基于单片机的恒压供水系统设计.doc

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1、基于单片机的恒压供水系统设计摘要：本设计是在深入研究当前多种恒压供水方案的基础上，创造性地提出“定频副电机+变频主电机+低端MCU”的低成本高效能恒压供水方案。设计通过控制变频器的输出频率从而自动调节水泵电机的转速，实现管网水压的闭环调节(PID)，使供水系统自动恒稳于设定的压力值。用户可以自行设定水管中的水压，低功耗低噪音高性能高寿命的特点使得本设计在同类产品中脱颖而出。使用KeilC和Proteus等先进EDA软件进行了高效率地设计实现和仿真验证。关键词：恒压，高效率，水泵转速,变频器目录1前言11.1设计背景11.2设计目标21

2、.3实施计划22总体方案设计32.1方案比较32.1.1方案一32.1.2方案二32.1.3方案三42.2方案论证52.3方案选择63单元模块设计73.1各单元模块功能介绍及电路设计73.1.1水管压力测量模块73.1.2时钟模块设计及与器件选择83.1.3复位电路的设计83.1.4按键接口模块设计93.1.5A/D转换模块103.1.6D/A转换模块113.1.7显示模块设计123.1.8电机控制设计123.1.9稳压电源模块133.2特殊器件的介绍143.2.1变频器介绍143.2.2DAC0832介绍163.2.3ADC0809

3、介绍173.2.474LS245介绍203.2.5单片机AT89C51213.3各单元模块的联接234软件设计244.1软件设计原理及设计所用工具244.2主程序流程图244.2.1T0中断服务程序254.2.2独立按键程序设计284.2.3LED动态显示程序模块的设计305系统调试325.1Proteus仿真软件介绍325.2软件调试355.2.1水管压力显示的仿真355.2.2恒压值的仿真386结论407总结与体会418谢辞429参考文献43附1系统的原理电路图44附2系统的相关程序45附3外文文献翻译-译文53附4外文文献翻译-

4、原文591前言近年来，随着居民区的不断扩建与改造，楼房层数的不断加高，我国居民用水难问题越来越突出，特别是高层建筑居民，原有的自来水管网的压力出现不足，大部分地区普遍存在着用水高峰期高层供不上水，高层居民经常出现用水难问题，给生活带来极大不便。这种用水难问题在大城市表现尤为突出。针对上述问题，本文研制了变频调速恒压供水系统，该系统是以管网水压为设定参数，通过控制变频器的输出频率从而自动调节水泵电机的转速，实现管网水压的闭环调节(PID)，使供水系统自动恒稳于设定的压力值。即用水量增加时，频率升高，水泵转速加快，供水量相应增大，当用水量

5、超过一台泵的供水量时，通过控制器加泵；用水量减少时，频率降低，水泵转速减慢，供水量相应减小。也就是根据用水量的大小，由供水控制器控制水泵数量以及变频器对水泵的调速，来实现恒压供水。同时达到供水效率的目的“用多少水，供多少水”。采用该供水系统不需建造高位水箱，水塔,水质无二次污染，是一种理想的现代化建筑供水方案。此外，恒压供水系统对于某些上业或特殊用户是非常重要的。例如在某些生产过程中，若自来水供水因故压力不足或短时断水，可能影响产品质量，严重时使产品报废和设备损坏。又如发生火灾时，若供水压力不足或无水供应，不能迅速灭火，可能引起重大经

6、济损失和人员伤亡。所以，某些用水区采用恒压供水系统，具有较大的经济和社会意义。1.1设计背景随着居民区的不断扩建与改造，楼房层数的不断加高，我国居民用水难问题越来越突出，特别是高层建筑居民，原有的自来水管网的压力出现不足，大部分地区普遍存在着用水高峰期高层供不上水，高层居民经常出现用水难问题，给生活带来极大不便。这种用水难问题在大城市表现尤为突出。由于能源的问题不得不改变以往的供水方案，来改变在供水中的能源浪费问题，在国内外已有很多关于很压供水的研究，其中主要由两种，一是基于单片机加通用变频器的恒压供水，一是基于PLC加专用变频器的恒

7、压供水，两种各有自己的特点，第一种价格便宜，通用性强，易于操作，不需专业人员就能操作，而后者价格高，对专业知识要求高，非专业人员不易操作，但是其抗干扰能力强，在市场上也有很大的应用，但是大多数人需要一个即便宜又容易操作的恒压供水系统，本设计就利用单片机和通用变频器来设计此恒压供水系统，并通过对系统的优化来消除此系统的缺点，也就是来提高单片机系统的抗干扰能力，来体现其通用性强，易于操作的优点。1.1设计目标该系统主要以单片机为主控模块，通过控制变频器的输出频率从而自动调节水泵电机的转速，实现管网水压的闭环调节，使供水系统自动恒稳于设定的

8、压力值，实现恒压供水。即用水量增加时，频率升高，水泵转速加快，供水量相应增大；用水量减少时，频率降低，水泵转速减慢，供水量相应减小。采用该供水系统不需建造高位水箱或水塔，水质无二次污染，是一种理想的现代化建筑供水方案。本