单片机调研报告.docx

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1、单片机调研报告大连交通高校2006届本科生毕业设计调研报告调研报告一.国内、外发呈现状随着城市的发展，人们的居住环境越来越集中，加之生活特性化的发展，使得城市供水系统的负荷变更很大。以前大多接受传统的水塔、高位水箱或者是气压增压设备，但都必需有水泵以高出实际用水高度的压力来“提升”水量，增大了水泵的轴功率和功耗。80年头末期，晶体管型沟通电机变频调速技术用于更新改造传统供水设备，使我国供水行业的技术装备水平从90年头初起先阅历了一次飞跃。随着科学技术的进步以与大规模集成电路和微机技术的突飞猛进，沟通电机变频调速技术已日趋完善，变频调速器用于沟通异步电动机调速，其性能赛过以往任何一种沟通调速方式

2、，而且结构简洁，因而成为沟通电动机调速的最新潮流。基于此种缘由，设计了沟通变频调速恒压供水系统，实现水泵电气无级调速，依据用水的变更自动调整系统的运行参数,在用水量发生变更时保持水压恒定以满足用户用水要求1、4o二.供水系统的特点：供水系统一般可以分为居民生活用水和一般工农业用水两部分，于一般工农业用水量变更不大，它可以泵站干脆限制流量，不属于考虑的范围。居民生活用水有以下几个显著特点：(1)用水变更量大。居民区生活用水高峰期一般在早、中、晚三餐前后，低谷期一般在午夜以后，两者差别很大，用水时不均系数一天内可达10,考虑季节变更一年内可达20lo(2)对水压的要求比较高。供水系统希望依据流量的

3、变更调整水压，它们之间的关系式如下：H?HZ?Sh?HZ?K2Q2式中：H水泵扬程QHZ水网用户要求的用水量一一水网中最不利供水点要求扬程Sh一一管道水头损失K2流量系数，管网本身确定不同水网有不同的关系曲线，该曲线中Sh的曲率与管网的设计有关。若供水压力低于这条曲线，将有些地方供不上水，高于它又将增加能耗。这些都不满足用户的要求。另外，即使在用水量慢慢降至零时仍维持水压K2lo11大连交通高校2006届本科生毕业设计调研报告HShHzo关系曲线QmaxQ(3)流量基本上用户限制。泵的出口阀门限制流量，而阀门又用户限制，调速泵对流量的调整只能随用水量的变更而变更1。三.本课题的来源与意义：在恒

4、压供水技术出现以前，出现过许多供水方式。这些供水方式并不是在时间上后向前慢慢相互取代的，而是随着更先进的供水方式的出现，同时又有许多落后的供水方式并存的。下面就逐一分析：(1)一台恒速干脆供水系统：这种供水方式是水泵从蓄水池中抽水加压并干脆送往用户，有的甚至连蓄水池也没有，干脆从城市公用水网中抽水，严峻影响城市供用水网压力的稳定。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。这种系统形式简洁、造价最低，但耗电、耗水严峻水压不稳，供水质量极差。可见水泵消耗的功率与流量无关，但效率只是在水泵额定流量旁边区域才最高，流量较小时效率极低3o(2)恒速泵加水塔的供水方式：这种方式是

5、水泵先向水塔供水，再水塔向用户供水。水塔的合理高度是使水塔最低水位略高于系统所需压力。水塔注满水后泵停开，水塔水位低于某一位只是在启动水泵。水泵处于断续工作状态中。这种供水方式水泵工作在额定流量额定量程的条件下，水泵效率处于高效区。这种方式明显比以前一种节点，其节点率与水塔容量、水泵额定流量、用水时不匀整稀疏、水泵的开停时间比、开停频率等有关。供水压力比较稳定。但这种供水方式基建设备投资最大，占地面积也最大。水压不行调，不能兼顾近期与远期的须要。而且系统水压不能随流量的减小、系统所需水压下降而下降，故还存在一些能量损失，而且假如该系统水塔的水位监控装置损坏的话，泵的开停将完全人操作，就会出现能

6、量的严峻奢侈和供水质量的严峻下降3。22 大连交通高校2006届本科生毕业设计调研报告（3）恒速泵加气压罐供水方式：这种方式是利用封闭的气压罐式提高为水箱蓄水，通过监测罐内压力来限制泵的开停，罐的占地面积于水塔水箱供水方式相比较小，而且可以放在地上，设备的成本比水塔要得的多，而且气压罐是密封的，所以大大削减水质因异物进入而被污染的可能性。因此很受欢迎，应有特别广泛。但气压罐供水方式也存在着许多缺点，在介绍完变频调速供水方式后，再将二者进行比较。（4）变频调速恒压供水方式：工作原理是：限制器通过检测实际水压值，比较设定水压值和实际水压值的差别，按PlD限制规律运算后，输出限制信号至变频器，变频器

7、则依据限制器的输入信号调整水泵电机的供电电压和频率。当用水量增加时，限制器限制变频器使电动机的电压和频率加大，水泵转速上升，出水量增加；当用水量削减时，限制器限制变频器使电动机的电压和频率降低,水泵转速下降，出水量削减。通过这种限制方式，就可以使自来水管道压力保持在设定值上2o于变频器的价格较高，变频调速恒压供水系统通常接受多台水泵并联运行，几台水泵共用一台变频器。工作时，限制器依据用水量的大小，限制配电系统自动选择所需投入运行的水泵数量，一般方法是保持其中一台水泵处于变频器限制下，其它水泵则依据供水量的变更，在工频下全速运行或停机待命.2变频调速是在节能效果上明显优于气压罐式。气压罐式依靠压

