基于单片机的恒压供水系统的设计方案
基于单片机（或PLC）控制的变频给水系统的设计
基于单片机(或PLC)控制的变频给水系统的设计摘要随着人们生活质量的提高，人们对水和电的需求越来越大，尤其在我们国家，这个问题日益凸显。
这也影响了城市小区的供水，这对小区供水提出了更高的要求。
目前，居民生活用水和工业用水日益增加。
由于居民日常用水和工业用水会随季节、昼夜等变化而随之发生变化，如采取传统的供水方式不仅影响生活也不利于资源的优化配置。
传统的供水系统已经不能满足人们的需求，可采用变频恒压供水方式来代替传统的供水系统，以达到供水稳定，满足人们需求，合理优化分配等目的。
根据这个需求，设计了基于PLC的变频恒压供水系统，此系统采用闭环控制，主要结构包括：PLC控制器，变频器，水泵机组，液位传感器，压力传感器及上位机监控系统。
PLC是本设计的控制核心，将压力传感器的信号和管压力设定值进行比较，并将处理结果传递给变频器，由变频器控制水泵电机的转速，从而使管网压力与设定压力保持恒定。
另外此次设计选用组态王软件对整个系统运行状态，报警信号等进行监控，对相关信息进行记录，提高了系统的稳定性。
以变频器为核心结合PLC组成的控制系统具有可靠性高，抗干扰能力强，组合灵活，编程简单，维修方便和低成本低能耗等诸多特点。
用该系统进行供水可以提高供水系统的稳定性和可靠性，方便实现供水系统的集中管理和监控；同时系统具有良好的节能性，这在能量日益紧缺的今天尤为重要，所以研究设计系统，对于调高企业效率以及人民生活水平、降低能耗等方面具有重要的现实意义。
关键词：PLC；变频器；恒压供水；组态Frequency Conversion Water Supply System ControlDesign Based on PLCAbstractAs the improvement of people's quality of life, the demand for water and electricity is growing, especially this issue has become increasingly prominent in our country.This is a higher residential water demands because,which has affected the water supply of city district. Today, the problem of living water and industrial water is increaing.Because of some factors which affect water supply,it not only has an effect on living of people but also wasts resource.So the traditional water supply system has been unable to meet people's needs,we could adopt constant pressure water supply to meet these demands,then achieve optimize allocation purposes.According to this demand, constant pressure water supply system was designed which been based on PLC.This system adopts a closed-loop control of which the main structure includes: PLC controller, inverter, water pumps, level sensors, pressure sensors and PC control system.PLC is the core of the design.We compare the signal of the pressure sensor with pressure setting of the tube,then the result is been transmitted to the invert.The invert control the speed of pump motor to maintain constantly the pipe network pressure and set pressure.Furthermore,the design selected Configuration software to monitor running and alarm signals and record relevant information to improve the stability of the system.The system which contain the invert and PLC is with high reliability,flexible,handy and cheap.This is particularly important for increasingly scarce energy. It has important practically significance of the design system for increasing business efficiency,improving people's living standards, and reducing energy consumption.Keywords:PLC; inverter; constant pressure water supply system;configuration目录摘要 (I)ABSTRACT (II)第1章前言 (1)1.1 