单片机在高楼恒压供水系统中的应用设计

毕业设计说明书单片机在高楼恒压供水系统中的应用设计学生姓名：学号：学院：专业：指导教师：2009年6月单片机在高楼恒压供水系统中的应用设计摘要近年来随着科技的飞速发展，单片机的应用正在不断地走向深入，同时带动传统控制检测的更新。目前对高楼恒压供水控制的研究以及已开发的系统各有所长。随着微机技术及变频技术的发展，设备简单、投资少、可靠性高、抗干扰能力强、节能高效的控制系统将是高楼恒压供水系统研究的方向。本设计说明书介绍了用AT89C51单片机控制的变频调速高楼恒压供水系统，给出了系统的硬件结构及单片机控制程序框图。在系统中，AT89C51CPU产生三相交流调频控制信号，经驱动后，输送到逆变主桥路，实现恒压调速。关键字:单片机，变频器，压力传感器，恒压供水系统，硬件，软件ApplicationofSingle-chipComputeronConstantPressureWaterSupplySystembyFrequencySpeedControlAbstractWiththedevelopmentofscienceandtechnology,One-chipcomputerhasbeenusedwidely,whichgreatlypromotestherenovationoftraditionalcontrolandsensortechnology.Currentresearchontheconstantpressurewatersupplycontrolanddevelopedsystemforhighbuildinghastheirownadvantages.Withthedevelopmentofmicrochipandfrequencyconversiontechnology,thenewgenerationofhighbuildingconstantpressurewatersupplysystemshouldhavetheexcellenceofsimpleequipment,lessinvestment,highreliabilityandstronganti-interferenceability.Energyefficientcontrolsystemwillbeconstantpressurewatersupplysystemofhigh-risedirection.ThisarticleexplainstheconstantpressurewatersupplysystembyfrequencyspeedcontrolusingAT89C51chip,givethehardwarestructureandthediagramprogrammingframeusingsingle-chipmicrocomputercontrol.Inthesystem,thecontrolsignaloffrequencyregulationmadebyAT89C51CPUissenttothemainbridgecircuitbyamplifyingsoastovarythespeedtoremaintheconstantpressure.Keywords:single-chipcomputer，frequencyspeedregulation，pressuresensors，constantpressurewatersupplysystem，hardwareandsoftwareemulator毕业设计说明书第I页共Ⅱ页目录1绪论..............................................................11.1课题背景.......................................................11.2单片机介绍.....................................................31.2.1单片机概述.................................................31.2.2单片机的汇编语言...........................................41.2.3单片机的应用领域...........................................41.2.4单片机学习应用的6大重要部分...............................41.2.5单片机引脚.................................................61.3传感器介绍.....................................................71.3.1传感器定义.................................................71.3.2传感器的分类...............................................71.3.3传感器的特性...............................................71.4变频器介绍.....................................................91.4.1变频器概述.................................................91.4.2变频器构成.................................................91.4.3变频器的应用..............................................101.5仿真机介绍....................................................102系统工作原理与构成...............................................122.1恒压供水系统的基本原理........................................122.2系统组成及实现原理............................................122.3硬件结构......................................................133硬件设计.........................................................143.1硬件技术......................................................143.2硬件组成......................................................144软件设计.........................................................164.1PID控制.....................................................164.1.1PID控制规律..............................................164.1.2PID控制器的分析..........................................16毕业设计说明书第II页共Ⅱ页4.1.3PID控制的原理和特点......................................184.1.4PID控制器的参数整定......................................194.1.5PID控制实现..............................................194.2主程序........................................................214.2.1主程序框图................................................224.2.2程序各模块功能............................................224.2.3软件编制过程中的两个关键问题..............................224.3主控电路设计..................................................234.4智能PID调节器和变频器接线图..................................235单片机应用系统的测试.............................................255.1仿真器选择....................................................255.2仿真调试......................................................256结论............................................................26参考文献.........................................................27致谢..............................................................28毕业设计说明书第1页共28页1绪论供水系统的动力，通常优先选用结构简单、运行可靠、价格低廉的三相鼠笼式异步电动机。系统中，水的流出量是随用户用水需求变化而变化的，传统的控制方法是调节风门。随着电子技术、交流调速技术的不断完善和计算机技术的迅速发展，变频调速方法在高楼恒压供水控制系统得以应用，这不仅大大提高了系统的自动化程度，而且也有效地解决了这一问题，减少了能源浪费。1.1课题背景近年来，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，给生活带来极大的不便，特别在大城市这类问题特别突出。针对上述问题，本设计采用单片机与变频调速相结合起来实现高楼恒压供水，该控制器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，供水量也相应减小。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工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。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。随着自动化程度的不断提高，运动控制系统可以采用以前很难实现的复杂算法，控制性能也有了很大提高。运动控制系统中控制器的智能化，为解决那些用传统方法难以解决的复杂系统的控制提供了有效的理论和方法。运动控制方法较为成毕业设计说明书第2页共28页熟的有：PID控制算法、人