基于PIC16F716單片機的中小型水泵控制器設(shè)計_圖文

1、基于單片機的中小型水泵控制器設(shè)計王楠，樓勇浙江臺州（臺州職業(yè)技術(shù)學院自動化研究所，）摘要：設(shè)計了、種以單片機為核心的控制系統(tǒng)，介紹了軟硬件電路的總體設(shè)計，并分析了各主要模塊的功能與實現(xiàn)原理。實踐證明，本控制器使用方便、運行可靠、生產(chǎn)工藝和使用環(huán)境均符合工業(yè)化要求，具有較高的推廣價值。關(guān)鍵詞：自動控制；電路設(shè)計；水泵；單片機中圖分類號：文獻標識碼：文章編號：（）引言水泵廣泛應用在工農(nóng)業(yè)領(lǐng)域如生產(chǎn)流水線、農(nóng)田灌溉等項目中，在日常生活中更是常見，其功率大小從幾百瓦到幾十千瓦甚至幾百千瓦。據(jù)不完全統(tǒng)計，我國每年中小型水泵的產(chǎn)量就已達到萬臺以上。隨著自動化、智能化程度的不斷提高，水泵需要一種能夠自動監(jiān)控

2、工作狀態(tài)以及外界水位變化的裝置來控制，從而提高使用可靠性并降低人工成本。采用單片機設(shè)計的智能控制器有自動、手動切換功能，能實時監(jiān)控水泵電機過壓、欠壓、過流、缺相等數(shù)據(jù)，在自動運行情況下可以根據(jù)水位或壓力傳感器的信號自動開啟或關(guān)閉水泵。硬件系統(tǒng)組成為了實現(xiàn)自動控制功能，以公司生產(chǎn)的單片機為控制核心，外部包含三相電流檢測、狀態(tài)指示與參數(shù)顯示、信號輸入以及輸出驅(qū)動等部分川。系統(tǒng)硬件框圖如圖所示。圖系統(tǒng)硬件框圖單片機的選用公司的單片機以抗干擾性強、內(nèi)部資源豐富、指令少、運行速度快、規(guī)格廣等眾多特點而在業(yè)界享有盛譽。本控制系統(tǒng)選用了系列的型。該芯片采用精簡指令系統(tǒng)，最高晶振頻率，位雙向口，內(nèi)部自帶路位轉(zhuǎn)

3、換模塊，內(nèi)部具有上電延時、等眾多模塊，使得運行穩(wěn)定性大大增強。該型號有、一和一三種封裝，可以滿足不同用戶需求。雖然本硬件系統(tǒng)需要快速可靠的收稿期：轉(zhuǎn)換模塊、和大量的口，但考慮到人機交流部分的可靠性要求相對較低，為降低成本，顯示部分采用擴展方式解決，因此選擇是合適的。電流檢測電路當水泵功率大于時，通常采用三相算步電機驅(qū)動，三相電機工作中是不允許缺相的，因此系統(tǒng)需要檢測每相的電流，一旦檢測到其中的一相電流明顯小于其它兩相則認為是缺相，三相電流過大則認為過流。此時都應當馬上關(guān)閉電機并報警。檢測電路如圖所示。相作為主檢測，需要準確地測量實際工作電流，、相只要測出電流相等即可。圖電流檢測電路硬件圖顯示電

4、路系統(tǒng)需要顯示的內(nèi)容包括工作狀態(tài)的指示和電壓電流的動態(tài)顯示，內(nèi)容很多，因此采用了串并轉(zhuǎn)換方法擴展。工作狀態(tài)采用發(fā)光二極管指示，有電源、自動、手動、運行、缺水、水滿、缺相、過壓、過流等，由兩片移位寄存器驅(qū)動，電路如圖所示。電壓電流采用單片機單獨驅(qū)動顯示，與單片機之間采用從動方式單向單線通訊。信號輸入電路信號輸入包括運行、停止、手動自動按鍵，整定按鍵和水位或壓力傳感器信號輸入，因信號較多，采用了由組成的串并轉(zhuǎn)換電路。圖系統(tǒng)軟件流程圖參數(shù)整定與存儲本系統(tǒng)設(shè)計了整定功能，即在控制系統(tǒng)和水泵電機均正常工作情況下，使用整定功能將當前的合理數(shù)據(jù)記錄于內(nèi)，以后的使用過程中單片機能夠?qū)崟r測量當前的工作數(shù)據(jù)，并與