变频恒压供水系统简介及节能原理 (1)1.1.1 变频恒压供水系统： (1)1.1.2 恒压供水系统的节能原理 (1)1.2 变频恒压供水系统的国内外研究现状 (2)1.3 变频恒压供水系统特点 (2)1.4 本课题要完成的工作及预期目标 (3)第2章供水系统设计 (5)2.1 系统的控制方案拟定 (5)2.2 供水系统组成 (6)2.3 系统硬件设计 (8)2.4 电气主电路设计 (8)2.5 供水系统工作过程 (9)第3章电气控制系统硬件的介绍及选型 (12)3.1 PLC选型 (12)3.1.1 PLC的介绍 (12)3.1.2 PLC的选型 (12)3.2 水泵电机的选择 (15)3.3 变频器的原理及选型 (15)3.3.1 变频器的调速原理 (15)3.3.2 变频器的介绍 (16)3.3.3 变频器的型号选择 (17)3.2.4 传感器的选型 (18)第4章控制系统方案设计 (20)4.1 硬件方案设计设计 (20)4.1.1 PLC外围电路 (20)4.1.2 MicroMaster440外围接线 (22)4.2 系统程序设计 (24)4.2.1 恒压供水系统主程序设计 (24)4.2.2 中断程序设计 (27)4.2.3 子程序设计 (29)4.3 中间寄存器说明 (30)第5章方案的最终调试及仿真 (32)5.1 系统组态仿真 (32)5.1.1 组态介绍 (32)5.1.2 组态软件与PLC通讯调试 (32)5.1.3 组态数据库说明 (33)5.1.4 制作恒压供水系统监控画面 (34)5.2 程序仿真 (37)5.2.1 软件介绍 (37)5.2.2 程序输入 (38)5.2.3 程序仿真 (39)第6章结论 (41)致谢 (43)附录：主程序 (44)页码不对第1章前言1.1 变频恒压供水系统简介及节能原理1.1.1 变频恒压供水系统城市供水系统是城市总体规划的组成部分，城市供水系统又水源，输水管道，水厂和配水网组成。
【精品完整版】基于单片机恒压供水系统的设计(本科毕业论文)
目录中文摘要 (1)中文摘要 (2)1 绪论 (3)1.1 课题研究的目的与意义 (3)1.2 国内外发展的状况 (3)1.3 变频供水系统应用范围 (5)1.4 恒压供水的实现 (5)2 变频调速系统能耗分析 (7)2.1 供水系统分析 (7)2.2 变频调速恒压供水工况与能耗机理分析 (8)3 系统结构与设备选型 (11)3.1 系统总体设计 (11)3.2 变频调速 (11)3.3 单片机 (16)3.4 控制算法 (17)4 系统硬件设计 (20)4.1 系统工作过程说明 (20)4.2 变频器部分硬件设计 (21)4.3 单片机部分硬件设计 (23)5 系统软件设计 (29)5.1 主程序流程 (29)5.2 继电器动作控制流程 (30)5.3 PID控制流程 (31)结论 (33)致谢 (34)参考文献 (35)附录1 (36)附录2 (37)单片机恒压供水系统的设计摘要：建设节约型社会，合理开发、节约利用和有效保护水资源是一项艰巨任务。
根据居民用水时间集中，用水量变化较大的特点，因此居民原供水系统存在了耗能高，可靠性低，水资源浪费严重，管网系统待完善的问题。
提出利用压力反馈，PID控制，配以变频器、单片机、压力传感器等，根据管网的压力，通过变频器控制水泵的转速，从而使管网中的压力始终保持在合适的范围。
从而解决因楼层太高而导致压力不足及小流量时能耗大的问题。
另外水泵耗电功率与电机转速的三次方成正比关系，所以水泵调速运行的节能效果非常明显，平均耗电量较通常供水方式节省近四成。
结合使用可编程控制器，可实现主泵变频，副泵软启动，具有短路保护、过流保护功能，工作稳定可靠，电机的使用寿命大大延长。
关键字：恒压变频供水，单片机，差压供水，自动控制The Design base on MCU for pressure watersupply systemAbstract：Building the conservation-oriented society, the reasonable development, saves and the effective protecting water resources is an arduous task. According tothe users water used time and the water consumption changing characteristic,so the resident original water supply system has many problems. E.g. theexistence cost to be high, the reliability is low, the water resources waste, andthe pipe network system need consummation. Through the way of usingpressure feedback, PID control, together with the converter, microcontroller,pressure sensors, etc, according to the network management pressure, controlwater pump rotational speed through the inverter. So that the pressure in thepipe network is always maintained at a appropriate scope. Through this way,we solve the problem that the high floor case inadequate pressure and energyconsumption high when the flow is low.Moreover the