基于ATmega16L的凈水機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

開(kāi)關(guān)量輸出經(jīng)過(guò)擴(kuò)展后，由于外部負(fù)載為電磁閥感性負(fù)載，所以選用高壓高電流達(dá)林頓管陣列ULN2803A直接驅(qū)動(dòng)負(fù)載，同時(shí)增加了D5～D9作為續(xù)流二極管。續(xù)流二極管均為并聯(lián)且在線圈的兩端，當(dāng)線圈通過(guò)電流時(shí)，會(huì)在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)電流消失時(shí)，其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)會(huì)對(duì)ULN2803A產(chǎn)生反向電壓。當(dāng)反向電壓高于ULN2803A反向擊穿電壓時(shí)，會(huì)造成ULN2803A損壞。但由于續(xù)流二極管并聯(lián)在線圈兩端，當(dāng)流過(guò)線圈中的電流消失時(shí)，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)通過(guò)二極管和線圈構(gòu)成的回路做功而消耗掉了，從而保護(hù)了ULN2803A的安全。
2.3 數(shù)據(jù)保存
由于不同的用戶設(shè)定的參數(shù)不一樣，這些參數(shù)在沒(méi)有修改前要永久保存，在系統(tǒng)中要求保存的參數(shù)有：定時(shí)開(kāi)/關(guān)機(jī)的時(shí)間、定時(shí)開(kāi)/關(guān)制熱的時(shí)間、水溫度設(shè)定值。這些參數(shù)可以通過(guò)外擴(kuò)鐵電存儲(chǔ)器來(lái)保存，但將會(huì)增加控制系統(tǒng)成本。由于ATMEGA16L自身帶有512 B的EEPROM，擦寫(xiě)次數(shù)達(dá)100 000次?？紤]到這些參數(shù)不會(huì)頻繁地被修改，所以用單片機(jī)內(nèi)部的EEPROM就能夠滿足參數(shù)保存的要求。同時(shí)在程序設(shè)計(jì)中盡量減少了對(duì)EEPROM進(jìn)行讀寫(xiě)R的次數(shù)，只在上電時(shí)對(duì)EEPROM進(jìn)行讀，參數(shù)改變時(shí)對(duì)EEPROM進(jìn)行寫(xiě)，按每天總共讀寫(xiě)10次計(jì)算，可以使用27年。
2.4 水位檢測(cè)裝及控制方案
水位的檢測(cè)是通過(guò)在水箱中豎直安裝一根中空管(里面分別裝有高/低水位干簧管)，中空管外面套有一個(gè)浮動(dòng)的磁環(huán)裝置，與水位同時(shí)升降。當(dāng)磁環(huán)和相應(yīng)干簧管在同一高度時(shí)，干簧管閉合，單片機(jī)檢測(cè)到信號(hào)后，執(zhí)行相應(yīng)控制。如檢測(cè)到低水位信號(hào)時(shí)，單片機(jī)輸出啟動(dòng)凈化水的信號(hào)，打開(kāi)進(jìn)水閥門，同時(shí)為了避免由于硬件誤檢測(cè)帶來(lái)誤控制，在啟動(dòng)凈化水的同時(shí)會(huì)啟動(dòng)制水時(shí)間，在規(guī)定時(shí)間內(nèi)沒(méi)有達(dá)到高水位信號(hào)時(shí)，LCD屏則顯示機(jī)器故障或者提示停水了，機(jī)器自動(dòng)停機(jī)；當(dāng)檢測(cè)到高水位信號(hào)時(shí)，關(guān)制水，啟動(dòng)殺菌消毒裝置對(duì)新制的水進(jìn)行處理。
3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
凈水機(jī)的軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)思想，以主程序?yàn)楹诵模O(shè)計(jì)了各功能模塊子程序，使大量的功能在子程序中實(shí)現(xiàn)，簡(jiǎn)化了軟件設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)。子程序模塊主要包括：定時(shí)處理子程序、系統(tǒng)故障檢測(cè)處理子程序、溫度處理子程序、鍵盤管理子程序、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)子程序、顯示子程序等。所有程序采用基于ICCAVR編譯器，用C語(yǔ)言編寫(xiě)。系統(tǒng)主程序流程圖如圖5所示。

以ATmega16L單片機(jī)為核心的控制系統(tǒng)凈水機(jī)成本低、抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)行穩(wěn)定可靠。殺菌消毒過(guò)程使用臭氧、紫外線殺菌消毒兩種方法。通過(guò)對(duì)經(jīng)凈水機(jī)處理水的水質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，可以滿足GB19298-2003、生活飲用水衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)GB5749-2006的要求。目前該凈水器已為企業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益。