基于单片机的恒压供水系统设计本科毕业设计

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基于PLC控制的恒压供水系统设计毕业设计

毕业设计(论文)基于PLC控制的恒压供水系统设计北京航空航天大学本科毕业设计（论文）任务书Ⅰ、毕业设计（论文）题目：基于PLC控制的恒压控制供水系统设计Ⅱ、毕业设计（论文）使用的原始资料（数据）及设计技术要求：1、基于PLC的变频恒压供水系统的设计2、基于PLC和变频器的恒压供水泵站系统设计3、基于PLC的恒压变频供水系统的研制4、PLC及变频器恒压供水控制系统设计Ⅲ、毕业设计（论文）工作内容：1、查阅相关专业方面的资料，选题2、根据资料撰写开题报告3、继续搜集并翻阅相关资料书籍，完成论文初稿4、根据指导老师的修改意见，完成论文的终稿Ⅳ、主要参考资料：1、岂兴明.PLC与变频器2、李方园.西门子S7-200 PLC从入门到实践3、彭小红,刘志东.基于PLC的变频调速恒压供水系统的设计4、林俊赞,李雄松,尹元日.PLC在恒压供水控制系统中的应用5、姜兴忠，戴恒阳.变频恒压控水系统的机理分析校外学习中心理工科类专业类学生（学号）12934202146毕业设计（论文）时间：自2014年6月20日至2014 年10月20 日指导教师：陈燕兼职教师（并指出所负责部分）：校外毕设组织协调小组（签字）：注：任务书应该附在已完成的毕业设计（论文）的首页。

本人声明我声明，本论文及其研究工作是由本人在导师指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。

作者：王静签字：时间：2014年10 月基于PLC控制的恒压供水系统设计摘要本设计根据城市小区的供水要求，设计了一套基于PLC控制的变频调速恒压供水系统。

该系统由PLC、变频器、水泵机组、压力变送器等构成。

本系统利用变频器实现对三相水泵电机的变频调速，采用“先启先停”的原则切换运行水泵。

压力传感器检测水压信号，送入PLC并与设定值比较进行PID运算，从而控制变频器的输出电压和频率，进而改变水泵电机的转速和供水量。

这样使管网水压力始终保持在设定值附近，从而实现恒压供水。

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。

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Keil C 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 (1)1.1 设计背景 (1)1.2 设计目标 (2)1.3 实施计划 (2)2总体方案设计 (3)2.1 方案比较 (3)2.1.1 方案一 (3)2.1.2 方案二 (3)2.1.3 方案三 (4)2.2 方案论证 (5)2.3 方案选择 (6)3单元模块设计 (7)3.1 各单元模块功能介绍及电路设计 (7)3.1.1 水管压力测量模块 (7)3.1.2 时钟模块设计及与器件选择 (8)3.1.3 复位电路的设计 (8)3.1.4 按键接口模块设计 (9)3.1.5 A/D转换模块 (10)3.1.6 D/A转换模块 (11)3.1.7 显示模块设计 (12)3.1.9 稳压电源模块 (13)3.2 特殊器件的介绍 (14)3.2.1 变频器介绍 (14)3.2.2 DAC0832介绍 (16)3.2.3 ADC0809介绍 (17)3.2.4 74LS245介绍 (20)3.2.5 单片机AT89C51 (21)3.3 各单元模块的联接 (23)4软件设计 (24)4.1 软件设计原理及设计所用工具 (24)4.2 主程序流程图 (24)4.2.1 T0中断服务程序 (25)4.2.2 独立按键程序设计 (28)4.2.3 LED动态显示程序模块的设计 (30)5系统调试 (31)5.1 Proteus仿真软件介绍 (32)5.2 软件调试 (35)5.2.1 水管压力显示的仿真 (35)5.2.2 恒压值的仿真 (38)6结论 (40)7总结与体会 (41)8谢辞 (42)9参考文献 (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-原文.................................. 错误！未定义书签。

