1、單片機控制的恒壓無塔供水系統的設計榮雪琴（蘇州工業職業技術學院電子工程系）摘要本文介紹了一種采用單片機技術和變頻調速技術控制的智能化供水控制系統，該系統以單片機為核心，結合傳感器和變頻器實現對供水管內的水壓保持恒定的作用。該系統具有工作可靠、結構簡單、易于調試和擴展、節能環保等優點。關鍵詞傳感器單片機變頻技術實時控制在工業生產和城鎮居民生活用水的供水系統中，大多要求供水壓力能基本保持恒定。但由于用水量是隨時變化的并且變化幅度很大，因此采用傳統的供水塔、高位水箱、氣壓罐等供水設備很難滿足這一要求。同時，這些供水設備存在著二次水污染、占地面積大、清潔維修困難等不完善之處，給居民用水和房管維修部門帶

2、來諸多不便。單片機控制恒壓調速供水系統采用單片機測控技術和變頻調速技術對供水系統中的泵組進行閉環控制?？筛鶕┧到y中瞬時變化的壓力來調節電機泵的轉速，供水管網系統中的水壓保持恒定的壓力，從而達到進一步提高供水品質，實現節能的目的。系統組成與原理壓范圍是，若信號太小，必須進行放大；輸入的模擬量在轉換過程中應該保持不變，如模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保地址輸入和控制線：條。為地址鎖存允許輸入線，高電平有效。當線為高電平時，地址鎖存與譯碼器將、三條地址線的地址信號進行鎖存，經譯碼后被選中的通道的模擬量進入轉換器進行轉換。、和為地址輸入線，用于選通上的一數字量輸出及控制線：條。為轉換啟動信號

3、，當上跳沿時，所有內部寄存器清零；下跳沿時，開始進行轉換；在轉換期間，應保持低電平。為轉換結束信號，當為高電平時，表明轉換結束；否則，表明正在進行轉換。為輸出允許信號，用于控制三條輸出鎖存器向單片機輸出轉換得到的數據。，輸出轉換得到的數據；，輸出數其余引腳：條。為時鐘輸入信號線。因的內部沒有時鐘電路，所需時鐘信號必須由外界提供，通常使用頻率為。（），（）為參考電壓輸入。：電源；：地。應用說送要轉換的那在端給出一個至少有變為高電平時，令為高電平，這樣轉換的數據就輸出給單片機。（）模數轉換電路的原理。與寫信號相或非，構成的啟動轉換信號（）和鎖存信號（），鎖存信號首先將地址，鎖存，選中路模擬信號輸入

4、通道中的通道，然后啟動信號將轉換器的逐次逼近寄存器復位并開始轉換，轉換時的（轉換結束信號）腳為低電平，轉換結束后，信號為高電平，的引腳與單片機的相連，當檢測到腳為高電平后，單片機發出讀信號，與的輸出信號相或非，使的（輸出允許）信號有效，轉換后的數據就通過數據線送入單片機內。控制與顯示電路用單片機作為核心控制器件，該單片機與兼容。是一種低功耗、高性能位微控制器，具有在系統可編程存儲器，字節，位口線，看門狗定時器，個數據指針，三個位定時器計數器，一個向量級中斷結構，全雙工串行口。單片機主要控制輸出電路和繼電器電路的工作，定時輸出占空比與頻率相對應的調制信號，通過二級運算放大后輸出與頻率相對應的電壓

5、信號，將此信號送給變頻器可以控制變頻器的工作，從而控制電機的轉速。、和分別控制三個繼電器的工作，從而控制三臺水泵電機的啟動與停止。顯示電路由四只共陽極的數碼管組成，采用動態顯示方式，顯示水泵電機工作的臺數和變頻器輸出的頻率等。系統工作原理系統原理圖如圖所示，首先通過高壓力傳感器采集水管內的壓力值并轉換成電信號，經過運算放大電路放大其電流，然后送給轉換電路轉換成數字信號從單片機的口輸入，單片機內部完成計算、顯示和控制等功能，單片機一方面輸出信號控制轉換電路的工作，另一方面控制繼電器電路的工作從而控制電機的啟動與停止。單片機將電機的工作臺數和變頻器的輸出頻率通過數碼管顯示出來。（轉頁）本系統主要由

6、傳感器、單片機、運算放大電路、轉換電路、轉換電路和顯示系統等組成，其框圖如圖所示。圖系統框圖高壓力傳感器高壓力傳感器是利用壓阻效應原理，采用半導體集成電路工藝及特殊工藝制成的一種用于力學量檢測的傳感器，其主要特點是高精度、高靈敏度、高穩定性和高可靠性。本系統采用的是型高壓力傳感器，用來采集水管內水的壓力值，可以將水管內的壓力值轉換成電信號。型高壓力傳感器的壓力范圍為，對于動靜態壓力均可測量，有較優良的動態特性。信號處理電路信號處理電路由運算放大電路和轉換電路兩部分組成。由于高壓力傳感器輸出的電流較低，且線性度不好，因此需要選用精密運算放大器對其輸出的電流進行放大，經過運算放大電路放大后的輸出信

