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泡沫式节水生态厕所电子系统故障诊断方法研究

作　者: 吴秋宁
导　师: 邵建龙
学　校: 昆明理工大学
专　业: 控制理论与控制工程
关键词: 生态厕所 STC单片机 故障诊断 MODBUS协议
分类号: TP273
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


泡沫式节水生态厕所具有节水、治污、除臭、产肥四大优点,有着非常广阔的应用前景。针对目前泡沫式节水生态厕所在控制方面存在着控制柜繁多、连线复杂、控制分散、无故障自诊断和远程监控功能等问题,本课题对生态厕所设备间进行精简整合,研究并设计以宏晶科技STC11F56XE单片机为主CPU,以CH454D串行扩展芯片来实现键盘及显示功能,通过统一的控制电路来控制各路设备,解决了原来生态厕所控制系统的缺陷,实现设备间的集中控制,并在此背景下研究基于单片机的故障诊断方法,设计了设备控制模块的故障诊断电路,提高系统的可靠性和可维护性。目前的泡沫式节水生态厕所的电气控制比较落后,本文研究对于提升产品的档次,节省产品的维护成本,提高产品的竞争力,对泡沫式节水生态厕所的推广起到积极的推动作用。本文首先研究了未来泡沫式节水生态厕所控制系统所需功能,将系统划分为设备间控制系统、信息显示屏和各便池发泡控制器三大块。其中设备间中央控制系统由串行通信模块、水位测控模块、温度测控模块、用电量和用水量检测模块、控制输出模块、键盘显示模块等几个部分组成。本系统采用了一片具有ISP/IAP功能的STC11F56XE单片机编程来实现全部所需功能,提出采用电子系统输入、输出关键点耦合及控制输出与检测返回等不同的方法实现设备及继电器故障诊断,增加MODBUS现场总线控制技术,具有编程灵活、升级容易的特点；每个控制柜可单独操作,连线简单,施工连接和维护方便；其次,本文采用了Keil C51单片机模块化程序设计的方法,缩短了开发周期,便于移植。实验测试表明,本实验系统实现了改造设计方案中的检测、控制和显示功能,与PC机的基于MODBUS协议的通信正常,本文所提出的方法能够实现生态厕所电子系统的部分故障自诊断功能。本文所研究的控制系统设计合理,解决了在单片机小程序存贮和少变量情况下实现故障诊断中的一些问题,满足了经济高效的要求,为后期更深一步的故障自诊断研究奠定了基础。本文研究来源于昆明市科技计划社会发展重点项目“泡沫式节水生态厕所技术设备的优化和开发”,项目编号：昆科计字08C080003号。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-6
目录  6-9
第一章 绪论  9-16
  1.1 本课题的研究背景及意义  9-11
  1.2 课题的国内外研究状况  11-13
    1.2.1 生态厕所的国内外研究状况  11-12
    1.2.2 基于单片机的电子系统故障诊断的国内外研究状况  12-13
  1.3 本课题研究内容  13-14
  1.4 本论文主要内容  14-16
第二章 具有故障诊断功能的生态厕所控制系统总体设计方案  16-23
  2.1 生态厕所控制系统功能需求  16-20
    2.1.1 现有生态厕所控制系统所存在的问题  16-18
    2.1.2 生态厕所设备间控制系统需求分析  18
    2.1.3 具有故障诊断功能的生态厕所控制系统改造方案分析  18-20
  2.2 具有故障诊断功能的生态厕所控制系统总体方案设计  20-22
    2.2.1 生态厕所控制系统的基本工作原理  20
    2.2.2 基于MODBUS总线系统方案  20-21
    2.2.3 生态厕所设备间控制系统的主要功能及构成  21-22
  2.3 本章小结  22-23
第三章 生态厕所电子系统故障诊断方法研究  23-36
  3.1 电子系统故障诊断方法概述  23-25
    3.1.1 数字电路故障诊断的方法  23-24
    3.1.2 模拟电路故障诊断的方法  24-25
  3.2 电子系统故障诊断方法研究  25-29
    3.2.1 系统输入、输出关键点耦合  26-28
    3.2.2 系统控制输出与检测返回  28-29
  3.3 故障编码的方式  29-31
    3.3.1 编码方法研究状况  29
    3.3.2 故障编码应遵循的原则  29-30
    3.3.3 故障编码码位的确定  30
    3.3.4 生态厕所设备间控制系统的故障编码  30-31
  3.4 生态厕所电子系统故障诊断设计  31-35
    3.4.1 生态厕所设备间控制系统故障诊断硬件设计  32-34
    3.4.2 生态厕所设备间控制系统故障诊断软件设计  34-35
  3.5 本章小结  35-36
第四章 具有故障诊断功能的生态厕所设备间控制系统硬件设计  36-49
  4.1 中央处理器的选型  36-38
  4.2 键盘/显示模块电路设计  38-41
  4.3 液位检测信号采集模块电路及输出控制电路设计  41-43
  4.4 用电量用水量及温度检测模块电路设计  43-47
    4.4.1 用电量检测模块电路设计  43-45
    4.4.2 用水量检测模块电路设计  45
    4.4.3 温度检测模块电路设计  45-47
  4.5 通信模块电路设计  47
  4.6 系统硬件抗干扰设计  47-48
  4.7 本章小结  48-49
第五章 生态厕所设备间控制系统软件设计  49-64
  5.1 软件开发工具及编程语言  49-50
  5.2 软件总体设计  50
  5.3 生态厕所设备间控制系统的软件设计和实现  50-60
    5.3.1 系统主程序(复位)设计  51-53
    5.3.2 系统中断服务子程序  53-55
    5.3.3 液位检测及其故障诊断模块设计  55-58
    5.3.4 MODBUS通信模块  58-60
  5.4 系统软件抗干扰设计  60-63
  5.5 本章小结  63-64
第六章 实验结果与工作展望  64-68
  6.1 实验测试  64-66
    6.1.1 系统的自检内容及完成情况  64-66
    6.1.2 实验测试的结果  66
  6.2 工作的展望  66-68
致谢  68-69
参考文献  69-72
附录A 攻读硕士学位期间发表论文及参与科研工作  72

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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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