【正文】 基于單片機(jī)的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要： 本設(shè)計(jì)是在深入研究當(dāng)前多種恒壓供水方案的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地提出“定頻副電機(jī) +變頻 主電機(jī) +低端 MCU”的低成本高效能恒壓供水方案。設(shè)計(jì)通過控制變頻器的輸出頻率從而自動調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié) (PID)，使供水系統(tǒng)自動恒穩(wěn)于設(shè)定的壓力值。用戶可以自行設(shè)定水管中的水壓，低功耗低噪音高性能高壽命的特點(diǎn)使得本設(shè)計(jì)在同類產(chǎn)品中脫穎而出。使用 Keil C 和 Proteus 等先進(jìn) EDA 軟件進(jìn)行了高效率地設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和仿真驗(yàn)證。 關(guān)鍵詞： 恒壓，高效率，水泵轉(zhuǎn)速 , 變頻器 目 錄 1 前言 ................................................................. 1 設(shè)計(jì)背景 .................................................................................................................. 1 設(shè)計(jì)目標(biāo) .................................................................................................................. 2 實(shí)施計(jì)劃 .................................................................................................................. 2 2 總體方案設(shè)計(jì) ......................................................... 3 方案比較 .................................................................................................................. 3 方案一 ............................................................................................................ 3 方案二 ............................................................................................................ 3 方案三 ............................................................................................................ 4 方案論證 .................................................................................................................. 5 方案選擇 .................................................................................................................. 6 3 單元模塊設(shè)計(jì) ......................................................... 7 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì) .......................................................................... 7 水管壓力測量模塊 ........................................................................................ 7 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)及與器件選擇 ........................................................................ 8 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) ............................................................................................ 8 按鍵接口模塊設(shè)計(jì) ........................................................................................ 9 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 .............................................................................................. 10 D/A 轉(zhuǎn)換模塊 ............................................................................................... 11 顯示模塊設(shè)計(jì) .............................................................................................. 12 電機(jī)控制設(shè)計(jì) .............................................................................................. 12 穩(wěn)壓電源模塊 .............................................................................................. 13 特殊器件的介紹 .................................................................................................... 14 變頻器介紹 .................................................................................................. 14 DAC0832 介紹 ............................................................................................ 16 ADC0809 介紹 ............................................................................................ 17 74LS245 介紹 .............................................................................................. 20 單片機(jī) AT89C51 ......................................................................................... 21 各單元模塊的聯(lián)接 ................................................................................................ 23 4 軟件設(shè)計(jì) ............................................................ 24 軟件設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)所用工具 ............................................................................ 24 主程序流程圖 ........................................................................................................ 24 T0 中斷服務(wù)程序 ........................................................................................ 25 獨(dú)立按鍵程序設(shè)計(jì) ...................................................................................... 28 LED 動態(tài)顯示程序模塊的設(shè)計(jì) ................................................................. 30 5 系統(tǒng)調(diào)試 ............................................................ 31 Proteus 仿真軟件介紹 ........................................................................................... 32 軟件調(diào)試 ................................................................................................................ 35 水管壓力顯示的仿真 .................................................................................. 35 恒壓值的仿真 .............................................................................................. 37 6 結(jié)論 ................................................................ 39 7 總結(jié)與體會 .......................................................... 40 8 謝辭 ................................................................ 41 9 參考文獻(xiàn) ............................................................ 42 附 1 系統(tǒng)的原理電路圖 ................................................... 43 附 2 系統(tǒng)的相關(guān)程序 ..................................................... 43 附 3 外文文獻(xiàn)翻譯 譯文 .................................................. 51 附 4 外文文獻(xiàn)翻譯 原文 ................................... 錯誤 !未定義書簽。 第 頁 1 1 前言 近年來，隨著居民區(qū)的不斷擴(kuò)建與改造，樓房層數(shù)的不斷加高，我國居民用水難問題越來越突出，特別是高層建筑居民，原有的自來水管網(wǎng)的壓力 出現(xiàn)不足，大部分地區(qū)普遍存在著用水高峰期高層供不上水，高層居民經(jīng)常出現(xiàn)用水難問題，給生活帶來極大不便。這種用水難問題在大城市表現(xiàn)尤為突出。 針對上述問題，本文研制了變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)，該系統(tǒng)是以管網(wǎng)水壓為設(shè)定參數(shù)，通過控制變頻器的輸出頻率從而自動調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié) (PID)，使供水系統(tǒng)自動恒穩(wěn)于設(shè)定的壓力值。即用水量增加時(shí)，頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速加快，供水量相應(yīng)增大，當(dāng)用水量超過一臺泵的供水量時(shí)，通過控制器加泵；用水量減少時(shí)，頻率降低，水泵轉(zhuǎn)速減慢，供水量相應(yīng)減小。也就是根據(jù)用水量的大 小，由供水控制器控制水泵數(shù)量以及變頻器對水泵的調(diào)速，來實(shí)現(xiàn)恒壓供水。同時(shí)達(dá)到供水效率的目的“用多少水，供多少水”。采用該供水系統(tǒng)不需建造高位水箱，水塔 ,水質(zhì)無二次污染，是一種理想的現(xiàn)代化建筑供水方案。 此外，恒壓供水系統(tǒng)對于某些上業(yè)或特殊用戶是非常重要的。例如在某些生產(chǎn)過程中，若自來水供水因故壓力不足或短時(shí)斷水，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)使產(chǎn)品報(bào)廢和設(shè)備損壞。又如發(fā)生火災(zāi)時(shí)，若供水壓力不足或無水供應(yīng)，不能迅速滅火，可能引起重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。所以，某些用水區(qū)采用恒壓供水系統(tǒng)，具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會意義。 設(shè)計(jì)背景 隨著居民區(qū)的不斷擴(kuò)建與改造，樓房層數(shù)的不斷加高，我國居民用水難問題越來越突出，特別是高層建筑居民，原有的自來水管網(wǎng)的壓力出現(xiàn)不足，大部分地區(qū)普遍存在著用水高峰期高層供不上水，高層居民經(jīng)常出現(xiàn)用水難問題，給生活帶來極大不便。這種用水難問題在大城市表現(xiàn)尤為突出。 由于能源的問題不得不改變以往的供水方案，來改變在供水中的能源浪費(fèi)問題，在國內(nèi)外