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。

基于单片机的变频恒压供水系统开题报告

基于单片机的变频恒压供水系统开题报告本科毕业设计开题报告题目：变频调速全自动生活消防恒压给水控制系统设计专题：院：电气信息工程学院班级：电气08-15 班姓名：鲁勇伟学号：080502031525指导教师：赵承滨教师职称：讲师黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告题目变频调速全自动生活消防恒压给水控制系统设计1、研究目的和意义随着社会经济的迅速发展，水对人们的生活和工业生产越来越重要，人们对供水的安全可靠性的要求不断提高。

给水压力与流量对用户的用水质量具有直接影响，因而对给水水压、流量的控制，直接影响到给水系统的供水质量。

给水泵组是一种长期运行的用电设备，节约泵组的电耗，对国家节能减排意义重大。

是把先进的自动化技术、控制技术、通讯及网络技术、节能技术等应用于给水领域。

针对城市高层建筑和消防供水系统的实际情况，以单片机和变频器为主要单元组成变频调速恒压供水系统。

采用自动控制原理实现对供水压力的连续监督和控制，自动调节水泵电机加、减速，自动完成各泵的轮休、泵组软启动及无冲击切换，使水压平稳过渡，延长设备寿命，提高供水水量，降低能耗。

在传统的变频调速方式上大大的提高了调速系统的性能。

通过本项目的设计、研究及应用，不仅能够节约水资源，减少设备维护，而且该系统结合高层建筑生活供水与消防供水于一体，在节约能源与水资源的前提下，既保证居民的生活用水，又提高了消防安全系数。

具有较大的经济和社会意义。

2、国内外发展情况(文献综述) 水是生产生活中不可缺少的重要组成部分，城市的生活生产用水主要来自自来水公司的市政管网提供。

然而自来水的给水压力通常只能达到，一般只能满足8层楼的用水需求，随着国家经济的发展，城市内的次高层和高层建筑的比例不断增加，自来水的给水压力已无法满足次高层和高层建筑的生活和消防给水的要求，只能生活小区依靠二次加压给水设备进行增压给水。

近年来，随着变频调速技术的成熟、普及和应用，其产品已用来更新改造传统给水系统，是我国给水行业的技术水平经历了一次飞跃。

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。

毕业设计之恒压供水

本文介绍了恒压供水的基本原理以及系统构成的基础，说明了可编程控制器（PLC）在恒压供水系统中所担任的角色。

从系统的整体设计方案和实际需求分析开始，紧密的联系实际生活的需要，力求做到使系统运行稳定，操作简便，解决实际中问题，保证供水安全、快捷、可靠。

恒压供水保证了供水质量，以PLC 为主机的控制系统丰富了系统的控制功能，提高了系统的可靠性。

关键字:PLC；恒压供水；变频器AbstractThis article introduced the constant pressure water supply's basic principle as well as the system constitution's foundation, showed the programmable controller (PLC) the role which holds the post in the constant pressure water supply system. Start from system's overall design plan and the energy demand analysis, the close relation practical life's need, makes every effort to achieve causes the systems operation to be stable, the operation is simple, the solution real issue, the guarantee water supply security, is quick, is reliable. The constant pressure water supply had guaranteed the water supply quality, as main engine's control system has enriched system's control function take PLC, enhanced system's reliability.key words:PLC; Constant pressure water supply; Frequency changer目录 (2)前言 (3)第一章恒压供水原理及工艺 (4)1.1 本课题的研究意义 (4)1.2 工艺要求 (4)1.3 系统的组成和基本工作原理 (4)第二章 PLC概述 (5)2.1 PLC组成 (5)2.1.1 PLC的组成 (5)2.1.2 PLC的定义 (5)2.1.3 PLC的特点 (6)2.1.4 PLC的性能指标 (6)2.1.5 PLC的分类 (7)2.2 PLC工作原理 (7)2.2.1 循环扫描 (7)2.2.2 PLC的编程结构功能图 (8)2.3 PLC的分类 (9)2.3.1 按I/O点数容量分类 (9)2.3.2 按结构形式分 (10)2.4 PLC与继电器控制系统的区别 (10)第三章系统硬件设计 (12)3.1 恒压供水系统的基本构成 (12)3.2 系统控制要求 (13)3.3 控制系统的I/O点及地址分配 (13)3.4 系统选型 (14)3.5 PLC模拟量控制单元的配置以及应用 (15)3.5.1 EM235模拟量工作单元性能指标 (15)3.5.2 校准及配置 (16)3.5.3 EM235的安装使用 (16)3.5.4 EM235工作程序编制 (16)3.5.5 电气控制系统原理图 (18)第四章系统程序设计 (20)4.1 由“恒压”要求出发的工作泵组数量控制管理 (20)4.2多泵组泵站泵组管理规范 (20)4.3软件及控制过程 (20)4.3.1自动控制水泵运行转速 (20)4.3.2自动控制主泵运行台数 (20)4.4 程序的结果以及程序功能的实现 (21)总结 (32)致谢 (33)参考书目 (34)在居民生活用水、工业用水、各类自来水厂、油田、油库、锅炉定压供热和恒压供水喷淋及消防等供水系统中，采用传统的供水方式（一般为水塔或高位水箱供水方式、气压罐供水方式和泵组分时供水方式）其主要缺点是占地面积大,基建投资较多, 维护困难，已不能满足高层建筑、工业、消防等高水压、大流量的快速供水需求。