water pump consumes the electric power and the electric machinery rotational speed is proportional three cubed the relations,therefore the water pump velocity modulation gets an obvious energyconservation effect. The average power consumption saves 40% than usualwater supply bination of relays, it can achieve the main pumpfrequency adjust, the deputy pump soft start, with the function of shortcircuit protection and over current protection.It is stable and reliable furthermore greatly extend the life of the motor.Key words: Constant pressure frequency conversion water supply, SCM, differential pressure water supply, automatic control1 绪论1.1 课题研究的目的与意义随着高层建筑层数的不断加高，高层居民经常出现用水难问题。
基于单片机的恒压供水控制器设计-毕业论文
---文档均为word文档，下载后可直接编辑使用亦可打印---要随着我国现代化的进程不断加快，城市居民生活水平不断提高，随之而来的是房屋的翻新和重建，但建筑层数的不断增高，使得供水所需压力不断提高，若建筑设计时对压力判断不足，会导致供水时无法供应到高楼层，给人们的正常生活带来极大的不便利。
本文在充分了解恒压供水发展由来，国内外变频器发展历史及研究现状，以及国内常用的几款控制器的基础上，确定了以单片机与变频器结合的方式实现恒压供水，其中主控制部分的控制核心单片机选用AT89S52型单片机，其内部具有PID自整定程序可对检测回来的压力信号进行自动调整；在此基础上并对外接模块进行设计和芯片选择：压力转换模块其选用TLC549作为核心芯片、输出模块选用TLC5620芯片、驱动模块采用ULN2803芯片、键盘显示模块采用ZLG7290B芯片、存储模块采用X5045芯片、通讯模块采用MAX232芯片。
本次设计的恒压供水控制器将选用单片机与变频器相互结合的方式，由于单片机本身的特性，因此具有价格便宜，编程方便的特点。
加之变频控制器本身具有的节能、实时调节、延长寿命的优点，使得本次的设计更加具有现实意义。
关键词：单片机；恒压供水系统；PID控制；变频调速Constant pressure water supply controller design based on single chipmicrocomputerAbstractWith the accelerating the process of modernization in our country and city residents living standards improve, followed by the renovation and reconstruction of the building, but the increasing construction layer, make the water pressure increasing, when building design judgment to pressure is insufficient, can lead to water supply when unable to supply to the upper floor, to people's normal life brings great convenience.Based on fully understand the development origin, constant pressure water supply inverter development history and research status at home and abroad, and domestic commonly used a few controller, on the basis of preliminary established with combination of single-chip microcomputer and converter to realize constant pressure water supply, the main control part choose type AT89S52 single chip microcomputer control core of the single chip microcomputer, the internal PID self-tuning procedure can be automatically adjusts for the detection of the pressure signal back;On this basis and external modules such as: pressure conversion module selection of its eight bits as the core chip, the output module TLC5620 ULN2803, keyboard display module, drive module USES the ZLG7290B X5045, communication module, storage