智能给水【控制专区】器设计
智能给水控制电路的设计
摘要本文利用微处理器来控制水泵转速，根据转速与水流压力关系特点，结合单片机技术设计了一种较为完善的智能控制的生产/生活供水系统，本文采用STC89C52单片机作为系统的微处理器，该控制器的硬件由数据采集、步进电机控制、水压传感器和电源等模块组成,利用单片机外接ADC转换器采集管道压力,同时控制ADC模块的输出,以改变水泵的运转速率,从而维持水压的动态稳定。
水管中的压力传感器输出的模拟量通过AD转换成数字量输出到单片机，在这之前要将数据采集程序、单片机控制步进电机程序等输入到单片机内，单片机再通过输入的模拟量来调节步进电机的转速，从而改变水泵的频率，使水压达到动态稳定。
若水压超出事先设定的范围，此时红色二极管就会发光以示警告，若压力在正常范围内则绿色二极管发亮以示正常。
该系统能够满足一个小区或一栋高楼居民对供水的需求,且具有高性能、高可靠性、低成本、低能耗等特点。
关键词恒压供水；数据采集；变频调速；单片机控制AbstractThis paper using the micro processor to control water pump rotation speed, speed and the pressure relationship according to flow characteristic, the combination of single chip microcomputer design a kind of more perfect intelligent control production/life water supply system, the paper STC89C52 microcontroller as the system of the microprocessor, this controller hardware the data acquisition, step motor control, water pressure sensor and power supply module, using single chip computer external ADC converter collection line pressure, and the control of ADC modules of the output, to change water pump operation rate, thus keeping the water pressure dynamic stability. Water pipes pressure sensor output analog quantity through the AD transform into digital output to the SCM, and before that to the data collection procedures and single-chip microcomputer control procedure of the stepping motor input to the single chip inside, SCM again through the input analog quantities to adjust the speed of the stepping motor, which changes the frequency of the water pump, water pressure to a dynamic stability. If the water pressure is beyond the scope of the set in, right now the red diode shine to show warned, if the pressure in the normal range green diode as normal glistening projects. The system can meet the a community or a tower of water supply the needs