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1、 I 装 订 线 目目 录录第 1 章 绪论 .11.1 引言 .11.2 相关技术发展现状 .11.2.1 变频调速技术现状 .11.2.2 单片机技术现状 .1第 2 章 硬件电路的设计 .32.1 硬件电路原理简介 .32.1.1 模糊恒压变频自动控制供水的原理 .32.1.2 系统框图 .32.1.3 电机控制部分 .32.2 水泵调速运行的节能原理及设计 .42.2.1 水泵调速运行的节能原理 .42.2.2 水泵变频调速控制系统的设计 .52.3 压力检测电路设计 .52.4 信号放大电路设计 .62.4.1 一级放大电路 .62.4.2 二节放大电路 .72.5A/D 转换电路
2、.72.6 单片机核心电路 .102.6.1AT89S52 单片机 .102.6.2 单片机的最小系统 .132.7 输入及显示模块电路 .142.8D/A 转换电路 .152.9MAX232 芯片简介 .162.10 电机控制电路设计 .16第三章 模糊控制 .173.1 模糊控制原理 .173.1.1 模糊控制的基本思想 .173.1.2 模糊控制系统组成 .173.1.3 模糊控制的基本原理 .183.2 模糊控制器 .193.2.1 模糊控制器的结构 .19II 装 订 线 3.2.2 模糊拉制器功能及实现 .203.3 变频恒压控制系统模糊控制器的设计 .223.3.1 模糊控制器结
3、构设计 .223.3.2 模糊控制规则的设计 .223.3.3 确定模糊变量的赋值表 .233.4.4 精确量的模糊化 .253.4.5 模糊推理及其模糊量的非模糊化方法 .253.4.6 建立模糊控制表 .253.4.7 量化因子及比例因子的选择 .263.4.8 采样时间的选择 .27第四章 系统的软件实现 .284.1 单片机的软件编程 .284.1.1 系统运行主程序 .284.1.2 压力测量显示子程序设计 .294.1.3 模糊控制子程序设计 .294.1.4A/D 转换子程序设计 .31结 论 .32致 谢 .33参考文献 .34共 34 页 第 1 页 装 订 线 第第 1 章
4、章 绪论绪论1.1 引言引言在目前的城市供水系统供水中，还有很多采用恒速泵供水系统，水塔高位水箱供水和气压罐供水系统等供水方式。在这些供水方式中，由于扬水较高且电机一直高速运行，造成较大的电能消耗，目前的水费成本中，电费的比例达50%以上。本文针对城市小区供水系统的实际情况，选用单片机模糊控制和变频器组成模糊恒压供水系统，充分利用单片机技术，模糊控制技术和交流变频技术等高新技术，不但使水压保持恒定，节电节水，而且灵活性高，占地面积小，投资省，操作方便，运行可靠，具有良好的经济和社会效益。1.2 相关技术发展现状相关技术发展现状1.2.1 变频调速技术现状变频调速技术现状20 世纪是变频调速技术
5、由诞生到发展的时代，特别是 20 世纪 90 年代以后，IGBT，IGCT（集成们极换向性晶闸管）等新型电力电子器件的发展、DSP（数字信号处理器）和 ASIC（专用集成电路技术）的快速发展以及新颖控制理论和技术（如磁场定向矢量控制，直接转矩控制等）的完善，使变频调速系统在调速范围，调速精度，动态响应，功率因数，运行效率和使用方便等性能指标超过了支流调速系统，达到了取代支流调速的地步，受到各行业的欢迎，并取得显著的经济效益。目前，变频调速技术以显著的节电效果，优良的调速性能以及广泛的实用性，而成为电器传动的发展主流方向，变频调速技术涉及电机，电力电子技术，微电子技术，信息技术与控制技术等多个领
6、域。变频调速系统中 PWM 技术的发展：PWM 控制是变频调速系统的中心，任何控制算法几乎都是以各种 PWM 控制方式实现。九十年代以来的产品，正弦型PWM（SPWM）调制方法已逐步为以下方式取代：快速电流跟踪 PWM 技术，磁链跟踪控制 PWM 技术，直接转矩的智能控制 PWM 技术，双 PWM 控制技术，矢量变换控制技术。【1】1.2.2 单片机技术现状单片机技术现状单片微型计算机简称为单片机，是在一块芯片上集成了一台微型计算机所需的 CPU、存储器、输入/输出部件和时钟电路等。自问世以来，性能不断提高和完善，加之具有集成度高，功能强，体积小，供耗低，性能可靠，价格低廉等优点，因此，在工业
7、控制、智能仪器仪表、数据采集和处理、通信系统、高共 34 页 第 2 页 装 订 线 级计算机、家用电器等领域的应用日益广泛，并且正在逐步取代现有的多片微机应用系统，数字单片机的位数越来越多，精度也越来越高。另外，在需要极高响应速度的控制场合，还出现了模糊单片机，它是专门执行模糊逻辑信号的器件，具有极高的模糊推理速度。今天，还出现了不少高级语言的开发工具，这些系统经过仿真可在更高的开发平台上进行快速的开发，为单片机的广泛应用铺平了道路。所以，在未来的社会主义工业化建设中，单片机无疑会发挥更大的作用。共 34 页 第 3 页 装 订 线 第第 2 章章 硬件电路的设计硬件电路的设计2.1 硬件电
8、路原理简介硬件电路原理简介2.1.1 模糊恒压变频自动控制供水的原理模糊恒压变频自动控制供水的原理该设备应用原传感器完成对水压的数据采集，传感器置于水体内，利用水压的变化产生的力的变化将水压量转化成电压值，经前置放大，A/D 转换为一组数字量进入单片机，经微处理器与相应预置参量进行比较后，得到一误差量A，该误差量与前一误差量又可得到一误差的变化量 B，A 和 B 作为模糊控制器的输入，由软件进行处理，模糊控制器的输出则作为一调节参量及控制量，经D/A 转换控制变频器，产生一系列的变化的电流：电流大，水泵转速加快，水压升高，反之水压降低，近似达到恒压节能的目的。2.1.2 系统框图系统框图A/D 转换传感器AT89S52D/A 转换变频器电机、水泵水复位器件人机接口2-1 系统框图2.1.3 电机控制部分电机控制部分电机控制部分主要对系统的三个水泵进行控制，而每个水泵状态与可变供电网络有关，可变供电网络由工频电网和变频器提供的变频电网组成，通过控制器将各水泵按一定规律投入（或切出）工频电网过变频电网，以达到最佳配置状态。每个水泵都有两种状态：（1）变频（2