module USES a design using MAX232, etc.The design of constant pressure water supply controller will choose mutual combination of single-chip microcomputer and converter, due to the characteristics of the micro-controller itself, so it is cheap, convenient bined with frequency conversion controller itself has the advantages of energy saving, real-time adjustment, prolong life, makes the design more realistic.Key Words：Single chip microcomputer；Constant-pressure Water Supply；PID Control；Variable Frequency Speed Regulation目录摘要 (I)Abstract ...................................................................................................................................... I I 引言 (1)1 绪论 (2)1.1 恒压供水背景及意义 (2)1.2 国内外研究现状 (2)1.3 本文主要研究内容 (3)2 恒压供水节能原理及设计方案 (5)2.1 变频恒压供水系统节能原理 (5)2.2 设计方案及要求 (7)2.3 系统结构 (8)2.4 系统原理 (10)3 恒压供水控制器硬件设计 (12)3.1 硬件电路总体设计 (12)3.2 晶振与复位模块 (12)3.3 键盘显示模块 (14)3.4 模拟量输入模块 (16)3.5 模拟量输出模块 (18)3.6 开关量输出模块 (19)3.7 参数记忆模块 (21)3.8 数字量输入模块 (22)3.9 ISP下载模块 (23)3.10 稳压电源模块 (26)4 恒压供水控制器软件设计 (28)4.1 PID控制算法 (28)4.2 水泵切换条件分析 (30)4.3 程序流程 (33)设计总结 (37)参考文献 (38)附录A 附录内容名称 (39)致谢 (40)引言在城市建设飞速发展的今天，人们对住房的要求条件越来越高，楼房层数的不断提高，使得供水难度不断加大，住户用水难的问题不断发生对人们的生活带来了接连不断的麻烦。
单片机控制的恒压供水装置设计
基于单片机控制的恒压供水装置设计方勇安庆师范学院安徽安庆 080506003指导老师：吴文进摘要：针对供水系统水泵多、水泵工作方式多, 要求供水压力稳定等特点, 设计了一种新型恒压变频供水自动控制系统。
该系统是以AT89C51 单片机和变频器为核心, 采用改进的PID 算法，通过单片机在LCD1602上显示变频器的频率、日期和水的压力等。
本文分析了系统的工作原理和工作过程, 给出了硬件框图及控制算法实现流程图, 着重说明了PID 算法在单片机上的实现方法, 同时阐述了系统的工作特点, 实践证明这是一种经济实用的先进控制技术。
关键词：单片机; 变频器; PID 算法; 供水控制系统；LCD屏1. 引言高楼供水是给水排水工程的重要组成部分, 与人民生活、生产活动、消防安全保障密切相关。
随着人们生活水平的提高、高层建筑的快速发展, 高楼供水系统的应用越来越多。
供水系统的供水水压会随着管路的加长而逐渐减弱, 生活区用水, 一天内不同时段的用水量具有明显的差异, 昼夜负荷变化大, 供水量不固定, 不能满足用户及消防安全保障的需要; 要解决高层建筑的供水和生活区供水问题, 就要解决压力不断减弱和不稳定问题。
目前通常采用的方法是在供水管网的用户端进行二次加压。
二次加压有组合泵供水、气压供水、调节阀门供水、高位水塔供水等多种方式。
在这些供水方式中, 常因供水拖动电机一直高速运行而造成了较大的能量损耗。
为了解决高楼供水水压不稳及节能等问题, 我们设计了基于AT89C51单片机的变频调速恒压供水系统。
该系统是根据用户用水量的变化, 经单片机运算并与给定参数进行比较, 随时调节水泵电机转速和水泵开启台数, 从而调节供水量, 实现恒压变流量供水。
且该系统具有电动机缺相或过载保护功能, 当电动机发生缺相或过载现象时, 系统及时启动保护装置, 避免电动机烧毁等故障发生。
2. 控制系统原理及硬件电路部分2.1 恒压供水系统的控制原理根据恒压供水系统的工作要求，其控制系统结构示意图如图1 所示。
单片机在高楼恒压供水系统中的应用设计
单片机在楼房恒压供水体系中的运用描绘这些年跟着科技的飞速开展，单片机的运用正在不断地走向深化，一同股动传统操控检测的更新。
当时对楼房恒压供水操控的研讨以及已开发的体系各有所长。
跟着微机技能及变频技能的开展，设备简略、投资少、牢靠性高、抗搅扰才干强、节能高效的操控体系将是楼房恒压供水体系研讨的方向。
介绍了用AT89C51单片机操控的变频调速楼房恒压供水体系，给出了体系的硬件布局及单片机操控程序框图。
在体系中，AT89C51CPU发作三相沟通调频操控信号，经驱动后，输送到逆变主桥路，完结恒压调速。
1序言供水体系的动力，通常优先选用布局简略、作业牢靠、价格低廉的三相鼠笼式异步电动机。
体系中，水的流出量是随用户用水需求改动而改动的，传统的操控办法是调理风门。
跟着电子技能、沟通调速技能的不断完善和核算机技能的敏捷开展，变频调速办法在楼房恒压供水操控体系得以运用，这不只大大进步了体系的主动化程度，而且也有用地处置了这一疑问，削减了动力糟蹋。
