基于PIC16F716单片机的中小型水泵控制器设计_图文

1、基于单片机的中小型水泵控制器设计王楠，楼勇浙江台州（台州职业技术学院自动化研究所，）摘要：设计了、种以单片机为核心的控制系统，介绍了软硬件电路的总体设计，并分析了各主要模块的功能与实现原理。实践证明，本控制器使用方便、运行可靠、生产工艺和使用环境均符合工业化要求，具有较高的推广价值。关键词：自动控制；电路设计；水泵；单片机中图分类号：文献标识码：文章编号：（）引言水泵广泛应用在工农业领域如生产流水线、农田灌溉等项目中，在日常生活中更是常见，其功率大小从几百瓦到几十千瓦甚至几百千瓦。据不完全统计，我国每年中小型水泵的产量就已达到万台以上。随着自动化、智能化程度的不断提高，水泵需要一种能够自动监控

2、工作状态以及外界水位变化的装置来控制，从而提高使用可靠性并降低人工成本。采用单片机设计的智能控制器有自动、手动切换功能，能实时监控水泵电机过压、欠压、过流、缺相等数据，在自动运行情况下可以根据水位或压力传感器的信号自动开启或关闭水泵。硬件系统组成为了实现自动控制功能，以公司生产的单片机为控制核心，外部包含三相电流检测、状态指示与参数显示、信号输入以及输出驱动等部分川。系统硬件框图如图所示。图系统硬件框图单片机的选用公司的单片机以抗干扰性强、内部资源丰富、指令少、运行速度快、规格广等众多特点而在业界享有盛誉。本控制系统选用了系列的型。该芯片采用精简指令系统，最高晶振频率，位双向口，内部自带路位转

3、换模块，内部具有上电延时、等众多模块，使得运行稳定性大大增强。该型号有、一和一三种封装，可以满足不同用户需求。虽然本硬件系统需要快速可靠的收稿期：转换模块、和大量的口，但考虑到人机交流部分的可靠性要求相对较低，为降低成本，显示部分采用扩展方式解决，因此选择是合适的。电流检测电路当水泵功率大于时，通常采用三相算步电机驱动，三相电机工作中是不允许缺相的，因此系统需要检测每相的电流，一旦检测到其中的一相电流明显小于其它两相则认为是缺相，三相电流过大则认为过流。此时都应当马上关闭电机并报警。检测电路如图所示。相作为主检测，需要准确地测量实际工作电流，、相只要测出电流相等即可。图电流检测电路硬件图显示电

4、路系统需要显示的内容包括工作状态的指示和电压电流的动态显示，内容很多，因此采用了串并转换方法扩展。工作状态采用发光二极管指示，有电源、自动、手动、运行、缺水、水满、缺相、过压、过流等，由两片移位寄存器驱动，电路如图所示。电压电流采用单片机单独驱动显示，与单片机之间采用从动方式单向单线通讯。信号输入电路信号输入包括运行、停止、手动自动按键，整定按键和水位或压力传感器信号输入，因信号较多，采用了由组成的串并转换电路。图系统软件流程图参数整定与存储本系统设计了整定功能，即在控制系统和水泵电机均正常工作情况下，使用整定功能将当前的合理数据记录于内，以后的使用过程中单片机能够实时测量当前的工作数据，并与

5、整定参数进行比较，从而判断工作状态是否正常。单片机内部未带模块，因此外接存储器。系统软件设计主单片机与外设有较多的数据交换，按键和传感器信息均通过转换后以串行方式输入，电压电流检测经放大与滤波之后直接送至单片机转换端口。系统软件设计如图所示。软件滤波流程送到单片机帅端口的电压往往会有一定程度的波动，为了得到一个相对稳定且真实的值。通常进行软件滤波。为了滤图运行状态显示硬件图除瞬间干扰。并提高输出值的平滑度，这里采用了（下转第页）从表可已看出，本项目产品与国产产品相比：生产速度提高以上、节能以上、节省塑料原料以上；制品重量偏差缩小以上；产品可全自动生产。）中山环亚公司应用德国生产的产品一与广州霸