of the inhabitants, and has a high performance, high reliability, low cost, low energy consumption, etc.Key words ：constant pressure water supply; data collection; variable frequency speed regulation; single-chip microcomputer control目录摘要 (1)Abstract (2)1绪论 (1)1.1 课题概述 (1)1.1.1课题的应用背景及意义 (1)1.1.2变频恒压供水系统的优势 (1)2 基于单片机的智能给水控制电路的设计 (2)2.1 系统总体设计 (2)2.1.1系统设计思路 (2)2.1.2系统总体原理框图 (2)2.2 单片机的简介 (3)2.2.1单片机概述 (3)2.2.2单片机主要特征 (3)2.2.3 工作模式及引脚说明 (4)2.3 AD0804转换器 (7)2.4 步进电机 (10)2.4.1步进电机概述 (10)2.4.2 步进电机原理 (11)2.4.3 步进电机主要特性： (11)2.5 步进电机驱动器的设计 (12)2.5.1电机驱动器的简介 (12)2.5.2 ULN2003的原理及特性 (12)2.5.3 ULN2003的引脚说明 (13)2.6 压力传感器的设计 (14)2.6.1压力传感器的简介 (14)2.6.2压力传感器的原理 (14)2.7 时钟电路的设计 (15)2.8 复位电路 (16)2.8.1 单片机复位电路的类型 (16)2.9 模数转换电路的设计 (17)2.9.1 A/D转换的基本原理 (17)2.9.3 A/D转换器的主要技术指标 (18)2.10 单片机控制步进电机电路 (18)2.10.1 步进电机与单片机的接法说明 (18)2.10.2 步进电机的驱动方式 (19)2.11 电源电路 (19)2.11.1电源电路的分类 (19)2.11.2电源电路的设计 (20)3 系统的软件设计 (21)3.1系统软件流程图 (21)3.2 主程序设计 (22)4 总结 (26)参考文献 (27)附录1系统总电路图 (28)附录3 实物图 (29)致谢 (31)1绪论1.1 课题概述1.1.1课题的应用背景及意义随着社会经济的迅速发展，人们对供水质量和供水系统的可靠性要求不断提高。
智能楼宇给排水系统控制设计
智能楼宇给排水系统控制设计随着科技的发展和智能化的进步，智能楼宇给排水系统控制设计已经成为了当代建筑领域中的一个重要方向。
智能楼宇给排水系统控制设计不仅可以提高建筑的效率和安全性，还可以降低运营成本，实现资源的可持续利用。
本文将从智能楼宇给排水系统的特点、设计原则和技术实现等方面进行深入探讨。
一、智能楼宇给排水系统的特点1. 自动化控制：智能楼宇给排水系统采用自动化控制技术，能够实现对系统运行状态的实时监测和调节，提高了系统的稳定性和灵活性。
2. 节能环保：通过智能化控制，可以根据实际需求合理调节给排水设备的运行状态，降低能耗，达到节能环保的目的。
3. 集成管理：智能楼宇给排水系统可以实现与其他楼宇设备的集成管理，例如与空调系统、照明系统等实现联动控制，提升系统整体的效率。
4. 数据分析：智能楼宇给排水系统可以通过数据采集和分析，实现系统运行状态的实时监测和故障预测，提高系统的可靠性和维护效率。
1. 安全可靠：智能楼宇给排水系统的设计应保证系统的安全性和可靠性，确保系统能够在各种工况下稳定运行。
2. 高效节能：设计应考虑系统的高效运行，通过智能化控制技术实现对系统能耗的有效控制，提高系统的节能效果。
3. 灵活性：智能楼宇给排水系统应具备一定的灵活性，能够根据不同的需求进行调节和优化，满足不同场景下的使用要求。
3. 通信技术：智能楼宇给排水系统的设计应采用先进的通信技术，实现系统设备之间的信息交换和联动控制，提升系统整体的效率。
以某高层商务楼为例，其给排水系统采用智能化控制设计，具体实现了以下特点和效果：1. 实现了自动化排水控制，通过传感器实时监测楼宇内部的水位和压力，实现对排水设备的智能化控制，提高了排水效率和能耗管理。