这些年，跟着居民区的不断扩建与改造，楼房层数的不断加高，中国居民用水难疑问越来越杰出，格外是高层修建居民，原有的自来水管网的压力呈现缺少，大有些地区遍及存在着用水高峰期高层供不上水，高层居民常常呈现用水难疑问，给日子带来极大的不便利，格外在大城市这类疑问格外杰出。
关于上述疑问，本描绘选用单片机与变频调速相结合起来完结楼房恒压供水，该操控器是以管网水压为设定参数，经过操控变频器的输出频率然后主动调理水泵电机的转速，完结管网水压的闭环调理(PID)，使供水体系主动恒稳于设定的压力值。
即用水量添加时，频率升高，水泵转速加速，供水量相应增大，当用水量超越一台泵的供水量时，经过操控器加泵;用水量削减时，频率下降，水泵转速减慢，供水量也相应减小。
也便是依据用水量的巨细，由供水操控器操控水泵数量以及变频器对水泵的调速，来完结恒压供水。
一同到达供水功率的意图“用多少水，供多少水”。
选用该供水体系不需缔造高位水箱，水塔，水质无二次污染，是一种抱负的现代化修建供水计划。
基于51单片机恒压供水系统设计
基于51单片机恒压供水系统设计
一、系统简述
恒压供水系统是一种具有自动补偿压力控制功能的水泵控制器，用于
控制水泵的工作速率，以维持供水管路内的压力。
采用51单片机，通过
设计流程和控制算法来控制水泵，以实现压力恒定的目的。
二、系统构成
系统主要构成有51单片机，水泵，传感器，水流计量单元，按钮，
显示器，电源等部件。
1、51单片机：用于编写和执行控制算法，实现控制水泵的功能。
2、水泵：它由电机和泵头组成，作用是提供压力，从而实现系统的
恒压功能。
3、传感器：它能够检测水管内的压力，并将它转换为一个电压信号，传输给51单片机。
4、水流计量单元：它能够检测水流的大小，并将它转换为一个电压
信号，传输给51单片机。
5、按钮：用于开启和关闭系统。
6、显示器：用于显示系统的压力、流量等数据。
7、电源：供给单片机和水泵所需要的电源。
三、系统工作原理
系统的工作原理即用51单片机根据传感器所反馈的水管内压力数据以及水流变化，来控制水泵的速率。
当压力数据低于设定值时，51单片机会驱动水泵加快运行速度，以使压力增加；当压力数据高于设定值时，51单片机会驱动水泵减慢运行速度，以使压力减少。
基于单片机的恒压供水系统设计
基于单片机的恒压供水系统设计
恒压供水系统是一种常见的水泵控制系统，主要用于保持用户端的水
压稳定。
在本文中，将介绍基于单片机的恒压供水系统的设计。
恒压供水系统的基本原理是通过控制水泵的启停和转速，以保持用户
端的水压恒定不变。
系统的设计主要包括传感器的选择与连接、单片机的
编程、驱动电路的设计等。
首先，选择和连接传感器。
恒压供水系统中最关键的传感器是压力传
感器和流量传感器。
压力传感器用于测量用户端的压力大小，而流量传感
器则用于计算水泵的工作流量。
这两个传感器应该能够与单片机进行连接
并传输数据。
其次，进行单片机的编程。
单片机可以根据传感器测得的数据，通过
控制水泵的启停和转速，以实现恒定的水压。
编程的关键是根据实际需求
确定水泵的工作状态和转速，并实现相应的控制逻辑。
例如，当水压低于
设定值时，单片机可以启动水泵并逐渐增加转速；当水压达到设定值时，
单片机可以停止水泵或者降低转速。
最后，进行驱动电路的设计。
水泵通常需要较大的电流和电压来工作，因此需要设计适当的驱动电路。
这个电路应该能够与单片机进行连接，并
根据单片机的控制信号提供所需的电流和电压给水泵。
在整个系统设计中，还需要考虑到系统的可靠性和安全性。
例如，可
以设置安全开关来监测水泵的状态，当水泵出现故障时及时停止供水，避
免水泵过热或水压过高等问题。
同时，还可以设置报警装置来提醒用户系
统的异常情况。
基于单片机的恒压供水控制系统设计
图书分类号：密级：毕业设计(论文)基于单片机的恒压供水控制系统设计Design of constant pressure water supply system based on SCM学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。
除文中已经注明引用或参考的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品或成果。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标注。
本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。
论文作者签名: 日期：年月日学位论文版权协议书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，即：本校学生在学习期间所完成的学位论文的知识产权归所拥有。
有权保留并向国家有关部门或机构送交学位论文的纸本复印件和电子文档拷贝，允许论文被查阅和借阅。
可以公布学位论文的全部或部分内容，可以将本学位论文的全部或部分内容提交至各类数据库进行发布和检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
论文作者签名：导师签名：日期：年月日日期：年月日摘要在当今社会，水资源变的越来越重要了，工业，农业，生活上都需要用水。
在居民用水中浪费现象是随处可见的。
为此在节约用水方面，必须得做一些相应的改变。
目前随着恒压变频供水系统的产生，就可以利用这一系统来解决在实际生活中因为供水问题而造成的能耗问题。
而且这种变频调速恒压供水在现实生活中得到了广泛的运用。
本次设计中设计的恒压供水系统是以单片机为主要控制芯片来控制整个系统的，在这里选择的单片机的型号是AT89C51。
单片机具有成本低，效率高的特点。
在这里单片机通过压力传感器将水压的大小通过A/D转换器转换成数字信号传入单片机中，然后将其通过单片机的控制器经过D/A转换器转换成模拟信号,同时通过变频器从而控制电动机的转速，最后实现恒压供水的功能。