5、整定參數(shù)進行比較，從而判斷工作狀態(tài)是否正常。單片機內(nèi)部未帶模塊，因此外接存儲器。系統(tǒng)軟件設(shè)計主單片機與外設(shè)有較多的數(shù)據(jù)交換，按鍵和傳感器信息均通過轉(zhuǎn)換后以串行方式輸入，電壓電流檢測經(jīng)放大與濾波之后直接送至單片機轉(zhuǎn)換端口。系統(tǒng)軟件設(shè)計如圖所示。軟件濾波流程送到單片機帥端口的電壓往往會有一定程度的波動，為了得到一個相對穩(wěn)定且真實的值。通常進行軟件濾波。為了濾圖運行狀態(tài)顯示硬件圖除瞬間干擾。并提高輸出值的平滑度，這里采用了（下轉(zhuǎn)第頁）從表可已看出，本項目產(chǎn)品與國產(chǎn)產(chǎn)品相比：生產(chǎn)速度提高以上、節(jié)能以上、節(jié)省塑料原料以上；制品重量偏差縮小以上；產(chǎn)品可全自動生產(chǎn)。）中山環(huán)亞公司應用德國生產(chǎn)的產(chǎn)品一與廣州霸

6、王公司采用本項目技術(shù)的產(chǎn)品一生產(chǎn)同種洗發(fā)水瓶的性能對比如表所示。裹與國外同類技術(shù)（產(chǎn)品）性能比對表通過以上對比可看出，本項目產(chǎn)品具有生產(chǎn)效率高、節(jié)能省料、自動化程度高的特點，綜合性能指標比國內(nèi)產(chǎn)品大幅提高，已接近國外先進水平。結(jié)論本項目從設(shè)備能耗、生產(chǎn)效率、自動化程度及塑料原料利用率等方面對國產(chǎn)塑料擠出吹塑中空成型機進行了重大改進，技術(shù)水平已達到國內(nèi)領(lǐng)先水平并接近國際先進水平。它采用了多項專利技術(shù)，功能齊全，成本適中，符合國家產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整及節(jié)能環(huán)保工作要求，具有顯著的社會效益和經(jīng)濟效益。目前在型坯控制精度、能耗水平及批量生產(chǎn)能力等三個方面與項目目標略有差距，下一步將重點對其進行改進完善。參考文

7、獻：黃漢雄高分子材料成型加工裝備及技術(shù)的進展一趨勢與對策橡膠技術(shù)與裝備，（）：黃漢雄塑料吹塑技術(shù)北京：化學工業(yè)出版杜，：本項目產(chǎn)品項目￥”×德國產(chǎn)品巾、由×擠出機規(guī)格（）模頭數(shù)量產(chǎn)品型坯控制配置”×型坯閉環(huán)控制全白動型坯閉環(huán)控制型坯壁厚伺服控制點數(shù)生產(chǎn)方式合格制品單件重量（兜）制品蘑量偏差（克）生產(chǎn)生產(chǎn)速度（只，、時）數(shù)據(jù)每加工噸高密度聚乙烯的平均能耗（）參考售價（人民幣萬元）全自動±±【中國塑料行業(yè)網(wǎng)我國塑料機械行業(yè)的現(xiàn)狀與發(fā)展水平：。往：以上數(shù)據(jù)為分別在中山環(huán)亞及廣州霸王公司生產(chǎn)現(xiàn)場實測得出第一作者簡介：王樹輝，男，年生，湖北武漢人，大學本

8、從表可看出，本項目產(chǎn)品與國外先進產(chǎn)品相比，生產(chǎn)速度低、平均能耗高；制品重量差及合格制品單重與國外先進產(chǎn)品持平；售價不到國外先進產(chǎn)品的四分之一?？疲こ處?。研究領(lǐng)域：塑料成型設(shè)備設(shè)計與制造。已發(fā)表論文篇。（編輯：王智圣）÷÷搟搟搟搟搟搟搟搟搟÷耕搟搟耕粉粉粉耕搟粉÷淞粉搟粉（上接第頁）結(jié)束語以單片機為核心的中小型水泵控制器較好地實現(xiàn)水泵電機的自動控制和實時監(jiān)控，該控制器功能實用、保護完善、成本低廉，有很高的性價比，在工農(nóng)業(yè)和民用供排水項目中有很大的推廣前景。參考文獻：】喻一萍，污水泵站控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)中國給水排水。（）：郟東耀，楊雷，丁天懷數(shù)字濾波抗干

