基于单片机的便携反渗透净水系统

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1、第25卷第4期广东石油化工学院学报vo1．25No．42015年8月JournalofGuangdongUniversityofPetrochemicalTechnologyAugust2015基于单片机的便携反渗透净水系统郑光熙(岭南师范学院信息与教育技术中心，广东湛江524048)摘要：针对常见的反渗透净水器依赖家用电力供电及自来水需要一定水压才能运行的不足，设计了适合汽车电池特性、利用汽车发电及电池供电的反渗透净水器。采用基于STC12CSA60S2单片机实现便携水处理系统的智能控制，通过检测水中溶解性固体质量浓度等参数来控制水处理精度，针对汽车电力及免水压工作的特性设计了专门的控制电

2、路及制水系统，解决了如何在野外的不干净水源甚至是被污染的水源中净化并获取干净水，以满足特殊情况下的饮水问题。关键词：反渗透；TDS；水处理中图分类号：TP273．5文献标识码：A文章编号：2095—2562(2015)04—0056—04水是人们赖以生存的必需品，对生命至关重要。在长时间的野外探险、路途遥远的自驾游、出海航行等过程中，通常难以携带大量的安全饮用水随行。而当出现灾害时，水源污染后的安全饮用水无法及时送达，人们不能及时获取干净的水源补给，虽然可以通过煮沸开水的方法令水里的微生物细菌及病毒失去活性，但水源中的重金属离子和有毒的无机化合物、有机化合物等无法去除，会对人体构成危害。这时

3、如果能就地取水进行净化处理，就能解决水源携带及被污染等诸多问题。目前市场上的反渗透净水器难以实现就地取水净化处理，原因是由于常见的反渗透净水设备依赖于家用电力供电，自来水具备一定的水压才能正常工作。这类净水器无法脱离家庭电力和免水压启动，设备功耗在设计的过程中也没有控制在较低水平，有些净水器甚至需要依靠手动反冲洗RO膜，尚不够智能化。有些设备虽然实现了自动制水，却没有具备对水质中溶解性固体物质(TDS)的实时监测显示和报警功能，因此无法做到对制水水质进行实时监控。目前市场上缺乏针对可用于野外的、可移动的、不依赖家庭电力及水压的水处理设备，在汽车发电及汽车电池制动的条件下，采用低功率电机及单片

4、机控制的反渗透系统可以实现就地取水、智能化免水压制水，更重要的是加入了溶解性固体物质实时监测的功能，使整个系统更为可靠、实用。1制水系统控制电路整体设计该系统由STC12C5A60S2单片机、按键选择、坟键F——1—LCD~,LCD显示、水源IYrS检测模块及制水TDS检测模【出水TsD采样}=====＼I．．⋯．块、状态检测和电机控制等部分组成，如图1所示。通过选择反渗透膜的制水和反冲洗、开始及关闭按i入水TSD采样}===STC单片机彳键，将单片机检测到的源水电导参数TDS值及制水电导参数TDS值送至LCD显示，并可以同时显示系【状态检测}=====12V电池供电统状态及RO膜的实际脱盐

5、率。单片机通过检测制图1系统整体设计水系统来智能判断整个制水过程，通过控制电机驱动RO膜来平衡工作水压，整个系统利用汽车的12V电池以驱动正常运行。收稿日期：2015—06—02；修回日期：2015—07—28作者简介：郑光熙(1986一)，男，广东湛江人，助理实验师，主要从事单片机方面的研究。第4期郑光熙：基于单片机的便携反渗透净水系统572硬件电路设计2．1单片机电路单元设计单片机控制电路如图2所示。与传统家用净水设备应用的芯片相比，主控芯片ul采用了更高性能的STC12C5A60S2单片机。该单片机带有二路PWM输出，自带8路1O位A／D，用于采集系统中所有需要处理的模拟信号。单片机内

6、部提供了RC震荡时钟，由于温度对时钟精准稳定的影响，同时为了让串El波特率保持精确，因此使用外部精度为11．0592MHz的时钟晶振。KEY1～KEY3为选择控制按键，LED1一LED3为状态显示灯，BEEL控制蜂鸣器发出声音，RxDTxD为串口通信，加人串口的目的是为了通过单片机的ISP引导下载程序，单片机中I／O口(新增P4口和P512I)均可由软件配置成4种工作类型之一，分别为准双向12I／弱上拉(标准8051输出模式)、推挽输出、上拉、仅为输入(高阻)或开漏输出功能，每个口由2个控制寄存器中的相应位控制每个引脚工作类型。STC12C5A60S2系列单片机上电复位后为准双向口／弱上拉(

7、传统8051的I／O口)模式，2V以上时为高电平，0．8V以下时为低电平。对于电路图单片机控制端的I／O口必须设置为强推挽输出，否则将无法驱动外部电路。虽然每个I／0口驱动能力均可达到20mA，但整个芯片最大不得超过120mA。2．2控制检测电路设计控制电路图如图3所示。相对于以往的反渗透设备，该控制系统加入了两个溶解性固体物质(rIDs)检测模块，TDS值可以在LCD上实时显示，使用者能够全程监控制水过程和