基于AT89C51单片机控制的变频调速高楼恒压供水系统设计
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
Abstract
With the development of science and technology, One-chip computer has been used widely, which greatly promotes the renovation of traditional control and sensor technology. Current research on the constant pressure water supply control and developed system for high building has their own advantages. With the development of microchip and frequency conversion technology, the new generation of high building constant pressure water supply system should have the excellence of simple equipment, less investment, high reliability and strong anti-interference ability. Energy efficient control system will be constant pressure water supply system of high-rise direction.
This article explains the constant pressure water supply system by frequency speed control using AT89C51 chip, give the hardware structure and the diagram programming frame using single-chip microcomputer control. In the system, the control signal of frequency regulation made by AT89C51 CPU is sent to the main bridge circuit by amplifying so as to vary the speed to remain the constant pressure.
Key words: single-chip computer，frequency speed regulation，pressure sensors，constant pressure water supply system，hardware and software emulator
目录
一、绪论 2
1.1 课题背景 2
1.2恒压供水系统国内外现状 3
1.3恒压供水系统主要的特点 3
1.4课题的研究内容 3
二.恒压供水系统的总体设计思路 3
2.1单片机的选型 4
2.1.1单片机的发展 4
2.1.2单片机应用系统的组成 4
2.1.3单片机应用领域 5
2.1.4单片机的选型 6
2.2变频器的选型 6
2.2.1变频器的介绍 6
2.2.2变频器的特点 7
2.2.3变频器的选型 7
三.硬件设计 10
3.1单片机的部分硬件设计 11
3.1.1 AT89C51型号单片机的引脚及功能 11
3.1.2单片机主要部分电路 13
3.2变频器部分硬件设计 18
3.2.1变频器主电路 18
3.2.2变频器控制电路 18
四、软件设计 19
4.1主程序的框图 19
4.2继电器的动作控制 20
4.3PID控制流程 22
五、结论 23
致谢 24
参考文献 25
附录1 以单片机为主的主要硬件图 26
附录2 主要程序 27
一、绪论
恒压供水的动力在我们日常生活中一般使用的是三相鼠笼式异步电动机。在我们生活中我们可以根据自己的需要来选择出水量。从使用调节风门开始到现在的变频调速，随着计算机技术、电子技术的不断发展，自动化程度不断提高，不仅仅在生活上给我们提供了便利，更使我们避免了能源浪费，节约了珍贵的社会资源。
1.1 课题背景
随着用地面积不不断增长，优秀的土地资源已经成为了稀缺资源之一，在如今寸土寸金的时代，人们把目光放向了高层建筑。由此也带来了新的问题，即在用水高峰时，原有的自来水网的压力不足导致无法提供稳定的恒压供水，这对于城市发展是一个重大的问题，此问题在大城市中尤为突出。
为了解决上述问题，该设计使用了结合单片机和变频调速来完成，以水压为设定参数，通过控制变频器的输出频率来调节电机的转速，实现PID控制，使自来水网在恒定的压力下进行工作。
该设计是一种理想的现代化的供水系统，无需建立蓄水设施，无二次污染。并且在工业上的一些制造业对于恒压供水系统也有着重要的需求。在生产过程中供水系统的压力出现问题，可能导致一系列可怕的后果。在生活中，恒压供水的普及，可以让人们的生活向高空发展不必局限于地面。因此，恒压供水的普及具有重要的社会意义。
科技的日新月异，自动化程度的不断提高，使得控制愈加智能化，一些复杂的运动控制也得以实现。如今较为成熟的运动控制方法包括着：PID控制、专家控制、智能控制等。
在城市发展中，人们对于智能的要求越来越高，在供水方面，若想智能化普及，就要考虑到成本问题。考虑到用户的用水情况，用水时间，因此选用合适的智能控制方法尤为重要。
在现代供水的情况下，供水系统面临着很多问题，如不确定性、高度非线性、可靠性等问题。传统方法再遇上这些问题是无能为力，因此必须研究出更加有效的供水控制方法。即在满足用户的用水需求时，又要考虑到环境污染的问题，在满足一定条件时还要考虑到对于资源的节约，避免不必要的浪费。
恒压供水是一个典型的绿色环保设备，大力推动恒压供水设备的普及对于经济的可持续发展、推进能源代替、减轻环境的压力有着不可忽视的巨大作用和战略意义，产业发展前景良好。
在政策上，已经制定了小区自动恒压供水设备中长期规划，这给未来小区的恒压供水设备领域的发展提供了广阔的发展前景。目前国家已经对于恒压供水设备的生产企业提供了一系列的优惠政策，预计将来国家还有可能通过补贴来促进这一行业的发展。
1.2恒压供水系统国内外现状
以前恒压供水的实现是设计时一台变频器带动一台水泵机，从而导致了投资成本之高，使得恒压供水几乎没有投入市场使用。如今因为变频技术的发展和自动化程度的越来越高，国外厂商逐渐开始重视起这一市场，并推出了一系列带有恒压供水的变频器。这些设备的接口部分缺乏灵活性，但也一定程度上降低了成本。
在国内也有很多公司将目光投入到恒压供水这一方向，但大部分都在仿照国外的运用变频器来控制水泵的转速，一部分以单片机为核心，一部分以PLC为核心。但从具体的实现上来看，他们的功能还还未得到完全的实现。国内由成都希望集团带头正在探索着变频器的革新。
1.3恒压供水系统主要的特点
1.4课题的研究内容
本课题主要研究以单片机为核心，通过运用变频器、传感器和PID控制来实现恒压供水。主要思路是通过对变频器的控制来调整输出频率来实现水泵转速的自动调节。本系统主要运用于高层建筑，当住户需水量变大时，通过变频器使频率升高，从而使得水泵转速加快；当住户需水量变小时，通过变频器使频率减低，从而使得水泵转速减慢。本系统是一种绿色环保的现代供水新思路，能够有效避免水在传输过程中的二次污染。
参考文献
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