8、力罐中的压缩空气送水，气压罐配套水泵在运行时，是在额定转速、额定流量的条件下。当系统所需水量下降时。供水压力超出系统所需压力而造成能量的奢侈。同时水泵是满频率启动，且启动频繁，又会造成确定的能耗。而变频调速适当系统用水量下降时可无极调整水泵转速，是供水压力与系统所需水压大致相等，这样就节约了许多电能，气压罐式的耗钢量较大，这也是其一个较大的缺点，气压罐运用钢材制造，一般状况下建筑面积万平方米需安装，得气压罐2个。这样假如在全国推广气压罐式供水系统，这对我国来说将是一项较大的投入。而变频调速供水系统的变频器是以太微机限制的电器设备，不存在消耗多少钢材的问题。同时于气罐体积大，一般数量多为2-3个

9、，这样占地面积一般为几十平米。而变频调速式中的调速装置站的面积仅为零点几平米。此将带来土建投资的节约。在运行效果上，气压罐式与调速时相比也存在着确定差距。气压罐式的运行不稳定，突出表现在它的频繁启动。于气压罐的调整容积仅占其总容积的1/3T/6,因而每个罐的调整实力很小,只得依靠常见的启动来保证供水，这样将产生较大的噪声。而且电视图像受到严峻干扰，严峻影响居民的生活。同时于启动过于频繁，压力不稳，加之硬启动，电气和机械冲击较大，设备损坏很快，2333 大连交通高校2006届本科生毕业设计调研报告管网和卫生设备也因压力过高增加了水量泄漏。调速式的运行特别稳定牢靠。没有常见的启动现象，加之启动方式

10、为软启动设备运行特别平稳，避开了电气、机械冲击。于压力稳定，小区管网和卫生设备的泄漏水量明显降低，噪音、振动下降，电视图像也不再受干扰，四周居民也不再受影响。而且于调速式是经水泵加压后干脆送往用户的，防止了气压罐中于气水接触、隔膜雨水接触而可能造成的水质二次污染，保证了饮用水水质牢靠。此可见，变频调速式供水系统具有节约能源、节约钢材、节约占地、节约投资，调整实力大、运行稳定牢靠的优势，具有明显的经济效益和社会效益。所以本课题具有较高的好用价值3。三.探讨内容：接受系列单片机实现对恒压供水系统的自动限制，供水系统接受三泵循环，变频器软启动并自动调压，并具有显示系统状态的功能。四.毕业设计的探讨目

11、标：通过查阅资料，探讨出以单片机为核心的好用限制电路，并进行调试。可以用显示电路进行对水压和三泵工作状态的显示，而且要有完善的爱惜、互锁功能，运用三泵循环达到对水压的连续限制。五.探讨手段和方法：运用单片机开发系统和示波器对涉与电路进行硬件和软件的设计以与调试。六.可行性方案分析：现在最常用的有三种方式。PLC实现造价高、模拟量输入、输出须要单独设置、但其牢靠性强。而用单片机实现造价低，而且模拟量输入、输出可用各种门电路连接得出，但单片机实现的系统易受外界电磁干扰的影响，可是考虑到恒压供水系统结构较为简洁，且其工作环境的电磁干扰较少，因此单片机的牢靠性也可以满足要求。故，本课题我较为倾向运用单

12、片机限制。作为单片机，它具有如下特点：（1）牢靠性好，芯片本身是按工业测控环境要求设计的，其抗工业噪声干扰优于一般通用CPU：程序指令与常数、表格固化在RoM中不易破坏；许多信号通道均在一个芯片内，故牢靠性高3。(2)易扩展。片内具有计算机正常运行所必需的部件。芯片外部有许多供扩展用三总线并行、串行输入输出管脚，很简洁构成各种规模的计算机应用系统。(3)限制功能强。为了满足工业限制要求，一般单片机的指令系统中有机丰富的条件分支转移指令、I/O口的逻辑操作以与为处理功能。一般来说，单片机的逻辑限制功能与运行速度均高于同一档次的微处理器3。(4)价格便宜也是重要的。但需特地汇编语言开发，开发周期较

13、长。用门电路也可以搭出限制电路，这样做造价更低，但稳定性、牢靠性44333大连交通高校2006届本科生毕业设计调研报告最差。我的初步设想分为四部分：D2)3)输入通道的设计：将水压传感器的水压测量值送入A/D转换器,转化为数字量,并接收此信号。输出通道的设计：讲经运算处理后的数字量送往D/A转换器，转换器的模拟量，作为变频其的频率给定，来限制水泵电机的转速。开关量限制电路的设计：是用来限制电机的起停的。比如说，在第一台电机工作在工频、其次台变频器限制，但此种工作状态的水压不够，这时需使一、二台电机都工作在工频，将第三台变频器限制。这时此部分电路就将第三台开启。4 )显示部分设计：用来显示水压和三台电机的运行状况。试验条件:七.试验条件：89C51CPU芯片、各种数字集成芯片、开发系统、示波器。八.进度支配：在前三周完成对本课题相关资料的阅读，书写进度支配表和调研报告，完成一片不少于三千汉字的外文翻译，第四周和第五周用来熟悉恒压供水系统的基本原理，第五周第六周熟悉单片机的原理，第七周和第八周用来完成总体方案的硬件设计，第九周和第十周用来完成软件部分的设计，十一周和十二周进行仿真试验，十三周和十四周整理材料，完成论文并准备答辩。九.