9、擾技術(shù)在轉(zhuǎn)換中的應用半導體技術(shù)。（）：技術(shù)手冊公司周玉宏，王越勝，王俊偉一種新型排污泵站的綜合自動監(jiān)控系統(tǒng)機電工程，。（）：垅第一作者簡介：王楠。女，年生，浙江臺州人，碩士，助圖軟件濾波流程圖教。研究領(lǐng)域：單片機應用與自動化。已發(fā)表論文篇。（編輯：梁限幅平均值法濾波嘲，其中取比較合適采樣間隔時間。設(shè)計流程如圖所示。玉） 基于PIC16F716單片機的中小型水泵控制器設(shè)計作者：作者單位：刊名：英文刊名：年，卷(期：引用次數(shù)：王楠， 樓勇， WANG Nan， LOU Yong臺州職業(yè)技術(shù)學院自動化研究所,浙江臺州,318000機電工程技術(shù)MECHANICAL & ELECTRICAL E

10、NGINEERING TECHNOLOGY2009，38(60次參考文獻(4條1. 喻一萍 污水泵站控制系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)期刊論文-中國給水排水 2001(72. 郟東耀. 楊雷. 丁天懷 數(shù)字濾波抗干擾技術(shù)在A/D轉(zhuǎn)換中的應用期刊論文-半導體技術(shù) 2003(83. P1C16F716技術(shù)手冊 20074. 周玉宏. 王越勝. 王俊偉 一種新型排污泵站的綜合自動監(jiān)控系統(tǒng)期刊論文-機電工程 2008(10相似文獻(10條1.期刊論文 楊家林. 楊家鑫 流化床鍋爐點火裝置的自動控制電路設(shè)計 -煤炭加工與綜合利用2001(5介紹了流化床鍋爐床下點火裝置的工作原理、主要特點及自動控制電路的設(shè)計原則,利用

11、該裝置可實現(xiàn)點火過程監(jiān)控,并可保證安全,在實踐應用中收到了較理想的效果.2.期刊論文 藍志良 "自動控制實驗電路設(shè)計"的教學探討 -物理教學探討2007,25(11本文針對高二學生在學生實驗傳感器的簡單應用中怎樣才能設(shè)計出自動控制實驗電路(文科教材為設(shè)計自動報警器,順利完成該實驗的全部內(nèi)容,進行了教學實踐的探討.3.期刊論文 董愛華. 余發(fā)山. 王福忠. 閆有運. Dong Aihua. Yu Fashan. Wang Fuzhong. Yan Youyun 燃油鍋爐微機控制系統(tǒng)硬件電路設(shè)計 -電氣傳動2000,30(6本文介紹了燃油鍋爐微機控制系統(tǒng)的組成及主要功能，給出了

12、公共參數(shù)檢測電路和簡單、實用的變頻器控制及手動自動無擾切換電路。4.期刊論文 楊格. YANG Ge PLC控制系統(tǒng)安全電路設(shè)計及實現(xiàn) -重慶三峽學院學報2007,23(3結(jié)合PLC控制系統(tǒng)對安全、可靠性要求,設(shè)備設(shè)計人員職責,闡述PLC控制系統(tǒng)安全電路設(shè)計要點和要求,提出安全電路設(shè)計、實現(xiàn)方法.5.期刊論文 陳鵬 校園路燈管理的思考與實踐 -文教資料2006(20為改善目前路燈控制系統(tǒng),節(jié)省管理費用.實現(xiàn)道路照明的高效節(jié)能,提出了替代目前路燈控制系統(tǒng)的全自動控制設(shè)計方案.6.學位論文 潘耿峰 超短波射頻電路設(shè)計 2008射頻電路為超短波電臺的核心部分，它決定了通信的距離、帶寬和抗干擾等能力。

