单片机控制的变频调速恒压供水系统.doc

1、本科毕业设计（论文）单片机控制的变频调速恒压供水系统 *燕 山 大 学2012年 6 月 本科毕业设计（论文）单片机控制的变频调速恒压供水系统学院（系）：里仁学院 专 业：* 学生 姓名： * 学 号：* 指导教师： * 答辩 日期：2012年6月17日 燕山大学毕业设计（论文）任务书学院：电气工程学院 系级教学单位：电气工程 学号*学生姓名*专 业班 级08-2题目题目名称单片机控制的变频调速恒压供水系统题目性质1.理工类：工程设计 （ ）；工程技术实验研究型（ ）；理论研究型（ ）；计算机软件型（ ）；综合型（ ）。2.管理类（ ）；3.外语类（ ）；4.艺术类（ ）。题目类型1.毕业设计

2、（ ） 2.论文（ ）题目来源科研课题（ ） 生产实际（ ）自选题目（ ） 主要内容1、学习电机的变频调速原理2、了解恒压供水系统的设计要求3、学习单片机编程4、设计软件电路和硬件电路基本要求1. 熟悉掌握变频调速的基本原理；2. 给出电路设计的具体方案；3. 绘制A0图纸一张，论文一本。翻译英文文献一篇。参考资料1、何超交流变频调速技术北京：北京航空航天大学出版社，2006.8，2、 张迎新单片微型计算机原理、应用及接口技术国防工业出版社，2003，3、恒压供水控制相关文献周 次14周58周912周1316周1718周应完成的内容查阅相关的中文资料，熟悉控制方法的工作原理，翻译一篇英文资料工

3、作原理学习主电路的确定控制方案的确定，控制电路的设计系统软硬件设计撰写论文，答辩指导教师：*职称：讲师 2011年12月 30日系级教学单位审批： 年 月 日Abstract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

4、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Abstract With the Progress development of social economic and the construct scale of city continuously enlarge，increasing of population and standard of living of people continuously improved，more and more demanding to

5、quantity，quality and stability of water supply bring for ward in city. Build a conservation-oriented society, rational development, utilization and effective protection of water resources conservation is a difficult task. Therefore, it is conducive to saving energy and Frequency Conversion Speed Adj

6、usting Water Supply System has been more widely used. This paper discusses the frequency conversion speed adjusting water supply system and energy-saving principle of speed control，and mainly describes the design and implementation approach of the frequency conversion speed adjusting water supply sy

7、stem. The proposed system design is based on the companys AT89C51 based ATMEL, also described including the transducer and sensor control system including hardware, software control systems and the corresponding. Give full play to the single chip low cost, ease of use.Keywords: frequency control; co

8、nstant pressure water supply;AT89C51 mcuII 目录摘要AbstractII第1章 绪论11.1 变频调速技术概况11.2 变频调速恒压供水系统产生的背景及研究意义21.2.1 传统供水方式21.2.2 变频恒压供水系统主要特点31.2.3 变频调速恒压供水节能分析31.2.4 变频供水系统应用范围71.3 研究意义71.4 变频调速恒压供水系统的发展81.5 本文主要研究内容91.6 本章总结9第2章 单片机概述102.1 单片机简介102.2 单片机的发展史112.3 单片机的发展趋势122.4 AT89C51单片机简介142.5 本章总结14第3章

9、变频调速恒压供水系统的工作原理153.1 变频调速的基本原理153.2 系统工作过程153.3 系统的参数选取及调速范围163.4 本章总结17第4章 变频调速恒压供水系统的硬件设计184.1 主控单片机引脚说明194.2反馈压力检测电路194.3 输出控制电路204.4 控制输入电路214.5 系统电压监控及Watchdog电路224.6 本章总结23第5章 变频调速恒压供水系统的软件设计255.1 单片机接口地址分配和控制端口功能255.2 软件程序设计255.3 本章小结28结论29致谢30参考文献31附录133附录237附录343附录448附录554 第1章 绪论第1章 绪论1.1 变

10、频调速技术概况 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。变频技术在经历了早期电子管、晶闸管整流器（60年代）和集成电路技术（70年代）几个阶段后，从80年代至今一直沿用基于电力电子技术的功率集成电路技术，并随着技术的进步继续发展1。而变频调速技术就是在变频的基础上调整电机转速的技术，其基本原理是根据电机转速与工作电源输入频率成正比的关系： n =60 f（1-s）p，（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、电机磁极对数）；通过改变电动机工作电源频率实现转速的改变。变频调速技

11、术已深入我们生活的每个角落，在国民经济和日常生活中占有重要地位:应用面广，是工业企业和日常生活中普遍需要的新技术;是节约能源的高新技术;是国际上技术更新换代最快的领域;是高科技领域的综合性技术。交流变频调速技术，已成为国内外公认的最理想、最有发展前途的电机调速方式。经测算，电机采用变频调速技术运行后，一般可节电20%一40%，因此这项技术具有广阔的使用前景，可被广泛应用于改造锅炉、风机、水泵、制冷机等设备的运行方式，以用来降低压差损耗以及起停电机的电耗2。我国现有的100万kw以上的大型电厂中，每套30万kw的发电机一般都配备30-35台辅机驱动用电动机。一个大型电厂，其辅机电动机多达250台

12、左右。火力发电厂用电动机驱动的辅机主要是风机水泵、给水泵、循环水泵、空压机和磨煤机等，据初步调查，其中50%-60%的风机、水泵可以改为调速运行。如果这些设备都实现变频调速运行，按节电20%计算，年节电可达200亿kW.h，相当于装机400万kw容量的发电设备3。因此，应用电力电子的交流变频调速装置以及相关高新技术来改造传统的产业，就可以获得很好的社会效益和经济效益。近几年来，随着电力电子技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，电气传动技术面临着一场历史革命，即交流调速取代直流调速、计算机数字控制技术取代模拟控制技术已成为发展趋势。在这种环境下，电机交流变频调速技术已经逐渐发展成为当今世界节

13、电、改善工艺流程以提高产品质量、改善环境以及推动技术进步的一种主要手段。1.2 变频调速恒压供水系统产生的背景及研究意义 我国国民经济正处于迅猛发展时期，能源紧缺是制约我国经济发展的重要因素，节能节水是我国经济持续发展的基本国策。另外，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、经济、稳定性提出了越来越高的要求4。供水质量的好坏直接影响着人民的生活水平和企业的生产效率。要安全、稳定、经济可靠的管理好遍布全城的供水管网，一定要有一个满足供水特点的、先进的自动化供水控制系统。但我国长期以来在城市供水、楼宇供水、工业生产供水等方面技术一直比较落后，自动化程度低，效率低下。究其原因，主要是由于受供水设备和供水方式的限制。 1.2.1 传统供水方式 1.恒速泵直接供水方式 这种供水方式，水泵从蓄水池中抽水加压直接送往用户，有的甚至连蓄水池也没有，直接从城市公用水网中抽水，严重影响城市公用管网压力的稳定。这种供水方式，水泵整日不停运转，有的可能在夜间用水低谷时段停止运行。这种系统形式简单、造价最低，但耗电、耗水严重，水压不稳，供水质量极差。 2.水塔/水箱的供水方式 这种方式是水泵先