【大学本科毕业设计】基于PLC的变频调速恒压供水系统-----自动化等专业3

摘要本论文根据中国城市小区的供水要求，设计了一套基于PLC的变频调速恒压供水系统,并利用组态软件开发良好的运行管理界面。

变频恒压供水系统由可编程控制器、变频器、水泵机组、压力传感器、工控机等构成。

本系统包含三台水泵电机，它们组成变频循环运行方式。

采用变频器实现对三相水泵电机的软启动和变频调速，运行切换采用“先启先停”的原则。

压力传感器检测当前水压信号，送入PLC与设定值比较后进行PID运算，从而控制变频器的输出电压和频率，进而改变水泵电机的转速来改变供水量，最终保持管网压力稳定在设定值附近。

通过工控机与PLC的连接，采用组态软件完成系统监控，实现了运行状态动态显示及数据、报警的查询。

关键词：变频调速，恒压供水，PLC，组态软1 绪论1.1 课题的提出水和电是人类生活、生产中不可缺少的重要物质，在节水节能已成为时代特征的现实条件下，我们这个水资源和电能源短缺的国家，长期以来在市政供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度较低，而随着我国社会经济的发展，人们生活水平的不断提高，以及住房制度改革的不断深入，城市中各类小区建设发展十分迅速，同时也对小区的基础设施建设提出了更高的要求。

小区供水系统的建设是其中的一个重要方面，供水的可靠性、稳定性、经济性直接影响到小区住户的正常工作和生活，也直接体现了小区物业管理水平的高低。

传统的小区供水方式有：恒速泵加压供水、气压罐供水、水塔高位水箱供水、液力耦合器和电池滑差离合器调速的供水方式、单片机变频调速供水系统等方式，其优、缺点如下[1]：(1) 恒速泵加压供水方式无法对供水管网的压力做出及时的反应，水泵的增减都依赖人工进行手工操作，自动化程度低，而且为保证供水，机组常处于满负荷运行，不但效率低、耗电量大，而且在用水量较少时，管网长期处于超压运行状态，爆损现象严重，电机硬起动易产生水锤效应，破坏性大，目前较少采用。

(2) 气压罐供水具有体积小、技术简单、不受高度限制等特点，但此方式调节量小、水泵电机为硬起动且起动频繁，对电器设备要求较高、系统维护工作量大，而且为减少水泵起动次数，停泵压力往往比较高，致使水泵在低效段工作，而出水压力无谓的增高，也使浪费加大，从而限制了其发展。

基于单片机的恒压水处理控制系统设计

基于单片机的恒压水处理控制系统设计结合矿区供水的现状，设计了一套基于单片机的尘频调速恒压自动供水系统，系统用1单台变频器变成为2台水泵的软起动和调速，可根据用户用水量对水泵机组自动进行切换和调速，真止实现“按需供水”，拉制方便灵活，水泵运行效率高，节能效果非常显著，是矿区供水系统改造和发展的方向。

介绍了一种新型的变频恒压水位控制系统，该系统根据供水管网的用水情况调整水泵投入台数及转速实行全自动恒压供水，达到高效节能的目的，该系统采用AT89C51单片机为核心，通用模块化的设计，可适用各种类型变频器及泵组的配合。

