机出水，使用户喝到放心安全的饮用水。
1.2无桶纯水机纯度控制研究现状
目前，国内外家用纯水机中常用的均有主机，压力桶，由于反渗透单元水量小，正常的满足消费者可以喝纯净水必须储存在压力水的桶以备用。然而，随着消费水平的提高，在压力筒橡胶衬垫可以出现在微生物育种，亚硝酸盐超过标准，橡胶的气味和其他问题，这些不好的现象只能让消费者经常变化的压力桶。
RO膜指的是反渗透膜。一般的水流量从低浓度到高浓度，一旦水压力，低浓度的高浓度，亦即所谓逆渗透原理。没有压力桶即时饮用纯净水机，通常从最初的十秒的纯度会比较高，传统的反渗透纯水机也会有这种现象。普通压力桶纯净水机，处理后的水关闭一段时间后，初始TDS初始准备也会很低。由于压力桶，这部分水会流到压力桶储压筒本身，而储存的水会稀释的部分，这部分水的TDS较高，虽然也能提高水的TDS值，但变化很小，所以人们往往意识不到。
综合以上因素，本毕业设计是没有桶装纯净水机保证实际的纯净水，我的方法是：五输入四输出信号的建立。输入信号分别为环温检测输入模块，喝水开关释放输入模块，传感器采集数据经精密整流后AD转换输入模块，设置水质纯度输入模块，通过变压器将24V电压转化成5Vpic单片机供电电源；输出信号分别是八位水质数码管输出模块，饮水电磁阀输出模块，废水放水电磁阀输出模块，两个去负极正负脉冲产生模块。
具体执行情况是：开始初始化后，通过按键设置电导率数值B，传感器开始采集数据并且记录电导率数据A，对A进行AD转换，环温检测系统检测出水温值并对其进行温度补偿，此时，即测得TDS值，八位水质数码管显示水质数据，若A>B，则打开废水阀，排除废水后循环此过程；若A
本课题以无桶纯水机纯度控制系统为研究对象，以检测水质的电导率为主要控制对象 。以Microchip公司的pic单片机为控制核心，通过一系列输入输出模块与电导率传感器组成该毕业设计，使用了protel 99 se绘制电路电路图，在mplab集成开发环境下用c语言编写程序，最后配置硬件做出实物达到控制效果。
本文的主要内容
第一章：简介本文的研究背景和研究目的，本文的主要工作和研究内容的安排和地位。
第二章：解答废水产生的原因，对无桶纯水纯度控制控制系统的控制对象电导率进行概述 ，工艺流程的选择，研究思路及技术方法，重点介绍了PIC单片机， 还介绍了无桶纯水纯度控制的总体设计图。
第三章：介绍了无桶纯水纯度控制系统的硬件设计方案，重要元器件的封装以及元器件实物的配置方案。
第四章：介绍了无桶纯水纯度控制系统的软件设计方案，分别介绍了各个模块的电路功能，c语言编写程序的思路。
第五章：总结与展望，总结分析了该控制系统的设计，指出了一些不足并展望前景。
2.系统方案设计
2.1产生废水的原因
纯水机是利用高压浸渗法，原水进入反渗透膜一般，水流从低浓度到高浓度，一旦水压力，高浓度向低浓度扩散，这是被称为反渗透原理。由于在外部压力的作用下的平衡，使一部分水分子通过水分子膜离散成纯净水，另外一部分纯净水则凭借水中的细微的颗粒、胶状物等颗粒较大的杂质沉积物带出膜表面，这样即产生了废水。
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关键字:单片机 电导率 测控优化 温度补偿
目 录
1.绪论 1
1.1 课题研究背景和意义 1
1.2无桶纯水机纯度控制研究现状 1
1.3 本文的主要工作和安排内容 2
2.系统方案设计 3
2.1产生废水的原因 3
2.2TDS和电导率 3
2.2.1TDS 3
2.2.2电导率 3
2.3设计方案 5
3. 系统硬件设计 6
3.1 Pic单片机 6
3.1.1pic特点 6
3.1.2 PIC16F684各个引脚介绍及意义 6
3.2总电路图 8
3.3饮水放水电磁阀开关模块 8
3.4在线检测电导率模块 9
3.4.2电解质溶液的导电机理 9
3.4.3电导测量法面临的问题 10
3.5设置水纯度的键盘输入电路模块 10
3.6精密整流器模块 11
3.7环温检测模块 11
3.7.1环温检测模块原理 11
3.7.2引起误差的原因 11
3.7.3电解溶液与电阻关系 12
3.7.4自动温度补偿 12
3.8反相放大器模块 12
3.8.1设置放大器的原因 13
3.8.2模数转换器（A/D）模块 13
3.9电源模块 14
3.9.1 电路原理 14
3.9.2稳压集成电路 14
3.10数码管显示TDS模块 14
3.10.1串行数码管显示 14
4.系统软件设计 17
4.1集成开发环境 17
4.1 检测模块程序设计 18
4.2 软件算法的实现 19
4.2.1 双频测量法子程序 19
4.2.2 温度补偿系数子程序 19
