基于单片机喷泉控制系统的设计

摘要
随着科学技术的不断发展和生活水平的不断提高，尤其是喷泉在城市和社区环境建设中起着尤其重要的作用。因此以高新技术为主的各种新型水景工程：现代雕塑、音乐喷泉、激光水幕电影、超高喷泉、超大瀑布、百米跑泉、跳跳泉等，都在我国相继出现。程控花式喷泉是将现代控制技术应用于人工喷泉，通过单片机程序来控制喷泉的水姿变化，成为一种新的喷泉艺术形式。单片机作为一种控制用微处理器，包含有基本的软硬件资源。本文采用了单片机控制技术，给出了单片机控制电路，水泵控制电路，彩灯控制电路及部分单片机I／O口初始化程序。随着科学技术突飞猛进的发展，变频调速器技术正大步走进喷泉控制领域，发挥着不可替代的作用。单片机的输出通过数模转换来驱动变频器，通过变频调速技术对电泵进行调速，实现程序控制喷泉的高度，不仅能够进行多种水型切换，而且能控制喷泉水柱上下起伏。同时单片机还通过中间继电器来控制彩灯的亮灭。实现了对喷泉的水、光协同控制。

关键词：人工喷泉，单片机控制技术， 变频器

ABSTRACT

With the continuous development of science and technology, as well as the rising of living standards, fountains plays a particularly important role in the construction of city and community environment .Therefore, new types of water features works based on high and new technology have come true one after another in our country, such as modern sculpture, music fountain, laser water curtain film, ultra-high fountain, large waterfalls, sprint Springs, jumping springs. Programmable fancy fountain is the artificial fountain based on modern control technology with which the posture of the water is controlled by programmed microcontroller .This becomes a new kind of fancy art form. As a kind of microprocessor controller, SCM includes a basic hardware and software resources. In this paper, the design is base on microcomputer control technology. There developed specific program. MCU controller circuit, pump controller circuit, Carnival controller circuit and part of the microcontroller I / O port initialization process are established. With the development of technology the Variable Frequency Speed plays a more and more important role in the fountain area. Through the digital-analog converter the SCM output can be used to drive the transducer. By the technology of the Frequency Conversion we can not only switch the water type but also make the water column up and down. Meanwhile microcontroller can control the carnival by the intermediate relay. Then we can control the water and light of the fountain cooperatively.

KEYWORDS：Artificial fountains，SCM Control technology，Frequency converter

要实现喷水高度的连续控制，就必须能够调节喷头出水水压，而通过调节水泵转速可以达到平滑调节水压的目的。水泵由电机来驱动，通过调节电机转速可以实现以上的要求。三相异步电动机通入工频电源，转速是不变化,变频器是专门针对电机调速装置。选用变频器来实现对三相电机的控制。由于单片机的输出是数字量，而变频器的控制口 所需要的是模拟量，因此要通过数模转换来使输出达到要求。系统采用对单片机进行编程，通过单片机输出预定的数据，通过数模转换输出的可变电压来控制变频器工作，进而实现控制水泵的转速，使水柱发生变化。喷泉通过键盘输入来启动和停止喷泉，同时键盘的输入还可以改变喷泉的运行模式。LED灯用来显示喷泉的运行状态。喷泉在晚上运行时，会打开彩灯配合喷泉的花样。彩灯的花样也是由单片机控制。当变频器的控制电压为零时，变频器停止工作，水泵也会随之停止工作，达到关掉水泵的目的。

目录  27000字
摘要.........III
ABSTRACT.....Ⅳ
第1章 绪论    1
第2章 喷泉控制系统总体方案的设计    4
2.1 系统的总体结构框图    4
2.2喷泉的平面布置图    4
2.3喷泉的工作流程    5
2.4变频调速理论    6
2.4.1三相异步电动机及简介及调速装置    6
2.4.2异步电机变频调速原理    8
2.5泵类负载的流量调节方法及原理    11
第3章 喷泉控制系统的硬件设计    14
3.1 硬件选型    14
3.1.1单片机的选型    14
3.1.2水泵的选型    18
3.1.3 变频器的选型    18
3.1.4彩灯选型    21
3.1.5数模转换模块    22
3.2喷泉系统的主电路    24
3.3喷泉控制系统的控制电路    25
3.3.1单片机时钟和复位电路    25
3.3.2单片机外部数据存储器扩展电路    26
3.3.3单片机键盘电路    27
3.3.4单片机7段LED显示电路    29
3.3.5单片机数模转换电路    30
3.4控制系统总体电路图    32
第4章 喷泉控制系统的软件设计    34
4.1  单片机模拟仿真调试软件介绍    34
4.1.1 Keil C51特点    34
4.1.2 Keil C51套件介绍    35
4.1.3 Keil单片机模拟调试软件的使用    35
4.2喷泉的单片机程序工作流程图    38
4.2.1键盘的程序流程图    38
4.2.2中断的程序流程图    41
4.2.3数模转换的程序流程图    44
4.3喷泉控制系统的设计程序    44
4.3.1喷泉的水柱高度和电机转速之间的换算关系    45
4.3.2喷泉控制系统的设计程序    46
总结    61
参考文献    62
致谢    63

参考文献
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