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1、毕业设计报告课题：蒙大新能源脱盐水控制系统设计与调试系 部： 电气工程系 专 业： 电气自动化 班 级： 自动化101 姓 名： 学 号： 1002053127 指导老师： 刘艳红 企业指导老师： 方林 2021年4月15日目 录摘 要1第一章 绪论21.1工程背景21.2设计意义21.3主要研究内容31.4系统设计方法4第二章 路灯系统硬件设计62.1光强检测模块设计62.2A/D转换模块设计62.3单片机处理模块设计72.4电源模块设计82.5 指示灯模块设计92.6LCD1602模块设计9第三章 系统软件设计113.1系统软件设计流程113.2各功能模块设计11第四章 运行与调试234.
2、1硬件电路调试234.2软件程序调试234.3综合联机调试25结束语30致谢31参考文献32附录33摘 要摘 要： 本工程是主要介绍基于STC89C51单片机系统为核心的工厂路灯控制器的设计制作方法。所采用的设计思路是先把光照强度的物理信号转换成电压信号，然后经过模数转换由单片机处理数字量，再通过LCD1602显示当前光照强度，并通过信号灯控制电路对信号进行控制。采用5V电压作为ADC0809的基准电压，对电压信号的转换比拟精确，可以准确的控制信号灯的开关，并正确显示。通过控制信号灯的开关，能有效节约资源，防止不必要的浪费。关键词：；单片机 STC89C51; LCD1602; 光敏电阻； A
3、CD0809 第一章 绪论1.1工程背景 节能与环保已经成为当代产品开发的首要考虑因素和最大卖点。近十年以来，我国建筑工业体系的不断开展，也对照明系统提出了更高的要求。随着大量采用电子技术等的家用电器面市，住宅电子化出现。近年楼宇智能化有飞速发转起来，其中实现自动照明系统可以减少电能的浪费成为实现现代化住宅的重要一笔。随着现代化的开展，工业，农业，商业，教育等等行业的用电量都大幅增加，在这种情况下电能的浪费成为人们专注的问题。1.2设计意义 设计的工厂路灯控制器主要用于安装在公共场所或工厂车间的指示灯，希望随日照光亮的变化而自动开启和断开，既满足使用人的需要，更重要的是他能节约电。了解常用信号
4、灯控制的各种方法，级各自的优缺点，通过相互的比拟，确定实际方案，并对所用传感器的各种方法，同时加以电路的设计与分析，完成设计任务。 本设计需要单片机，模拟电路，数字电路的知识。通过设计能加深对课本内容的认识，通过对论文的撰写能提高自己的论文能力，便于自己在以后的工作学习中能更好的运用所学的知识。1.3主要研究内容 通过采集光明电阻的电压来计算光照强度，并通过单片机采集模拟电压信号。单片机采集的信号要通过LCD1602进行显示当前的光照强度。并根据当前的光照强度判断是否要开启照明电路。1.4系统总体设计图1-1系统总体设计框图先由光采集信号，将信号转换为电压信号，经过ADC0809处理转换为数字
5、信号，再 给单片机进行数据的处理，从而驱动LCD1602液晶模块实时显示当前信号强度。处理的数据与设定的值进行比拟，从而控制路灯的开关，各功能模块都是通过单片机这一核心实现的。第二章 系统硬件设计2.1光强检测模块设计2.1.1 光强测量的原理及常用器件 光电传感器是将被测量的变化通过光信号变化转换成电信号的传感器，具有这种功能的材料称为光敏材料，做成的器件那么叫 光敏电阻。而光敏元件和光传感器是光电元件中的核心元件，是光电系统系统的重要组成局部，主要包括光敏材料的制作探测器件，光电二极管和光电倍增管，利用内光点效应的光导管，以及应用光电应的光敏二极管，光敏三极管，光电池等。2.1.2光敏电阻
6、的测量原理光敏电阻的工作原理是基于内光电效应。在光线照射下，其并不产生电流，而是改变其电阻值，电阻值的变化与光照强度成正比，光照越强，电阻越小。电子线路可将其变化的电阻值测量出来，并转换成相应的电流或电压信号，所以一定要有外部电池才能正常工作。其光照特性指光敏电阻输出的电信号随光照度而变化的特性。如图2-1 所示； 图2-1 光敏电阻的光照特性图2-1是光电流与光照度的幻术关系。不同的光敏电阻的光照特性是不同的，在大多数的情况下，曲线的形状都与图2-1的结果类似。2.1.3光照采集电路光照采集电路是将光电信号转化为电信号的一个电路。此电路采集有1个光敏电阻，一个100K的短租，一个5.1K的电