6、王公司采用本项目技术的产品一生产同种洗发水瓶的性能对比如表所示。裹与国外同类技术（产品）性能比对表通过以上对比可看出，本项目产品具有生产效率高、节能省料、自动化程度高的特点，综合性能指标比国内产品大幅提高，已接近国外先进水平。结论本项目从设备能耗、生产效率、自动化程度及塑料原料利用率等方面对国产塑料挤出吹塑中空成型机进行了重大改进，技术水平已达到国内领先水平并接近国际先进水平。它采用了多项专利技术，功能齐全，成本适中，符合国家产业结构调整及节能环保工作要求，具有显著的社会效益和经济效益。目前在型坯控制精度、能耗水平及批量生产能力等三个方面与项目目标略有差距，下一步将重点对其进行改进完善。参考文

7、献：黄汉雄高分子材料成型加工装备及技术的进展一趋势与对策橡胶技术与装备，（）：黄汉雄塑料吹塑技术北京：化学工业出版杜，：本项目产品项目￥”×德国产品巾、由×挤出机规格（）模头数量产品型坯控制配置”×型坯闭环控制全白动型坯闭环控制型坯壁厚伺服控制点数生产方式合格制品单件重量（兜）制品蘑量偏差（克）生产生产速度（只，、时）数据每加工吨高密度聚乙烯的平均能耗（）参考售价（人民币万元）全自动±±【中国塑料行业网我国塑料机械行业的现状与发展水平：。往：以上数据为分别在中山环亚及广州霸王公司生产现场实测得出第一作者简介：王树辉，男，年生，湖北武汉人，大学本

8、从表可看出，本项目产品与国外先进产品相比，生产速度低、平均能耗高；制品重量差及合格制品单重与国外先进产品持平；售价不到国外先进产品的四分之一。科，工程师。研究领域：塑料成型设备设计与制造。已发表论文篇。（编辑：王智圣）÷÷擀擀擀擀擀擀擀擀擀÷耕擀擀耕粉粉粉耕擀粉÷淞粉擀粉（上接第页）结束语以单片机为核心的中小型水泵控制器较好地实现水泵电机的自动控制和实时监控，该控制器功能实用、保护完善、成本低廉，有很高的性价比，在工农业和民用供排水项目中有很大的推广前景。参考文献：】喻一萍，污水泵站控制系统的设计与实现中国给水排水。（）：郏东耀，杨雷，丁天怀数字滤波抗干

9、扰技术在转换中的应用半导体技术。（）：技术手册公司周玉宏，王越胜，王俊伟一种新型排污泵站的综合自动监控系统机电工程，。（）：垅第一作者简介：王楠。女，年生，浙江台州人，硕士，助图软件滤波流程图教。研究领域：单片机应用与自动化。已发表论文篇。（编辑：梁限幅平均值法滤波嘲，其中取比较合适采样间隔时间。设计流程如图所示。玉） 基于PIC16F716单片机的中小型水泵控制器设计作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期：引用次数：王楠， 楼勇， WANG Nan， LOU Yong台州职业技术学院自动化研究所,浙江台州,318000机电工程技术MECHANICAL & ELECTRICAL E

10、NGINEERING TECHNOLOGY2009，38(60次参考文献(4条1. 喻一萍 污水泵站控制系统的设计与实现期刊论文-中国给水排水 2001(72. 郏东耀. 杨雷. 丁天怀 数字滤波抗干扰技术在A/D转换中的应用期刊论文-半导体技术 2003(83. P1C16F716技术手册 20074. 周玉宏. 王越胜. 王俊伟 一种新型排污泵站的综合自动监控系统期刊论文-机电工程 2008(10相似文献(10条1.期刊论文 杨家林. 杨家鑫 流化床锅炉点火装置的自动控制电路设计 -煤炭加工与综合利用2001(5介绍了流化床锅炉床下点火装置的工作原理、主要特点及自动控制电路的设计原则,利用

11、该装置可实现点火过程监控,并可保证安全,在实践应用中收到了较理想的效果.2.期刊论文 蓝志良 "自动控制实验电路设计"的教学探讨 -物理教学探讨2007,25(11本文针对高二学生在学生实验传感器的简单应用中怎样才能设计出自动控制实验电路(文科教材为设计自动报警器,顺利完成该实验的全部内容,进行了教学实践的探讨.3.期刊论文 董爱华. 余发山. 王福忠. 闫有运. Dong Aihua. Yu Fashan. Wang Fuzhong. Yan Youyun 燃油锅炉微机控制系统硬件电路设计 -电气传动2000,30(6本文介绍了燃油锅炉微机控制系统的组成及主要功能，给出了