13、傳統(tǒng)的超短波射頻電路，在結(jié)構(gòu)上各個功能模塊通過母板相互連接，其體積大，且對結(jié)構(gòu)腔體精度要求高，各單元間容易相互干擾；在電路上，增益不可控，線路復雜龐大；在整機指標上，也不具備同臺多機工作能力，跳頻速率低。因此對射頻電路的改進成為超短波通信和電臺制造業(yè)刻不容緩的事情。 隨著射頻技術(shù)的不斷發(fā)展，對新工藝和新器件的應用，我們對射頻電路進行不斷改進，形成新的超短波射頻電路，新超短波射頻電路實現(xiàn)了體積上小型化，擺脫傳統(tǒng)射頻電路采用母板連接，對結(jié)構(gòu)腔體精度要求高的困境，而在電路上實現(xiàn)共用和集成，且能更好的解決板間電磁干擾的問題。新電路采用共址濾波技術(shù)，有效的抑制寬帶噪聲，解決傳統(tǒng)電臺同址多機工作能力。在電

14、路控制上，新電路采用了實時自動控制的方法，做到傳統(tǒng)電路無法做到的實時增益自適應控制和功率控制。新電路更多采用自動調(diào)試和測試的方法，在大規(guī)模生產(chǎn)上，新電路能更好的應用自動化技術(shù)，提高產(chǎn)出速度。 本文以某型號電臺的研制實際情況為基礎(chǔ)，結(jié)合理論分析研究和工程實踐驗證，深入淺出的提出新電路的設(shè)計方法和實現(xiàn)。 本文主要進行了以下幾項工作： (1總結(jié)出現(xiàn)階段射頻電路的發(fā)展現(xiàn)狀，結(jié)合對外軍設(shè)備的學習和分析，提出滿足工程實踐的射頻電路參數(shù)。 (2從系統(tǒng)特點上對射頻電路進行整體規(guī)劃分析，提出射頻收發(fā)電路的設(shè)計方案，分析關(guān)鍵電路的指標設(shè)計，最后指出整體電路的參數(shù)分配。 (3針對設(shè)計方案，進行硬件電路設(shè)計，提出器件

15、選擇的方法，分析外圍電路的設(shè)計，并重點介紹諧波濾波器制作等技術(shù)。 (4研究出射頻電路的基本控制方法，從控制信號內(nèi)容分析開始，詳細介紹了對射頻收發(fā)增益控制的方法。 (5研究出檢測射頻電路是否滿足設(shè)計指標的測試內(nèi)容，方法和步驟，根據(jù)樣機測試結(jié)果，分析電路性能。7.學位論文 郭燕 單片機應用系統(tǒng)的研制及其在望遠鏡控制中的應用 1997該文主要論述了單片機應用系統(tǒng)的研制和其在控制望遠鏡的自動定位、追星和尋星中的應用技術(shù).詳細討論了利用開發(fā)系統(tǒng)研制單片機的過程,給出了其硬件電路及調(diào)試軟件的設(shè)計思想和具體方案,并介紹了利用研制成功的單片機系統(tǒng)對天文儀器實現(xiàn)自動控制和自動觀測等一些具體應用技術(shù),詳述了利用單

16、片機應用系統(tǒng)控制步進電機從而控制望遠鏡的升降和旋轉(zhuǎn),這些研究對于實現(xiàn)簡單快速高精度的天體觀測具有重要的意義.8.期刊論文 于鳳坤. 馬躍進. 趙建國. 李建昌. 陳志強. Yu Fengkun. Ma Yuejin. Zhao Jianguo. Li Jianchang. Chen Zhiqiang 隨焊錘擊自動控制系統(tǒng)的電路設(shè)計 -農(nóng)業(yè)工程學報2009,25(1針對現(xiàn)有氣動隨焊錘擊裝胃附加設(shè)備多、控制精度等特點,設(shè)計了一套適時進行隨焊錘擊的自動化控制系統(tǒng).系統(tǒng)采用AT89C52單片機為控制核心,MAXl91為A/D轉(zhuǎn)換器,FA2B型紅外測溫儀跟蹤采集焊道溫度與85BYG-450B型步進電機作為動作執(zhí)行部件,構(gòu)成了由溫度信號采集單元、錘擊力和錘擊頻率控制單元和步進電機控制單元組成的控制電路.低碳鋼磨損試件進行隨焊錘擊修復試驗表明:控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊、電路工作可靠,錘擊參數(shù)控制準確,試件焊接氣孔、裂縫等缺陷得到明顯改善.9.期刊論文 劉銀漢. LIU Yin