关键词恒压变频供水系统；单片机；自动化AbstractIn today's society, water resource is becoming more and more important.Industry, agriculture,and our life needs water. We found in the residents of water, there is a serious waste phenomenon. In order to achieve this goal, we have to make some corresponding changes. But with the constant pressure water supply system, we can use this system to solve the problem of energy consumption in real life because of supply problems caused by. And this kind of frequency conversion constant pressure water supply has been widely used in real life.The design in the design of constant pressure water supply system based on single chip microcomputer as main control chip to control the whole system, choose here model is AT89C51 single chip microcomputer. The characteristics of the MCU with low cost and high efficiency. Here MCU through the pressure sensor, the size of the pressure through A/D converter converts digital signals into single chip microcomputer, then by single chip microcomputer controller through D/A converter converts analog signals to control the speed of the motor, finally realize the function of water pressure constant pressure control.Keywords Constant pressure Frequency conversion control system MCU automation目录1 绪论 (1)1.1恒压供水系统的提出的背景及其意义 (1)1.2传统供水方式 (1)1.2.1恒速泵直接供水方式 (1)1.2.2水塔/水箱的供水方式 (3)1.2.3气压供水方式 (3)1.3变频恒压供水系统主要特点 (3)1.4变频器调速恒压系统的发展 (4)1.5恒压供水设备的主要应用场合 (4)2 恒压供水系统 (6)2.1变频调速的基本原理 (6)2.2闭环控制............................................ 错误！未定义书签。
基于单片机的恒压供水系统的设计方案
基于单片机的恒压供水系统的设计方案摘要近年来，随着城市居民区的不断扩建与改造，楼房层数的不断加高，我国居民用水难的问题越来越突出，原有的自来水管网的压力出现了不足，用水困难给活带来极大不便。
为解决上述问题，本文研制了交流变频恒压供水控制器。
该控制器是以A T89C51为核心，并与变频器、压力传感器等器件有机结合起来，构成了变频恒压供水系统。
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来自动调节水泵电机的转速，并根据用水量的大小由单片机控制水泵数及变频器对的调速，实现管网水压的闭环调节，即恒压供水。
关键字：恒压变频供水、单片机、A T89C511.1本设计的背景：本设计为广州高级技工学院综合楼恒压供水的设计。
1.2本设计的优点包括：（1）设备投资少，可靠性高，抗干扰能力强，占地面积小。
(2)系统采用变频器对电机进行调速，调速范围宽，频率可以在低于或高于工频频率的范围内调节，从几赫兹到几百赫兹，具有很宽的调速范围。
(3)由于调速过程中转差率很小，转差率小，损耗小，效率高，所以节约电能。
水压的稳定还可减少对管网的冲击，提高供水的稳定性和质量。
另外该系统还可以推广到管道输油等方面。
(4)采用单片机控制，变频调速系统采用闭环控制，可得到很高的控制精度。
1.3 本设计的主要内容：本设计是关于基于单片机的恒压供水系统的设计，具体阐述了以下几个方面：1)系统方案阐述2）单片机选择；3）变频器的选择；4）控制方式的选择；5）硬件电路的设计，包括：A）看门狗复位电路，B）时钟电路C）A/D 和D/A 电路，D）供电电路E）LED 显示电路F）反馈检测电路G)控制输入/输出电路2、本设计总体方案2.1.系统的组成：有传感器、变频器、控制器、三个水泵电机及相关电器电气控制设备集成而成。
2.2系统的工作原理为保证充足的水量供应，本系统采用三台水泵构成的供水控制系统，具备同时控制三台水泵的功能，根据不同场合、不同需要可以采取三台水泵同时运行、二台水泵同时运行、一台运行一台备用、一台运行二台备用、定时换泵等多种工作方式。
单片机控制的恒压无塔供水系统的设计
１Ｉ 高压 力传感 器 高压力传 感器是利用压阻效应 原理 ，采用半导 体集成电路工艺及
ｌ ） 宽的正脉 冲信号 。 是否转换 完毕 ，根 据Ｅ Ｃ （ｎ Ｘｓ ＠ Ｏ 信号 来判断 当 ＥＣ Ｏ 变为高 电平 时 ，令Ｏ 为高 电平 ，这样转换 的数据 就输 出给 单片 Ｅ
机。
９＿ 肛 煞 ２ ９ ０ ｏ 年第 １期 ２
技 术 创 新