2. 实现了节能减排目标，通过智能化控制算法，根据不同时间段和楼层的使用情况自动调节排水设备的运行状态，实现了对系统能耗的有效控制。
智能楼宇给排水系统控制设计具有重要的意义和价值，通过智能化控制技术的应用，能够加快楼宇建筑能源智能化改造和可持续发展的步伐，为建筑行业的发展带来新的机遇和挑战。
智能楼宇给排水系统控制设计
智能楼宇给排水系统控制设计1. 引言1.1 背景介绍随着科技的发展，现代建筑物采用的给排水系统已经越来越复杂和智能化。
通过应用先进的传感器和控制技术，可以实现对给排水系统的实时监测和远程控制，提高系统的稳定性和安全性。
针对智能楼宇系统中给排水系统的控制设计具有重要的研究意义和实际应用价值。
本文将对智能楼宇系统中给排水系统控制设计进行深入探讨，旨在为建筑工程领域的研究和实践提供参考和借鉴。
1.2 研究目的本研究的目的是探讨智能楼宇给排水系统控制设计中的关键问题，以实现对建筑环境的智能化管理和提高能源利用效率。
通过分析当前智能楼宇系统的发展现状和趋势，本研究旨在探讨如何在给排水系统中应用先进的控制技术，提高系统的自动化水平和智能化程度，以提升建筑物的舒适性、安全性和节能性。
具体而言，本研究的目的包括以下几个方面：1. 分析智能楼宇系统在给排水系统控制方面的应用现状，了解当前存在的问题和挑战；2. 研究给排水系统控制设计的原理和技术，探讨如何实现系统的智能监测和优化控制；3. 探讨传感器在给排水系统中的应用，分析不同类型传感器的性能和适用场景；4. 研究不同的控制策略设计，包括基于数据模型、模糊控制、PID控制等，以提高系统的稳定性和效率；5. 基于实例分析，验证智能楼宇给排水系统控制设计的有效性和可行性，为实际应用提供参考和借鉴。
通过以上研究，旨在为智能楼宇系统的发展和应用提供理论支持和实践指导，促进建筑环境的智能化管理和可持续发展。
2. 正文2.1 智能楼宇系统概述智能楼宇系统是一种集成了物联网技术、传感器技术和智能控制技术的先进建筑系统。
它通过实时监测和控制建筑内部各种设备和系统的运行状态，实现对建筑能耗、安全、舒适度等方面的智能化管理。
智能楼宇系统通常包括建筑自动化系统、智能照明系统、智能安防系统、智能消防系统等。
给排水系统控制设计是智能楼宇系统中至关重要的一环。
给排水系统是建筑中不可缺少的设施，它们负责将用水排放到污水管道中或者向建筑供水。
智能供水系统的设计与建设
智能供水系统的设计与建设随着科技的不断发展和人们生活水平的提高，大家对于水资源的利用和保护越来越重视。
在这个背景下，智能供水系统应运而生，将水的供应和管理变得更加高效和便捷。
本文将就智能供水系统的设计和建设进行阐述，以期对该领域有所了解。
一、智能供水系统的定义和特点智能供水系统是一种集水处理、管网运营、供水控制、水质监测、故障预警等一系列功能于一体的水务系统，能够实现智能化控制和管理水资源。
它包括数据采集、自动控制、智能算法、远程监控等多项技术，能够自动调节水压、节约用水、保障供水安全等多重目的。
二、智能供水系统的构成和原理智能供水系统主要由以下几部分组成：1. 数据采集和传输系统：包括传感器，数据采集仪，通信设备等，用于实时收集各种用水情况、水质数据、管网状况等各种数据。
2. 控制系统：由中央控制器和运行终端组成，通过对采集到的各类数据进行处理和分析，实现自动控制、节能降耗、故障处理等多种功能。
3. 监测系统：通过对水质、温度、流量等多种参数进行监测和预警，实现对供水过程的可视化和智能化管理。
4. 管网系统：主要由输水管网和配水管网组成，负责完成供水过程，并通过智能管网控制实现对水压的自动调节。
三、智能供水系统的应用及优势智能供水系统在城市供水、工业用水、农业灌溉等多个领域有着广泛的应用，具有以下优势：1. 自动化控制，提高效率：智能供水系统具有自动化控制的特点，可以通过自动化调节、预警监测等多种方式提高供水的效率。
2. 节能环保，减少浪费：智能供水系统可以通过智能水表、管网控制等方式，实现用水节约和减少浪费，保障水资源的可持续利用。
3. 提高供水质量，保障安全：智能供水系统具有远程监测、水质检测等多重功能，可以及时发现并处理水质问题，保障供水安全。
4. 监督管理，提高服务：智能供水系统通过对供水过程的可视化监督和管理，提高服务质量和用户体验。