标签：单片机；变频调速；恒压供水1 引言随着科学技术的突飞猛进，单片机的应用不断的走向深入，同时带动传统控制检测日新月异。

目前对电厂恒压水位控制的研究及开发各有所长。

大型水箱是很多公司生产过程中必不可少的部件，它的性能和工作质量的优良不仅对生产有着巨大的影响，而且也关系着生产的安全。

在过去，大量的对水箱操作是由相应的人员进行操作的，这样的人工方式带来了很大的弊端。

目前恒压供水方面国内外研究状况有：自动调频的双位控制、恒水位控制、低速运行配合提速控制等。

针对传统的变频调供水设备的不足之处，国内外不少生产厂家近年来纷纷推出了一系列新型产品。

这些产品将PID调节器以及简易可编程控制器的功能都集成到变频器内，形成了带有各种应用宏的新型变频器。

而在动态自动称重包装与管理的问题上，目前还存在不尽如人意的地方。

为此，在研制产品过程中，建立满足快速性、高精度系统和新的管理模式是很有价值的，也是迫切需要的，因此设计了这种基于单片机的恒压水处理系统。

2 控制系统总体设计方案2.1 系统工作原理如图1系统原理图，系统通过单片机将压力传感器送来的模拟信号转换成相应的数字信号，与系统设定的信号进行比较得到偏差信号，再通过预先设定的控制算法得出最佳控制参数，然后通过调节变频器的频率控制电机水泵机组的转速和工频泵机组的启停转换，当用户用水量增大，管压力低于设定压力时，变频调速的输出频率将增大，水泵转速提高，供水量增大，当达到设定压力时，电动机水泵的转速不再变化，使管网压力恒定在设定压力上，反之亦然。

[毕业设计]单片机交流变频恒压城市供水微机监控系统

摘要我国长期以来在城市供水、高层建筑供水、工业生产循环供水等方面技术一直比较落后，自动化程度比较低。

用水高峰期，水的供给量常常低于需求量，出现水压降低供不应求的现象。

而在用水低峰期，水的供给量常常高于需求量，出现水压升高供过于求的情况。

这样不仅会造成能量的浪费，同时有可能造成水管爆破和用水设备的损坏。

为了解决这些问题，本文对交流变频恒压城市供水微机监控系统进行了研究.系统采用AT89C51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量及变频器对水泵的调速，实现管网水压的闭环调节，即恒压供水。

基于供水系统难以为被控对象确定精确的数学模型，水压精度要求不太高的特征，本文提出的是基于PID的恒压供水控制方案。

为满足城市发展对于供水质量的要求，降低供水厂单位治水能耗，保证可靠、稳定地城市供水需求，需要对原有供水系统进行自动化改造，将原有的取水系统和供水系统都改为变频调速系统，实现对整个系统的自动化控制和计算机监测管理。