单 片 机 控 制 的恒 压 无 塔 供 水 系统 的设 计
荣 雪 琴
（苏 州 工 业 职 业 技 术 学 院 电 子 工 程 系
摘 要 本文介 绍了一种采用单 片机技术和 雯频调 速技术控制 的智 能化供水控制 系统 ，该 系统以单 片机Ａ ９ ５ 核 心，结合传 Ｔ８Ｓ ２ 感器和变频 器实现 对供水 管内的水压保持恒定的作 用 该 系统具有工作可靠、结构简单、易于调试和扩展 、节能环保等优点
１ 系统 组 成 与 原 理
压范喇是０ ５ — Ｖ，若信号太小 ，必须进 行放大 ；输入的模拟 量在 转换 过程中应 该保持 不变，如模拟 量变化 太快 ，则需在输 入前增 Ｊ 采样保 Ｊ ｕ 持电路 地址 输入和控 制线 ：４ ， 条。Ａ Ｅ Ｌ 为地 址锁存 允许输入线 ，
高电平有效 当Ａ Ｅ Ｌ 线为高电平时 ，地址锁存 与译码器将Ａ、 ｃ Ｂ、 三
必须山外 界提供 ，通常使用频 率为５０ Ｈ 。Ｖ Ｅ （ ） Ｒ Ｆ一） ０ Ｋ Ｚ Ｒ Ｆ ＋ ，Ｖ Ｅ （ 为参考 电压输 入 Ｖ Ｃ ５ 电 源 ；Ｇ Ｄ Ｃ ：＋ Ｖ Ｎ ：地 ⑧ Ａ ａ麒 应 用说 Ｄ
本 系统主要 由传 感器 、单片机 、运算放大 电路 、 ， 转换 电路 、 ＡＤ ＤＡ ／ 转换 电路和显示系统等组成 ，其框图如图ｌ 示。 所
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基于单片机的恒压供水系统的设计方案摘要近年来，随着城市居民区的不断扩建与改造，楼房层数的不断加高，我国居民用水难的问题越来越突出，原有的自来水管网的压力出现了不足，用水困难给活带来极大不便。
为解决上述问题，本文研制了交流变频恒压供水控制器。
该控制器是以A T89C51为核心，并与变频器、压力传感器等器件有机结合起来，构成了变频恒压供水系统。
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来自动调节水泵电机的转速，并根据用水量的大小由单片机控制水泵数及变频器对的调速，实现管网水压的闭环调节，即恒压供水。
关键字：恒压变频供水、单片机、A T89C511.1本设计的背景：本设计为广州高级技工学院综合楼恒压供水的设计。
1.2本设计的优点包括：（1）设备投资少，可靠性高，抗干扰能力强，占地面积小。
(2)系统采用变频器对电机进行调速，调速范围宽，频率可以在低于或高于工频频率的范围内调节，从几赫兹到几百赫兹，具有很宽的调速范围。
(3)由于调速过程中转差率很小，转差率小，损耗小，效率高，所以节约电能。
水压的稳定还可减少对管网的冲击，提高供水的稳定性和质量。
另外该系统还可以推广到管道输油等方面。
(4)采用单片机控制，变频调速系统采用闭环控制，可得到很高的控制精度。
1.3 本设计的主要内容：本设计是关于基于单片机的恒压供水系统的设计，具体阐述了以下几个方面：1)系统方案阐述2）单片机选择；3）变频器的选择；4）控制方式的选择；5）硬件电路的设计，包括：A）看门狗复位电路，B）时钟电路C）A/D 和D/A 电路，D）供电电路E）LED 显示电路F）反馈检测电路G)控制输入/输出电路2、本设计总体方案2.1.系统的组成：有传感器、变频器、控制器、三个水泵电机及相关电器电气控制设备集成而成。
2.2系统的工作原理为保证充足的水量供应，本系统采用三台水泵构成的供水控制系统，具备同时控制三台水泵的功能，根据不同场合、不同需要可以采取三台水泵同时运行、二台水泵同时运行、一台运行一台备用、一台运行二台备用、定时换泵等多种工作方式。
水泵电机全部软起动，以先起先停为原则；具有变频器频率显示和实时压力显示；变频器故障、远传表故障或欠压超时和水位报警指示：可设定上限保护压力；可设定PID上升和下降周期及跟踪周期；可设定泵的上电工作顺序。
2.3控制方案本设计通过传感器检测水压信号，经A/D转换成数字量，输入给单片机，与给定压力值进行比较，按PID控制算法对差值进行运算，将运算结果输出给变频器，由变频器改变水泵电机的转速，达到恒压供水的目的。
在实供水系统有三台水泵，各水泵的投入的切换既可以自动控制，也可以手动种植。
为延长水泵的使用寿命，水泵电机全部实行软启动切遵循“先进先出”原则，也就是先启动者先停的原则。
该系统以1台变频器控制三台水泵，其工作过程：设三台泵分别为1号泵、2号泵、3号泵，系统工作时，先由变频器1号泵运行，当工作达到50HZ，而压力仍达不到要求时，则1号泵切换成工作频率运行，接着变频器启动2号泵，供水系统处于“1工1边”的运行状态。
当变频器又达到50HZ上限频率而压力仍不足时，将2号泵也切换成工频运行，再由变频器启动3号泵，使供水系统处于“2工1变”的运行状态。
如变频器的工作频率已经降到下限频率（30HZ），而压力仍偏高时，则切除1号泵；如变频器的工作频率又下降到下限频率，而压力还是品高，则令2号泵也停机，此时只有变频器直接带动3号泵变频工作，是供水管网压力保持恒定。
2.4系统的控制原理：变频恒压供水控制器以单片机为核心，在水泵的出水管道上安装一个压力传感器，用于检测管道压力，并把出口压力变成0--5V的模拟信号，送到单片机系统的A/D转换输入端，再经A/D转换变成相应的数字信号，送入单片机进行数据处理。
单片经运算后与设定的压力进行比较，得出偏差值，再经PID调节得出控制参数，经D/A 转换变成0—5V的模拟信号，送入变频器中，以控制其输出频率的大小，以此改变水泵的电机转速，从而达到控制管道压力的目的。
当实际管道压力小于给定压力时，变频器输出频率升高，电机转速加快，管道压力升高；反之，频率降低，电机转速减小，管道压力降低。
其变过程可以表示如下：检测压力（下降）――控制器输出（上升）――变频器频率（上升）――电机转速（上升），反之相反，最终达到恒压。
2.5工作模式：供水系统有三台水泵，各水泵的投入的切换既可以自动控制，也可以手动种植。
为延长水泵的使用寿命，水泵电机全部实行软启动切遵循“先进先出”原则，也就是先启动者先停的原则。