四、智能供水系统的设计和建设智能供水系统的设计和建设涉及多个方面，包括功能需求分析、技术选型、系统集成等等。
智慧供水控制系统设计方案
智慧供水控制系统设计方案智慧供水控制系统是一种基于物联网技术的智能化供水管理系统，其主要目标是通过实时监测、分析和控制，提高供水效率、降低水资源浪费，并实现供水的智能化管理。
本文将提出一个智慧供水控制系统的设计方案，包括系统架构、核心功能和技术实现。
一、系统架构设计智慧供水控制系统的架构主要包括四个层次：感知层、传输层、数据处理层和应用层。
1.感知层：感知层是系统的底层基础，主要负责实时监测和采集供水过程中的各种数据信息，包括水质、水位、流量等。
可以使用传感器、水质检测仪器等设备进行数据采集。
2.传输层：传输层负责将感知层采集到的数据传输到数据处理层，可以采用无线通信技术，如WiFi、蓝牙、NB-IoT 等，确保数据的稳定传输。
3.数据处理层：数据处理层负责对传输过来的数据进行处理和分析，提取有用的信息，并进行数据挖掘和建模。
可以使用机器学习、人工智能等技术手段对数据进行处理，以便更好地理解供水过程，进行合理的决策。
4.应用层：应用层是智慧供水控制系统的最上层，主要负责控制和管理供水过程。
包括供水调度、供水策略制定、故障诊断和维修管理等。
可以利用人机交互界面实现对供水过程的监控和控制。
二、核心功能设计1.实时监测和预警：系统可以实时监测供水过程中的关键指标，如水质、水位、流量等，并设定阈值，一旦超过预设的阈值，系统会发出警报，提醒相关人员进行处理。
2.智能控制和调度：系统可以根据实时监测到的数据，自动调整供水流量和水质参数，以满足用户的需求，并实现供水过程的智能化控制和调度。
3.故障诊断和维修管理：系统可以通过分析数据和模型，检测供水设备的故障，并提供相应的故障诊断和维修管理方案，以减少故障对供水过程的影响。
4.数据分析和报表生成：系统可以对采集到的数据进行分析和挖掘，并生成相应的数据报表，以提供决策支持和优化供水过程。
三、技术实现1.硬件设备：使用传感器、水质检测仪器等设备进行数据采集，使用无线通信技术进行数据传输。
智能定量加水控制系统设计
智能定量加水控制系统设计本科生毕业设计(论文)开题报告 1、目的及意义(含国内外的研究现状分析) 现很多工艺过程比如:生产高品质混凝土、小麦工艺、造纸过程等，都需对其中水分进行准确监测控制来保证产品的质量。
高品质混凝土制取必须解决砂石含水率测定和制备混凝土过程中的加水控制问题。
水分与混凝土质量的相关性律现在两个方面，一是混凝土所用骨料初始水分的不确定性，会导致最终所配制的混凝土的物料组分的不稳定性。
二是混凝土的强度直接依赖于所含的水分和水泥的比例即水灰比，因此对于任何给定的配比，加水量的变化将直接影响混凝土的最终强度和混凝土使用后的耐久性上。
根据小麦品种不同, 现代制粉工艺要求入磨小麦水分在14% ~ 17%, 以达到最高的出粉率、最佳的面粉质量以及最适宜的粉磨作业条件。
小麦入磨前的着水及水分调节的直接目的是使得小麦麸皮变韧而胚乳变软, 研磨时麸皮和胚乳容易分离。
尽管制粉工艺对小麦水分有一定的要求,但工业化生产中加工面粉的小麦多来自粮库的储粮, 小麦在储藏中的水分含量必须控制在储藏安全水分( 一般为11% ~12%),此水分值低于所要求的入磨小麦水分值, 故需对小麦进行实时在线着水。
小麦着水已成为制粉工艺中十分关键甚至是影响全局的工序, 对小麦原始水分含量的测定和拟加水分的控制是制粉生产线上重要而特殊的一环。
造纸工业的抄纸过程有两个重要的控制参数，一个为每平方米的纸张重量, 简称定量。
另一个是每平方米纸张的含水量，简称水分含量。
定量一般用调节闸门的开度来控制，水分含量一般用调节进人烘缸的蒸汽流量来控制。
当蒸汽流量增加时使水分含量减少,同时也使定量减少。
同样，纸浆闸门开度的变化也会引起定量与水分含量的变化。
目前，许多造纸厂这两个控制参数大都是处于手动或人工控制状态，因而纸张的质量往往不容易保证。
1960 年代初，Vingas提出了总量控制的概念，即根据某一生产阶段总的用砂量和浇注金属量，并考虑新砂、实际物料补加、芯砂混入、除尘量等参数，确定下一生产阶段的物料补加量。
智能楼宇给排水系统控制设计