交流变频调速恒压供水是现代化城市和小区供水的发展方向。

采用单片机控制的交流供水系统具有实现容易，价格低廉的特点，是较理想的控制器。

关键词：恒压供水；变频调速；单片机；PIDAbstractIn our country ,the technique of city water supply , high-riseconstruction water supply, industrialproduction loop water supply and so on continuously quite backward for a long time, and the automaticity is low . In the water used peak, the watersupplies quantity is usually lower than the demand quantity, appears the phenomenon which the hydraulic pressure reduces and falls short of demand . But in the water used trough time, the water supplies quantity is usually higher than the demand quantity, appears the circumstance that hydraulic pressure go up and supply exceeds demand.Like this ,it will not only result in the energy wasted, may result in the water pipe demolition and the damage of water used device at the same time.In order to solve these questions ,this design to study the system of alternating current variable frequency constant voltage city water supply supervised by microcomputer .This topic used AT89C51 as a core, and component with the frequency converter,pressure transducer and so on , constituted the variable frequency constant voltage water supply system. This system is take the pipe hydraulic pressure as the hypothesis parameter, to adjust the rotational speed of water pump electrical machinery through controls the frequency converter ‘s output frequency , to realizes the pipe hydraulic pressure closed loop adjustment by the singal chip control the quantity of water pump and the frequency converter modulate the velocity to the water pump according to the water consumption size.This is namedly constant voltage water supply. According to the characteristics which the water supply system is hard for the determination of precise mathematical model and the hydraulic pressure precision request not too high, this article proposes the plan of constant voltage water supply which is based on PID .For satisfying the city development's request for the water supply quality, reduces the water supply factory cures water can consume, guaranteed reliable, stably city water supply require, it needs to carry on the automated transformation to the original water supply system, change the original system of take water and supply water to variable frequency velocity modulation system. It will realized the automated control and the computer supervisory management to the entire system .The alternating current variable frequency velocity modulation constant voltage water supply is the development direction of the modernized city and the plot watersupply .The alternating current water supply system which controlled by the singal chip has the characteristics of realization easy and the price inexpensive .It is the ideal controller.Key words: Constant voltage water supply; Variable frequency velocitymodulation; Singal chip; PID目录第1章绪论 (1)1.1 城市供水系统的产生 (1)1.2 单片机在供水系统中的应用 (1)第2章方案论证 (2)2.1 方案论述 (2)2.2 系统优点 (4)2.3 控制系统的工作原理 (4)第3章硬件电路设计 (5)3.1 硬件总体说明 (5)3.2 控制芯片的选择 (6)3.3 AT89C51最小系统 (9)3.4 系统的显示部分和键盘接口电路的设计 (10)3.5 带手动复位的看门狗复位电路 (14)3.6 ADC0809 (15)3.7 8155并行I/O接口扩展芯片的应用 (17)3.7.1 8155芯片的结构 (17)3.7.2 8155芯片的引脚功能 (17)3.7.3 8155的RAM和I/O口的编址 (19)3.7.4 8155的工作原理 (20)3.7.5 AT89C51和8155的接口方法和应用 (24)3.8 打印机控制模块电路设计 (24)3.9 PC机与单片机的串行通信接口 (26)3.10 水泵运行过程 (27)第4章系统的软件设计 (29)4.1 系统程序整体设计 (29)4.2 系统的初始化程序设计 (31)4.3 独立按键程序设计 (32)4.4 模数转换软件设计 (33)4.5 数据处理 (34)第5章结论 (35)参考文献 (36)致谢 (38)附录Ⅰ (39)附录Ⅱ (49)第1章绪论1.1城市供水系统的产生城市供水微机监控系统的产生近年来，随着居民区的不断扩建与改造，楼房层数不断增加，我国居民用水问题越来越突出，特别是高层建筑居民，原来的自来水管压力出现不足，大部分地区普遍存在着用水高峰期供不上水，高层居民经常出现用水困难，给生活带来极大不便。

毕业设计(论文)-基于单片机的高楼恒压供水系统设计[管理资料]

课程设计题目：基于单片机的高楼恒压供水系统设计本课程设计要求设计基于单片机的高楼恒压供水系统。

本设计根据目前单片机控制的恒压控制系统的研究现状，充分利用现代化新型、先进的元器件和最新的智能控制理论与算法，将变频调速技术和单片机技术融合到一起，设计高楼恒压供水智能控制系统。

设计的高楼恒压供水智能控制系统具有可靠性高、抗干扰能力强、节能效率高等特点。

技术参数和设计任务：1、利用单片机STC89C52实现对水压的控制，以实现恒压的目的；2、为了使马达转速能够根据不同的需求而改变，完成变频电路的设计；3、完成水压的显示电路的设计，以显示水压；4、为了检测高楼水压，完成检测电路的设计；5、为了能使控制电路的稳定运行，完成PID算法等其他的设计。

一、本课程设计系统概述1、基于单片机的高楼恒压供水系统原理欲稳定水压，需构成一个压力闭环控制系统。

该系统由单片机、变频器等器件构成。

该自动控制系统通过安装在水泵出口管上的远传压力变送传感器，把出口压力变成(0~5)V 的模拟信号，经过前置放大、多路切换、A/D 变换成数字信号传送到单片机，经单片机与给定参量进行比较，得出调节参量E ∆，对E ∆进行PID 运算后输出控制信号，经由D/A 变换成模拟量作用到变频器，控制其输出频率，以调节电机水泵机组的转速，按实际用水量供水并使供水压力恒定。

