原油脱水是油田生产中不可缺少的一环。特别是近年来大部分油田进入了开采后期,油井采出液含水率升高,乳化情况复杂,亟待开发新的脱水技术和设备。矩形波原油电脱水是在原油脱水领域的新技术之一,具有脱水效率高,电场稳定,节约能源等特点,适合于工业化生产推广。本文深入分析了原油脱水现状,原油脱水常用的工艺方法,电破乳机理,然后以石油大学牛俊邦副教授研制的矩形波电源为模型,分析了矩形波电源的主、控电路结构,脱水工艺设备,以及在实践应用中遇到的新的要求。据此,以ATmega16为核心,为矩形波电源设计了一套集数据采集、处理、存储、上位机通讯于一体的控制系统。在数据存储和通讯方面使用USB总线协议,方便数据直接存入U盘以及使用USB接口和电脑通讯交互。本文重点介绍了矩形波原油脱水电源的主、控电路结构,脱水工艺流程;AVR系列单片机特点、选型依据、编程环境;控制系统硬件电路设计,包括模数控制需求分析、信号调理、USB控制芯片接口等;软件控制时序图、USB通讯协议实现、.NET平台下的上位机软件设计等。本文设计的控制系统成功通过了系统调试测试,在USB主机模式下稳定准确地记录了设备运行的数据;在USB从机模式下,完成了和上位机的通讯工作;上位机软件实现了显示、设定、文件存储等功能。