智能楼宇给排水系统控制设计
随着科技的不断发展，智能楼宇给排水系统控制设计已经成为现代建筑中的重要一环。
智能楼宇给排水系统控制设计旨在提高楼宇的能效、节约水资源，并提供便捷的管理和维
护手段。
智能楼宇给排水系统控制设计的主要目标是实现给水和排水系统的自动化控制。
通过
传感器和智能控制器的配合，楼宇给排水系统可以根据实时的水质、水压、温度等参数进
行自动调整和优化。
这种自动化控制可以提高楼宇的能效，避免资源的浪费和环境的污
染。
智能楼宇给排水系统控制设计的核心是智能控制器。
智能控制器是通过与传感器和执
行器连接，实现智能化控制的关键设备。
智能控制器可以收集传感器的数据，并根据预设
的规则进行相应的响应。
在检测到水压过低时，智能控制器可以自动启动水泵，并根据实
际需求进行调整，保持系统的稳定运行。
智能楼宇给排水系统控制设计的另一个重要部分是远程监控和管理系统。
远程监控和
管理系统可以通过互联网连接到智能控制器，实现对给排水系统的实时监控和远程管理。
通过远程监控和管理系统，楼宇管理员可以随时随地监测系统运行状态，检测异常情况，
并进行相应的调整和维护。
这种远程管理的方式大大提高了管理的效率和便捷性。
智能楼宇给排水系统控制设计还可以结合人工智能技术，实现更加智能化的控制。
通
过对大量数据的分析和学习，人工智能系统可以自动化判断系统的工作状态，并进行相应
的调整和优化。
通过对历史数据的分析，人工智能系统可以预测楼宇的水需求，并自动调
整给水系统的运行模式，以达到最佳的节能效果。
智能楼宇给排水系统控制设计
智能楼宇给排水系统控制设计随着科技水平的不断提高，智能化已经成为现代建筑设计的不可忽视的一部分。
智能化不仅能提高建筑的安全性、舒适性和能耗的效率，还能满足人们对于更便捷、更智能化生活的需求。
在建筑智能化方面，给排水系统是非常重要的一部分。
智能化给排水系统可以通过监测和预测水流量和品质，实现智能控制和管理，减少浪费和损耗，提高运行效率和安全性。
一、监测与预测智能化给排水系统需要具备精确的监测和预测能力，包括监测水流量、水质、水压、水位等参数，并使用智能算法对这些参数进行分析和预测。
通过分析和预测，可以有效地控制和管理给排水系统的运行，减少浪费和损耗，提高系统的效率和安全性。
二、智能控制智能化给排水系统需要具备智能控制能力，通过自动化和远程控制实现智能控制和管理。
智能控制能够更好地保证系统的安全性和稳定性，并且能够适应不同的使用需求，提高系统的便捷性、舒适性和节能性。
三、数据可视化智能化给排水系统需要具备数据可视化功能，将监测和控制数据以可视化的方式呈现，方便使用者查看和分析。
数据可视化可以帮助使用者更好地了解系统的运行情况和性能，从而提高系统的使用效率和安全性。
四、安全性智能化给排水系统需要具备高度的安全性，包括安全检测、监测和应急措施等。
在设计阶段，需要充分考虑系统的安全性，避免出现安全漏洞和隐患，保证系统的运行安全和稳定性。
五、可扩展性智能化给排水系统需要具备可扩展性，以应对未来的需求。
建筑是一个长期的投资，系统的设计需要考虑未来的可扩展性和升级性，以适应不断变化的需求。
六、节能性智能化给排水系统需要具备高效的节能性能，通过优化系统的设计和控制，降低运行能耗和成本。
优化系统的设计和控制需要考虑各种因素，包括水质、水量、水压、系统构造等，以实现最佳的节能效果。
总之，智能化给排水系统的控制设计需要充分考虑监测与预测、智能控制、数据可视化、安全性、可扩展性和节能性等方面，通过科学的方案和有效的控制手段，实现智能化、高效化和安全化的运行。
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智能给水控制器设计
引言
随着经济的快速发展和城市高层建筑的不断涌现，人们对供水质量和供水系统可靠性的要求不断提高，加上目前能源紧缺对节能的要求，因此利用先进的电子测控技术和自动化控制技术，设计高性能、高可靠性、低成本、低能耗，以及能适用不同领域的恒压供水系统也就成为必然趋势。
随着近年来变频调速技术的飞速进步，变频恒压供水也在其基础上慢慢发展起来，并成为一种新兴的现代化供水技术。
目前，国外的恒压供水工程设计都采用一台变频器只带一台水泵机组的方式，几乎没有用一台变频器拖动多台水泵机组运行的情况，这种方式不但投资成本较高，且功能单一。