单片机控制变频调速供水系统控制原理如图1所示。

图1 控制原理图若E ∆>0，则供水压力小于设定值，用水量增加造成供水压力下降，单片机将通过计算提高变频器的输出频率，从而使电机水泵机组转速增加(n 1f ∝)，使供水压力增加并恢复到设定值；如果E ∆<0，则供水压力大于设定值，说明用水量减少导致供水压力上升，单片机通过计算控制变频器使其输出频率下降，电机水泵机组转速下降，使供水压力减小恢复到设定值。

通过单片机控制水泵电机的状态，实际压力围绕设定压力值上下波动，保持供水压力恒压达到节能、恒压之目的。

【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系统的设计【开题报告】

开题报告电气工程及其自动化基于单片机的恒压供水系统的设计一、课题研究意义及现状恒压供水系统是指用户端不管用水量大小，总保持管网中水压基本恒定。

这样，既可满足各部位的用户对用水量的需求。

又不会产生电动机空转，造成电能的浪费。

为实现上述目标，需要变频器根据给定压力信号和反馈压力信号,调节水泵转速，从而达到控制管网中水压恒定的目的。

一般的恒压供水系统是由单片机、变频器、压力传感器等器件组成的压力闭环控制系统。

其原理是将压力变成模拟信号，经过一系列的转换最终调解水泵的转速，按实际用水量供水并使压力恒定。

随着社会的发展，水在人们生活中越来越重要，随之便是科技的成果——恒压供水系统。

现在很多地方面临水资源短缺，水污染严重的威胁，且不同时段对供水压力要求不一，单靠水厂人员根据往常经验进行手动调节很难处理供水问题。

但现在国内的一些恒压供水系统存在很多缺点如下：（1）耗能大，浪费水电资源；（2）水压不稳，容易发生事故；（3）供水质量差，影响人体健康；（4）运行效率低，很难满足供水需求；（5）自动化程度低，操作麻烦；因此研究设计恒压供水系统显得非常重要。

早期的供水系统各方面都不好，自从变频器在各个领域的广泛应用，供水技术水平从90年代初开始了一次飞跃。

短短几年内，供水技术经历了一个逐步完善的发展过程，早期的单泵被多泵取代，目前国外的恒压供水系统成熟可靠，恒压控制技术先进。

但维护成本比国内较高，而国内现在不少公司在从事变频恒压供水的研制推广，技术也日益成熟。

恒压供水系统是现代化城市和生活小区供水的发展方向。

代表着先进的科技发展前沿，而且采用单片机控制的变频供水系统具有工作可靠，实现容易，价格低廉的特点。

是较理想的控制器。

目前供水系统正在向集成化、维护操作简单化发展。

二、课题研究的主要内容和预期目标了解基于单片机的恒压供水系统的运作，优缺点；对其发展趋势进行认识，为研发生产新型供水系统作好准备。

毕业设计的具体内容：（1）设计通过压力传感器、控制器和变频器组成闭环回路自动调节电机的转速，从而调节水泵的供水量，确保供水压力恒定。

大学大学本科方案设计书变频调速恒压供水系统的方案设计书(单片机)

吉林农业大学学士学位论文论文题目：变频调速恒压供水系统的设计学生姓名：包旭东专业年级：自动化06级指导教师：胡俊海职称讲师年月日目录摘要11前言11.1变频调速技术简况11.2 变频调速恒压供水系统产生的背景及研究意义1 1.2.1传统供水方式21.2.2变频调速恒压供水节能分析21.2.3研究意义51.3变频调速恒压供水系统的发展51.4本文主要研究内容62 单片机概述62.1单片机简介62.2单片机的发展史72.3 单片机的发展趋势82.4AT89C51单片机简介93 变频调速恒压供水系统的工作原理93.1变频调速的基本原理103.1.1变频调速的基本控制方式103.2系统工作过程113.3系统的参数选取及调速范围134变频调速恒压供水系统的硬件设计134.1主控单片机引脚说明144.2反馈压力检测电路154.3 输出控制电路164.4控制输入电路174.5系统电压监控及Watchdog电路175变频调速恒压供水系统的软件设计18 5.1单片机接口地址分配和控制端口功能18 5.2软件程序设计186结论21参考文献21致谢22附录23变频调速恒压供水系统学生：包旭东专业：自动化指导教师：胡俊海摘要：随着社会经济的飞速发展，城市建设规模的不断扩大，人口的增多以及人们生活水平的不断提高，对城市供水的数量、质量、稳定性提出了越来越高的要求。