5.总结与展望 20
致谢 21
附录1： 23
附录:2： 29
1.绪论
1.1 课题研究背景和意义
在中国，自古以来，“饮用水卫生很特别，对健康是旧中国。水的质量直接影响到一个人的健康，常年饮用受污染的水，将导致许多慢性疾病，会导致许多慢性疾病，损坏身体内脏，造成不可收拾的局面。
喝水是我们人体经过口腔摄取水来弥补本身细胞之中的水份的不足，也作为生命体推陈出新的重要的一个环节，亦然是补充生命体和各种植物微量元素的方法之一。但现实是，一方面，全国水源地污染严重；另一方面，我们在日常生活中对饮用水的卫生质量要求越来越高，因供水管道长期使用造成的污垢沉淀，在高处的贮水箱等的二次污染等缘由，难以在规定时间内具有相应的检测和净水能力，造成供应的纯净水并不令人放心。
桶装水是一个很大的家庭日用品，类型复杂，纯净水，负离子水等，然而，除了水质要求达到标准的安全饮用水，循环使用桶并不安全。饮水机进出水部位的二次污染，贮存饮用时间过长，也应导致大家足够的重视，使用较长时间的水桶会影响饮水安全。
无桶纯水机能真正达到现场制做现场饮用的理想状态。纯水机机器内不存水，供水阀门一打开，符合标准的水就自然出来，能够有效地解决纯水在压力桶中存放时间过长的引起的不良影响。不但降低了成本，而且减少能减少安装面积节约空间，可谓优势明显。
在此，我设计优化无桶纯水机出水，打开龙头即可获取高品质饮用水，即开即饮，健康安全，利用水纯度来控制无桶纯水机出水，使用户喝到放心安全的饮用水。
1.2无桶纯水机纯度控制研究现状
目前，国内外家用纯水机中常用的均有主机，压力桶，由于反渗透单元水量小，正常的满足消费者可以喝纯净水必须储存在压力水的桶以备用。然而，随着消费水平的提高，在压力筒橡胶衬垫可以出现在微生物育种，亚硝酸盐超过标准，橡胶的气味和其他问题，这些不好的现象只能让消费者经常变化的压力桶。
RO膜指的是反渗透膜。一般的水流量从低浓度到高浓度，一旦水压力，低浓度的高浓度，亦即所谓逆渗透原理。没有压力桶即时饮用纯净水机，通常从最初的十秒的纯度会比较高，传统的反渗透纯水机也会有这种现象。普通压力桶纯净水机，处理后的水关闭一段时间后，初始TDS初始准备也会很低。由于压力桶，这部分水会流到压力桶储压筒本身，而储存的水会稀释的部分，这部分水的TDS较高，虽然也能提高水的TDS值，但变化很小，所以人们往往意识不到。
综合以上因素，本毕业设计是没有桶装纯净水机保证实际的纯净水，我的方法是：五输入四输出信号的建立。输入信号分别为环温检测输入模块，喝水开关释放输入模块，传感器采集数据经精密整流后AD转换输入模块，设置水质纯度输入模块，通过变压器将24V电压转化成5Vpic单片机供电电源；输出信号分别是八位水质数码管输出模块，饮水电磁阀输出模块，废水放水电磁阀输出模块，两个去负极正负脉冲产生模块。
具体执行情况是：开始初始化后，通过按键设置电导率数值B，传感器开始采集数据并且记录电导率数据A，对A进行AD转换，环温检测系统检测出水温值并对其进行温度补偿，此时，即测得TDS值，八位水质数码管显示水质数据，若A>B，则打开废水阀，排除废水后循环此过程；若A
本课题以无桶纯水机纯度控制系统为研究对象，以检测水质的电导率为主要控制对象 。以Microchip公司的pic单片机为控制核心，通过一系列输入输出模块与电导率传感器组成该毕业设计，使用了protel 99 se绘制电路电路图，在mplab集成开发环境下用c语言编写程序，最后配置硬件做出实物达到控制效果。
本文的主要内容
第一章：简介本文的研究背景和研究目的，本文的主要工作和研究内容的安排和地位。
第二章：解答废水产生的原因，对无桶纯水纯度控制控制系统的控制对象电导率进行概述 ，工艺流程的选择，研究思路及技术方法，重点介绍了PIC单片机， 还介绍了无桶纯水纯度控制的总体设计图。
第三章：介绍了无桶纯水纯度控制系统的硬件设计方案，重要元器件的封装以及元器件实物的配置方案。
第四章：介绍了无桶纯水纯度控制系统的软件设计方案，分别介绍了各个模块的电路功能，c语言编写程序的思路。
第五章：总结与展望，总结分析了该控制系统的设计，指出了一些不足并展望前景。
2.系统方案设计
2.1产生废水的原因
纯水机是利用高压浸渗法，原水进入反渗透膜一般，水流从低浓度到高浓度，一旦水压力，高浓度向低浓度扩散，这是被称为反渗透原理。由于在外部压力的作用下的平衡，使一部分水分子通过水分子膜离散成纯净水，另外一部分纯净水则凭借水中的细微的颗粒、胶状物等颗粒较大的杂质沉积物带出膜表面，这样即产生了废水。
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