12、公共参数检测电路和简单、实用的变频器控制及手动自动无扰切换电路。4.期刊论文 杨格. YANG Ge PLC控制系统安全电路设计及实现 -重庆三峡学院学报2007,23(3结合PLC控制系统对安全、可靠性要求,设备设计人员职责,阐述PLC控制系统安全电路设计要点和要求,提出安全电路设计、实现方法.5.期刊论文 陈鹏 校园路灯管理的思考与实践 -文教资料2006(20为改善目前路灯控制系统,节省管理费用.实现道路照明的高效节能,提出了替代目前路灯控制系统的全自动控制设计方案.6.学位论文 潘耿峰 超短波射频电路设计 2008射频电路为超短波电台的核心部分，它决定了通信的距离、带宽和抗干扰等能力。

13、传统的超短波射频电路，在结构上各个功能模块通过母板相互连接，其体积大，且对结构腔体精度要求高，各单元间容易相互干扰；在电路上，增益不可控，线路复杂庞大；在整机指标上，也不具备同台多机工作能力，跳频速率低。因此对射频电路的改进成为超短波通信和电台制造业刻不容缓的事情。 随着射频技术的不断发展，对新工艺和新器件的应用，我们对射频电路进行不断改进，形成新的超短波射频电路，新超短波射频电路实现了体积上小型化，摆脱传统射频电路采用母板连接，对结构腔体精度要求高的困境，而在电路上实现共用和集成，且能更好的解决板间电磁干扰的问题。新电路采用共址滤波技术，有效的抑制宽带噪声，解决传统电台同址多机工作能力。在电

14、路控制上，新电路采用了实时自动控制的方法，做到传统电路无法做到的实时增益自适应控制和功率控制。新电路更多采用自动调试和测试的方法，在大规模生产上，新电路能更好的应用自动化技术，提高产出速度。 本文以某型号电台的研制实际情况为基础，结合理论分析研究和工程实践验证，深入浅出的提出新电路的设计方法和实现。 本文主要进行了以下几项工作： (1总结出现阶段射频电路的发展现状，结合对外军设备的学习和分析，提出满足工程实践的射频电路参数。 (2从系统特点上对射频电路进行整体规划分析，提出射频收发电路的设计方案，分析关键电路的指标设计，最后指出整体电路的参数分配。 (3针对设计方案，进行硬件电路设计，提出器件

15、选择的方法，分析外围电路的设计，并重点介绍谐波滤波器制作等技术。 (4研究出射频电路的基本控制方法，从控制信号内容分析开始，详细介绍了对射频收发增益控制的方法。 (5研究出检测射频电路是否满足设计指标的测试内容，方法和步骤，根据样机测试结果，分析电路性能。7.学位论文 郭燕 单片机应用系统的研制及其在望远镜控制中的应用 1997该文主要论述了单片机应用系统的研制和其在控制望远镜的自动定位、追星和寻星中的应用技术.详细讨论了利用开发系统研制单片机的过程,给出了其硬件电路及调试软件的设计思想和具体方案,并介绍了利用研制成功的单片机系统对天文仪器实现自动控制和自动观测等一些具体应用技术,详述了利用单

16、片机应用系统控制步进电机从而控制望远镜的升降和旋转,这些研究对于实现简单快速高精度的天体观测具有重要的意义.8.期刊论文 于凤坤. 马跃进. 赵建国. 李建昌. 陈志强. Yu Fengkun. Ma Yuejin. Zhao Jianguo. Li Jianchang. Chen Zhiqiang 随焊锤击自动控制系统的电路设计 -农业工程学报2009,25(1针对现有气动随焊锤击装胃附加设备多、控制精度等特点,设计了一套适时进行随焊锤击的自动化控制系统.系统采用AT89C52单片机为控制核心,MAXl91为A/D转换器,FA2B型红外测温仪跟踪采集焊道温度与85BYG-450B型步进电机作为动作执行部件,构成了由温度信号采集单元、锤击力和锤击频率控制单元和步进电机控制单元组成的控制电路.低碳钢磨损试件进行随焊锤击修复试验表明:控制系统结构紧凑、电路工作可靠,锤击参数控制准确,试件焊接气孔、裂缝等缺陷得到明显改善.9.期刊论文 刘银汉. LIU Yin-han