建设节约型社会，合理开发、节约利用和有效保护水资源也是一项艰巨任务。

因此，有利于节能节水的变频调速恒压供水系统得到了更广泛的应用。

本文论述了变频调速恒压供水系统的调速原理及节能分析。

描述了变频调速恒压供水系统的设计和实现方法。

本文提出的系统设计方案是以ATMEL公司的AT89C51为基础，同时描述了包括变频器和传感器在内的硬件控制系统和相应的软件控制系统。

充分发挥了单片机成本低，易于使用的特点。

关键词：变频调速；恒压供水；AT89C51单片机1 前言1.1 变频调速技术简况变频技术是利用大功率半导体器件及其相应的控制与保护电路来实现电能频率参量的控制与变换，以实现电力的某些使用目的，并提高其使用质量与效率的一种技术。

变频恒压供水系统设计本科课程设计

本论文分析变频恒压供水的原理及系统的组成结构，提出不同的控制方案，通过研究和比较，本论文采用变频器和PLC实现恒压供水和数据传输，然后用数字PID对系统中的恒压控制进行设计。

最后对系统的软硬件设计进行了详细的介绍。

本论文设计与实现通过MCGS 进行数据传输的远程网络巡回监控系统。

具体讲述了系统的总体设计与软件的实现，并对系统采取的可靠性措施进行了说明。

本论文的变频恒压供水系统已在国内许多实际的供水控制系统中得到应用，并取得稳定可靠的运行效果和良好的节能效果。

经实践证明该系统具有高度的可靠性和实时性，极大地提高了供水的质量，并且节省了人力，具有明显的经济效益和社会效益。

关键字：单片机变频恒压供水自动控制AbstractAnd reasonable development, economical utilization and the effective protection of water resources is an arduous task. According to the school time focusing on water, water consumption the characteristic of the large change, analyzes out of school water supply system in high energy consumption, low reliability, network management system to be perfect, the water resources waste serious problem. This paper puts forward the tap water constant pressure water supply system and water pump combination way, match with single-chip microcomputer, frequency converter, compensator, pressure sensor, and so on the different sensor, according to the pipeline pressure, with the frequency converter control pump speed, make the pipe network pressure is always keep in appropriate range, so as to solve the floor is too high pressure shortage and small flow of the problem of the great energy consumption.Because the pump power and power consumption of the motor speed is directly proportional to the three times, so the pump running speed can achieve very good energy saving effect, the average power consumption than usually water supply system can save nearly forty percent. Combining use of programmable controller, which can realize primary pump variable frequency, negative pump soft start, has the short circuit protection, over current protection function, work reliable and stable, so that the service life of pump greatly extended.Keywords: Single frequency constant pressure water supply automatic control目录第1章绪论 ............................................................................................................................ - 1 -1.1 关于研究课题的目的与意义 ......................................................................................... - 1 -1.2 变频恒压供水系统的特点 ............................................................................................. - 1 -1.3 变频恒压供水系统技术的实现与发展情况 ................................................................. - 2 -1.4 变频恒压供水系统的适用范围 ..................................................................................... - 3 -1.5 本章小结 ......................................................................................................................... - 3 -第2章方案论证 ...................................................................................................................... - 4 -2.1 方案一 ............................................................................................................................. - 4 -2.2 方案二 ............................................................................................................................. - 5 -2.3 方案三 .............................................................................................................................. - 6 -2.4 方案确定 ......................................................................................................................... - 7 -2.5 本章小结 .......................................................................................................................... - 7 -第3章恒压变频供水系统的硬件设计 .................................................................................. - 8 -3.1 硬件总体设计 ................................................................................................................. - 8 -3.2 AT89S52的硬件设计 ...................................................................................................... - 8 -3.2.1 AT89S52最小系统硬件设计 ................................................................................... - 8 -3.2.2 AT24C04外部存储扩展......................................................................................... - 10 -3.3 555定时器复位电路 .................................................................................................... - 10 -3.4 A/D与D/A转换电路.................................................................................................... - 11 -3.4.1 A/D转换电路......................................................................................................... - 11 -3.4.2 D/A转换电路......................................................................................................... - 14 -3.5 光电隔离继电器驱动电路 ........................................................................................... - 15 -3.6 变频器的选择 ............................................................................................................... - 16 -3.7 压力传感器的选择 ....................................................................................................... - 17 -3.8 显示器与键盘电路设计 ............................................................................................... - 18 -3.8.1 显示器接口电路设计 ............................................................................................ - 18 -3.8.1 键盘电路设计 ........................................................................................................ - 18 -3.9 报警及电源电路 ........................................................................................................... - 19 -3.10 本章小结 ..................................................................................................................... - 20 -第4章变频恒压供水系统的软件设计 ................................................................................ - 21 -4.1 单片机变频恒压供水系统主流程图 ........................................................................... - 21 -4.2 A/D子程序.................................................................................................................... - 22 -4.4 中断服务程序 ............................................................................................................... - 22 -4.3 继电器控制子程序 ....................................................................................................... - 23 -4.4 本章小结 ........................................................................................................................ - 24 -总结 ........................................................................................................................................ - 25 -致谢 ........................................................................................................................................ - 26 -参考文献 .................................................................................................................................. - 27 -附录1：变频恒压供水控制系统原理图 ............................................................................... - 29 -附录2：变频恒压供水控制系统程序 ................................................................................... - 30 -第1章绪论1.1 关于研究课题的目的与意义供水系统是人民生活中的重要一环，随着人民的生活水平提高，人民对供水系统的要求也日益提高。