该系统以1台变频器控制三台水泵，其工作过程：设三台泵分别为1号泵、2号泵、3号泵，系统工作时，先由变频器1号泵运行，当工作达到50HZ，而压力仍达不到要求时，则1号泵切换成工作频率运行，接着变频器启动2号泵，供水系统处于“1工1边”的运行状态。
当变频器又达到50HZ上限频率而压力仍不足时，将2号泵也切换成工频运行，再由变频器启动3号泵，使供水系统处于“2工1变”的运行状态。
如变频器的工作频率已经降到下限频率（30HZ），而压力仍偏高时，则切除1号泵；如变频器的工作频率又下降到下限频率，而压力还是品高，则令2号泵也停机，此时只有变频器直接带动3号泵变频工作，是供水管网压力保持恒定。
3 .设备的介绍3.1单片机：单片机是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计时器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D 转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域的广泛应用。
3.2单片机的选择根据初步设计方案的分析，设计这样一个应用系统，可以选择带有EPROM 的单片机，应用程序直接存储在片内，不用在外部扩展程序存储器，电路可以简化。
INTEL 公司的8051 和8751 芯片均可选用。
还有其他与MCS-51 系列相兼容的芯片例如ATMEL 公司生产的AT89CXX 系列单片机。
AT89CXX 系列与MCS-51 系列单片机相比具有片内程序存储器采用闪速存储器，使程序的写入更加方便的优势。
为此，我们选用A T89C51 单片机。
该芯片的功能与MCS-51 系列单片机完全兼容，并且还有程序加密等功能，相比而言更加实用。
AT89C51的最小系统电路如图2所示。
3.3AT89C51单片机特性：·与MCS-51 兼容·4K字节可编程FLASH存储器·寿命：1000写/擦循环·数据保留时间：10年·全静态工作：0Hz-24MHz·三级程序存储器锁定·128×8位内部RAM·32可编程I/O线·两个16位定时器/计数器·5个中断源·可编程串行通道·低功耗的闲置和掉电模式·片内振荡器和时钟电路3.4变频器的选用：根据控制功能可将通用变频器分为三种类型：普通功能型V/F 控制变频器、具有转矩控制功能的高性能型V/F 控制变频器（也称无跳闸变频器）和矢量控制高性能型变频器。
变频器类型的选择要根据负载的要求进行。
对于风机、泵类等平方转矩，低速下负载转矩较小，通常可选择普通功能型的变频器。
对于恒转矩类负载或有较高静态转速精度要求的机械采用具有转矩控制功能的高功能型变频器则是比较理想的。
因为这种变频器低速转矩大，静态机械特性硬度大，不怕负载冲击，具有挖土机特性。
为了实现大调速比的恒转矩调速，常采用加大变频器容量的办法。
对于要求精度高、动态性能好、响应快的生产机械（如造纸机械、轧钢机等），应采用矢量控制高功能型通用变频器。
3.5压力传感器：压力传感器是工业实践中最为常用的一种传感器，一般普通压力传感器的输出为模拟信号，模拟信号是指信息参数在给定范围内表现为连续的信号。
或在一段连续的时间间隔内，其代表信息的特征量可以在任意瞬间呈现为任意数值的信号。
[2]而我们通常使用的压力传感器主要是利用压电效应制造而成的，这样的传感器也称为压电传感器PTJ206压力传感器运用:广泛用于工业设备、水利、化工、医疗、电力、管道水压力,供水系统,供油系统空调、金刚石压机、冶金、车辆制动、楼宇供水、恒压供水等压力测量与控制量程: 0～0.6～150(MPa)综合精度: 0.2%FS、0.5%FS、1.0%FS输出信号: 4～20mA(二线制)、0～5V、1～5V、0～10V(三线制)供电电压: 24DCV(9～36DCV)介质温度: -20～85℃环境温度: 常温(-20～85℃)负载电阻: 电流输出型：最大800Ω；电压输出型：大于50KΩ绝缘电阻: 大于2000MΩ (100VDC密封等级: IP65长期稳定性能: 0.1%FS/年振动影响: 在机械振动频率20Hz～1000Hz内，输出变化小于0.1%FS电气接口(信号接口): 贺斯曼接头/防干扰接头机械连接(螺纹接口): 1/2-20UNF、M14×1.5、M20×1.5、M22×1.5等，其它螺纹可依据客户要求设计。
4、系统硬件设计4.1系统设计的硬件框图如下：4.2本系统硬件主要由复位电路、时钟电路、A/D转换器、D/A转换器、显示电路、电源电路、运算放大电路、反馈检测电路、控制输入/输出电路九部分组成。
各模块功能如下：4.3各电路功能简介A/D转换器的功能就是把水管的压力信号经压力传感器把0-5v的模拟信号转换成数字信号D/A转换器的功能是把实际水压与设定压力之差经过单片机处理后输出的数据转换成模拟的电压信号，用以控制变频器的输出功率，从而控制点击的转速，最终达到控制水压的母的。
显示系统用于系统的工作状态。
如设定的水压值、实际水压值、缺水和漏水报警等。
供电电路就是为了控制系统的正常工作提供电能。
看门狗电路用于提高系统的抗干扰能力，并对系统进行实时监测。
运算放大电路将压力传感器输出的电流信号进行放大，提高其线性度。
时钟电路为各电路提供时钟信号5.硬件电路的设计5.1复位电路：复位电路，就是利用它把电路恢复到起始状态。
就像计算器的清零按钮的作用一样，当你进行完了一个题目的计算后肯定是要清零的是吧！或者你输入错误，计算失误时都要进行清零操作。
以便回到原始状态，重新进行计算。
和计算器清零按钮有所不同的是，复位电路启动的手段有所不同。
一是在给电路通电时马上进行复位操作；二是在必要时可以由手动操作；三是根据程序或者电路运行的需要自动地进行。
复位电路都是比较简单的大都是只有电阻和电容组合就可以办到了。
再复杂点就有三极管等等配合程序来进行了目前为止，单片机复位电路主要有四种类型：（1）微分型复位电路；（2）积分型复位电路；（3）比较器型复位电路；（4）看门狗型复位电路。