基于ATmega16L的凈水機控制系統(tǒng)的設(shè)計

開關(guān)量輸出經(jīng)過擴展后，由于外部負載為電磁閥感性負載，所以選用高壓高電流達林頓管陣列ULN2803A直接驅(qū)動負載，同時增加了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，當線圈通過電流時，會在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢。當電流消失時，其感應(yīng)電動勢會對ULN2803A產(chǎn)生反向電壓。當反向電壓高于ULN2803A反向擊穿電壓時，會造成ULN2803A損壞。但由于續(xù)流二極管并聯(lián)在線圈兩端，當流過線圈中的電流消失時，線圈產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢通過二極管和線圈構(gòu)成的回路做功而消耗掉了，從而保護了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：定時開/關(guān)機的時間、定時開/關(guān)制熱的時間、水溫度設(shè)定值。這些參數(shù)可以通過外擴鐵電存儲器來保存，但將會增加控制系統(tǒng)成本。由于ATMEGA16L自身帶有512 B的EEPROM，擦寫次數(shù)達100 000次。考慮到這些參數(shù)不會頻繁地被修改，所以用單片機內(nèi)部的EEPROM就能夠滿足參數(shù)保存的要求。同時在程序設(shè)計中盡量減少了對EEPROM進行讀寫R的次數(shù)，只在上電時對EEPROM進行讀，參數(shù)改變時對EEPROM進行寫，按每天總共讀寫10次計算，可以使用27年。
2.4 水位檢測裝及控制方案
水位的檢測是通過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浮動的磁環(huán)裝置，與水位同時升降。當磁環(huán)和相應(yīng)干簧管在同一高度時，干簧管閉合，單片機檢測到信號后，執(zhí)行相應(yīng)控制。如檢測到低水位信號時，單片機輸出啟動凈化水的信號，打開進水閥門，同時為了避免由于硬件誤檢測帶來誤控制，在啟動凈化水的同時會啟動制水時間，在規(guī)定時間內(nèi)沒有達到高水位信號時，LCD屏則顯示機器故障或者提示停水了，機器自動停機；當檢測到高水位信號時，關(guān)制水，啟動殺菌消毒裝置對新制的水進行處理。
3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計
凈水機的軟件設(shè)計采用模塊化設(shè)計思想，以主程序為核心，設(shè)計了各功能模塊子程序，使大量的功能在子程序中實現(xiàn)，簡化了軟件設(shè)計結(jié)構(gòu)。子程序模塊主要包括：定時處理子程序、系統(tǒng)故障檢測處理子程序、溫度處理子程序、鍵盤管理子程序、數(shù)據(jù)存儲子程序、顯示子程序等。所有程序采用基于ICCAVR編譯器，用C語言編寫。系統(tǒng)主程序流程圖如圖5所示。

以ATmega16L單片機為核心的控制系統(tǒng)凈水機成本低、抗干擾能力強、運行穩(wěn)定可靠。殺菌消毒過程使用臭氧、紫外線殺菌消毒兩種方法。通過對經(jīng)凈水機處理水的水質(zhì)進行檢測，可以滿足GB19298-2003、生活飲用水衛(wèi)生標準GB5749-2006的要求。目前該凈水器已為企業(yè)帶來了巨大的經(jīng)濟效益。