7、阻，一个NPN型的三极管组成如图2-2所示； 图2-2 光照采集电路外界光强变大时，光敏电阻R1阻值变小，电流IR1变小，三极管基级电流IB小，集电级电压，及输出电压INO-BAK变大。同理当外界光强变小时，输出电压INO-BAK变小。这样，三极管将由光强变化引起的电流变化为电压输出，接入转换的输入端口。2.2A/D转换模块的设计 A/D转换局部由ADC0809，74L373，74LS04，74LS32，单片机组成，下面我们一一介绍各芯片的组成及与其单片机的接口电路。2.2.1AD转换器 ADC0809转换器是一种应用较为广泛的8位A/D转换器，ADC0809是TI公司生产的8位主次逼近式模数
8、转换器，包括一个8位的逼近型的ADC局部，并提供一个8通道的模拟多路开关和联合寻址逻辑，为模拟通道的设计提供了很大的方便。 它可以直接将8个单端模拟信号输入，分时进行A/D的转换，在多点巡回检测，过程控制等领域中实用广泛，所以本设计中选用芯片作为A/D转换电路的核心。如图2-3所示为ADC0809的引脚构图； 图2-3ADC0809引脚图 A/D转换器芯片ADC0809简介8路模拟信号的分时采集，片内有8路模拟选通开关，以及相应的通道抵抗锁存用译码电路，其转换时间为100us左右。 对ADC0809主要信号引脚的功能说明如下； IN7IN0-模拟量输入通道。 ALE-地址锁存允许信号。对应AL
9、E上跳沿，A,B,C抵抗状态送入地址锁存器中。START-转换启动信号。START上升沿时，复位ADC0809;START下降沿时启动芯片， 开始进行A/D转换； 在A/D转换期间，START应保持低电平。 本信号有时简写为ST。 A,B,C-地址线。 通道端口选择线， A为低地址， C为高地址， 引脚图中为ADDA, ADDB ADDC. CLK-时钟信号。 ADC0809的内部没有时钟电路，所需时钟电路信号有外界提供，因此有时钟信号引脚。通常使用平率为500HZ的时钟信号。 EOC-转换结束信号。 ECO=0， 正在进行转换， ECO=1， 转换结束。 使用中该状态信号即可作为查询转台标志
10、，又可以作为终端限号使用。 D7D0-数据输出线。 为三态缓冲输出形式，可以和单片机的数据线直接相连。D0为最低位，D7为最高位。 OE-输出允许信号。 用于控制三态输出锁存器想单片机的数据。 OE=0， 输出数据线程高阻； OE=1， 输出转换得到的数据。 VCC-+5V 电源。 VREF-参考电源参考电压用来输入的模拟信号进行比拟，作为主次逼近的基准。 其典型值为 +5V.。2.2.2 74LS373简介74LS373为8D锁存器其引脚图 为以下图； 图2-5 74L373引脚图 其值表如以下图所示； 2.2.3 74LS32简介74LS32的工作参值；极限值电源电压； 7V输入电压； 5
11、.5V54/74LS32； 7V 工作环境温度54 XXX； -55-125度74 XXX； 0-70度存储温度； -65-150度其真值表如表2-8所示； 表2-8 74LS32真值表2.2.4 74LS04简介74LS04是一个带6个反向器的芯片，如果输入电压时5V，那么输出电压为0V。 引出端符号 1A-6A 输入端 1Y-6Y 输出端 其逻辑图 如以下图所示； 图2-9 74LS04逻辑图极限值 电源电压； 7V输入电压； 54/7404， 54/74H04， 54/74S04， 5.5V 54/74LS04 ; 7V 74XXX; 070度 存储温度； -65150度2.2.5 A/
12、D转换与单片机接口模块 以下图是89C51与ADC0809的接口电路； 图2-10 ADC0809与单片机接口电路第三章 水处理系统软件设计3.1系统组态按照电源、CPU、输入/输出模块的型号以及I/O符号表输入Simens S7-300PLC的编程软件中，并进行组态，系统组态框架如图3-1所示。图3-1 系统控制框架3.2编程要求由于该系统程序繁杂，现抽取其中一套反渗透装置进行讲解如图3-2。图 3-2 反渗透装置一、反渗透装置组成及介绍本系统的主要作用是把经预处理的水进行膜别离脱盐。它包括以下单元设备：保安过滤器如图3-3、高压泵如图3-4、反渗透本体装置、反渗透清洗和冲洗系统。图3-3保
13、安过滤器图3-4 高压泵从反渗透系统的运行和操作平安出发，保安过滤器，高压泵，反渗透装置都呈一对一的串联设置，即一套反渗透配置一台保安过滤器和一组高压泵。保安过滤器的作用是：为了防止超滤水箱防腐材料脱落、设备管道中可能存在的机械杂质以及系统可能发生的二次污染对反渗透膜造成的污堵，保安过滤器可以截留来水中大于5的颗粒。高压泵的作用是：为反渗透本体装置提供足够的进水压力，保证反渗透膜的正常运行。根据反渗透本身的特性，需有一定的推动力去克服渗透压等阻力，才能保证到达设计的产水量。为了保证反渗透膜不出现水锤现象，高压泵变频控制如图3-5。图3-5 高压泵变频控制反渗透装置是本系统中最主要的脱盐装置，反渗透系统利用反渗
