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污水处理设备自动化运行设计与应用

作　者: 张翼飞
导　师: 余建星；崔奕
学　校: 天津大学
专　业: 软件工程
关键词: 污水处理控制系统 自动化运行 MCF52223 ZigBee
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要


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。

全文目录


摘要  3-4
ABSTRACT  4-8
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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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 自动控制、自动控制系统
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