恒压供水毕业设计

1 前言.系统概述本课题主若是为了配合某一小区生活供水方案的技术改造而进行的。

该小区原方案是楼顶高水位水箱供水。

依照该小区改造要求，该小区要求投资少，节约能源，水质不遭二次污染，或遭二次污染少。

众所周知，随着城镇人口的不断增加，楼房愈来愈高，如何利用有效的水源保证高层建筑的正常供水已是迫在眉睫。

传统的方式是利用高层水塔或高位水箱，但高层水塔占地面积大，建筑费用高，塔内污物不易清理，故此刻发达国家早已淘汰。

高位水箱一样建于楼顶，它虽幸免了水塔占地面积大等问题，但又人为地增加了楼房的重量，使建筑设计及楼房造价提高，亦是不可多用的方案。

人们对水的利用要求也愈来愈高，不仅对水的质量有了必然的要求，而且对水的压力、流量也有了更高的要求。

但由于供水系统的宠大性、高程和距离产生的压差性、水阻变异性等诸多不确信因素，致使供水压力、流量等技术参数在用水顶峰和低峰转变较大，若是在供水系统中仍采纳过去的供水方式供水，就常可能显现顶峰期供水结尾压力不足、乃至高层用户无水，低峰期管网静水压力不足、低峰期管网静水压力过大而致使一些老化的管网崩裂漏水问题。

目前，工业和生活供水系统普遍采纳恒压供水方式。

这种供水方式克服了传统供水系统占地面积大、水质易污染、基建投资多的缺点，且技术先进、水压恒定、操作方便、运行靠得住。

随着微电子技术和电力电子技术的飞速进展，变频器的靠得住性不断提高，价钱又趋于低廉，许多泵类负载越多地由传统的固定转速拖动改成变频调速拖动。

多数供水系统是以知足用户所需流量为操纵目标的，最近几年来，愈来愈普遍地采纳了变频调速的恒压供水系统。

采纳变频调速操纵的优势：1）压力、流量、水位等容易操纵；2）可节约由阀门引发的管阻损失；3）便于和上位微机联接；4）容易实现反复多次的起动和停止。

变频恒压供水系统研究的意义一样给水管网中的水压(自来水厂的一次供水压力)已很难知足用户的用水需求，除建筑低层可由市政管网直接供水外，其余高层用户或大型用水单位(如高校，企业)均须加压供水目前经常使用的加压方案，不管是水塔、高位水箱、仍是气压罐，都必需由水泵以高出用户实际所需水压的压力进行“提升”，从而造成能源的浪费。