为此设计了在变频调速控制系统中加入基于C8051F410的单片机系统，构成了功能更强的复合控制系统，它不但克服了以上缺点，而且具有安装调试方便，功能全面，可靠性高。
抗干扰能力强等优点，且可以广泛应用于工业生产、社会生活的各个领域。
1 控制原理
在恒压供水系统中，安装于管网的远传压力表提供水压力信号，并经过光电隔离和电压转换电路，传送给系统的中心控制器，控制器将采集到的压力数据与预设压力进行比较，得出偏差值，再经PID运算之后得出控制参数，D／A模块将控制参数转换为模拟电压输出，调节变频器的输出频率，从而控制水泵的转速，以保证管网压力基本恒定。
当用水量增大时，管网压力低于预设值，变频器频率就会升高，水泵转速加快，从而提升管道水压，但若达到水泵额定输出功率仍无法满足用户供水要求时，该泵自动转换成工频运行状态，并变频启动下一台水泵；反之，当用水量减少，则降低水泵运行频率直至设定的下限运行频率，若供水量仍大于用水量，则减泵直至全部泵停止工作，经过一定的延时，控制器重新比较压力，并计算控制输出，从而维持恒压供水。
它的系统原理框图如图1所示。
该系统可以同时控制2台水泵，根据不同的场合可以采用不同的运行模式，如单泵运行、一用一补、一工一变、定时换泵等。
2 系统总体方案
系统的硬件和软件采用模块化、标准化设计，并充分考虑系统的扩展能力。
控制器由主控板、显示按键面板和电源板三部分组成。
图2是控制器的结构框图，其工作原理是：首先用户通过显示按键面板设定预设压力和控制器运行的各个功能参数，保存至E2PROM存储器用作掉电存储，位于用户管网端的远传压力表输出的电压或是电流信号经过采样电路转化为数字量，送入单片机与预设压力进行比较，计算并输出模拟控制量和继电器输出状态量。
其中，模拟控制量输出经过变频器控制模块电路送给变频器，用以控制变频器的输出频率；继电器输出状态量经过继电器输出电路送给继电器组，用以控制各个泵工作于工频或是变频状态。
最后单片机把实际压力值、预设压力值、输出频率和各个泵的工作状态送到显示面板，以便用户进行观测和操作。
3 系统单元电路
3．1 主控制器的选择
主控制器选用单片机C8051F410，它是一款完全集成的混合信号片上系统型芯片，其内部还集成了12位高速ADC模块和电流输出型DAC模块，同时硬件实现的SMBus和UART 串行接口，能方便处理器与E2PROM通信和数据串行输出。
C2805lF410还支持JTAG实时仿真和跟踪，能够进行非侵入式(不占用片内资源)的全速在系统调试。
3．2 系统电源电路
该设计采用基于三端稳压芯片TOP221Y的高精度开关稳压电源电路，主电路拓扑结构选用单端反激式直流变换电路，其输出采用两组直流低压电源：主回路为系统的数字电路部分提供5 V直流电源，副回路为系统的模拟部分提供15 V直流电源。
3．3 压力表信号采集与光电隔离电路
位于用户管网的压力传感器监测到的压力信号经过光电隔离电路进行滤波和隔离处理后，进入C8051F-410内部的ADC模块，实现按比例转换，转换为12 b数字量，以供单片机对其信号进行处理和计算。
为了保证输入量与转换量程相称，充分发挥A／D转换器的分辨率，在对压力信号进行A／D转换之前经过光电隔离电路时，就已将外部传入的O～5 V 模拟电压转换为O～2 V模拟电压信号。
电路原理如图3所示。
由图3可见，外部电压信号从IN端口接入，经过隔离和滤波电路，转换为O～2 V电压，从ADC端口送入单片机。
同时在模拟信号采集到单片机系统的过程中，各种干扰信号都会随着被测量信号进入MCU控制系统，这些信号迭加在有用的被测信号上会降低测量的准确度，造成控制系统的不稳定。
以上电路设计便利用线性光耦进行光电之间的相互转换，利用光作为媒介进行信号传输，在电气上使测量系统与现场信号完全隔离，从而实现了电平线性转换且不把现场的电噪声干扰引入到控制系统中。
3．4 控制变频器输出电路
单片机通过内部的电流输出型数／模转换模块(IDAC)，将计算得出的数字量转化为模拟电压输出，其输出电压经过滤波和比例转换处理后用来控制变频器的频率。
同时为了保证单片机IDAC输出电压稳定可靠，不受干扰，外部电路同样采用了光电隔离电路，其电路原理图如图4所示。