7、號仍然是模擬信號，而單片機只能處理數字信號，因此需要將運算放大電路的輸出信號通過轉換電路進行信號轉換，轉換后的信號為對應的數字信號才能送給單片機處理。（）的功能介紹。芯片是一種低噪聲，非斬波穩零的雙極性運算放大器集成電路。由于具有非常低的輸入失調電壓（對于最大為），所以在很多應用場合不需要額外的調零措施。同時具有輸入偏置電流低（為±）和開環增益高（對于為）的特點，這種低失調、高開環增益的特性使得特別適用于高增益的測量設備和放大傳感器的微弱信號等方面。的特點如下所示。超低偏移：最大；低輸入偏置電流：；低失調電壓漂移：；超穩定時間：；最高電源電壓范圍：±至±。（）模數

8、轉換芯片。內部組成。是帶有位轉換器、路多路開關以及微處理機兼容的控制邏輯的組件。它是逐次逼近式轉換器，可以和單片機直接接口。由一個路模擬開關、一個地址鎖存與譯碼器、一個轉換器和一個三態輸出鎖存器組成。多路開關可選通個模擬通道，允許路模擬量分時輸入，共用轉換器進行轉換。三態輸出鎖存器用于鎖存轉換完的數字量，當端為高電平時，才可以從三態輸：條模擬量輸入通道。對輸入模擬量要求：信號單極性，電道產生不同頻率方波輸出。這里使用了兩個緩沖器，一個用于存放從卡讀到的聲音數據，另一兩個緩沖區的功能不斷交替，形成一個由個緩沖區構成的環形緩沖。播放聲波文件由機通過超級終端以命令的方式選擇，聲音的播放狀態也顯示在機

9、超級終端上。具體流程如圖所示。圖音頻解碼電路（）液晶顯示模塊。液晶顯示模塊主要完成數據顯示、輸出數據與顯示數據的同步等功能，并可為使用者提供曲目信息。液晶屏硬件電路如圖所示。小結本系統實現了簡易的基本原型設計，提出了一種基于的播放器本系統只是實現了的基本功能，的功能圖主程序流程圖其實很強大，還可以進一步利用系統來完善和豐富該的功能，例如利用來選擇歌曲、利用來顯示歌曲名、利用來調節音量等。本系統也可以嘗試采用更有效的中斷方式，在內存中設置一個環形的緩沖區，從卡讀取的文件數據存放在其中，當需要數據時其引腳將產生低電平，利用其產生中斷。參考文獻圖顯示電路播放器的軟件設計（）程序實現思想。通過從卡中讀

10、取文件，將所讀取的數據流通過發送到解碼中播放；機可通過總線讀寫卡的內容，傳送等文件；顯示屏用于顯示的文件名和播放狀態信息。（）播放流程設計。通過從卡中讀取聲波文件，將所讀取的部分存放在一個緩沖器中，利用通道定期產生的中斷，從緩沖器中讀取聲音數據，然后根據聲音數據通過的通（接頁）李寧基于的處理器開發應用北京航空航天大學出版社，馬忠梅，李善平，康慨，等嵌入式系統教程北京航天航空大學出版社，（），賴曉晨，原旭，孫寧嵌入式系統程序設計清華大學出版社，作者簡介程磊（），蘇州工業職業技術學院電子工程系碩士。研究方向：電子技術。（收稿日期：）號、顯示信號。系統上電后，首先進行一些初始化，接著采集的壓力數據，

11、對采集的壓力數據進行處理，主要和設定的壓力值進行比較，得出各種控制信號，一方面控制水泵電機的工作數量，另一方面輸出的控制信號控制轉換電路的工作。另外，還采用數碼管直觀地顯示當前工作的水泵電機的數量和變頻器輸出的頻率值，其流程圖如圖所示。結論圖系統原理圖基于單片機技術與變頻調速技術設計的供水控制系統，硬件電路簡單，程序編寫簡單，運算速度快，能夠實時的測量和控制水管內的水壓，測量范圍寬，具有節能安全的優點，另外不需要水塔，提高了水的質量。隨著高樓的不斷出現，該供水控制系統的應用將會越來越廣泛。參考文獻谷曉芳淺析多功能恒壓供水系統的設計科技情報開發與經濟，（）李斌，羅富強，等基于異步電機效率優化的變頻供