基于单片机喷泉控制系统的设计

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...p摘要br/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，通过程序来控制喷泉的水姿变化，成为一种新的喷泉艺术形式。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。br/br/关键词：人工喷泉，单片机控制技术，变频器br/br/ABSTRACTbr/br/Withthecontinuousdevelopmentofscienceandtechnology,aswellastherisingoflivingstandards,fountainsplaysaparticularlyimportantroleintheconstructionofcityandcommunityenvironment.Therefore,newtypesofwaterfeaturesworksbasedonhighandnewtechnologyhavecometrueoneafteranotherinourcountry,suchasmodernsculpture,musicfountain,laserwatercurtainfilm,ultra-highfountain,largewaterfalls,sprintSprings,jumpingsprings.Programmablefancyfountainistheartificialfountainbasedonmoderncontroltechnologywithwhichthepostureofthewateriscontrolledbyprogrammedmicrocontroller.Thisbecomesanewkindoffancyartform.Asakindofmicroprocessorcontroller,SCMincludesabasichardwareandsoftwareresources.Inthispaper,thedesignisbaseonmicrocomputercontroltechnology.Theredevelopedspecificprogram.MCUcontrollercircuit,pumpcontrollercircuit,CarnivalcontrollercircuitandpartofthemicrocontrollerI/Oportinitializationprocessareestablished.WiththedevelopmentoftechnologytheVariableFrequencySpeedplaysamoreandmoreimportantroleinthefountainarea.Throughthedigital-analogconvertertheSCMoutputcanbeusedtodrivethetransducer.BythetechnologyoftheFrequencyConversionwecannotonlyswitchthewatertypebutalsomakethewatercolumnupanddown.Meanwhilemicrocontrollercancontrolthecarnivalbytheintermediaterelay.Thenwecancontrolthewaterandlightofthefountaincooperatively.pclass='Jmn780'/pbr/br/KEYWORDS：Artificialfountains，SCMControltechnology，Frequencyconverterbr/br/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。pclass='Jmn780'/p/pbr/br/br/br/ppclass='Jmn780'/pbr/目录 字br/摘要.........IIIbr/ABSTRACT.....Ⅳbr/第1章绪论   1br/第2章喷泉控制系统总体方案的设计   4br/2.1系统的总体结构框图   4br/2.2喷泉的平面布置图   4br/2.3喷泉的工作流程   5br/2.4变频调速理论   6br/2.4.1三相异步电动机及简介及调速装置   6br/2.4.2异步电机变频调速原理   8br/2.5泵类负载的流量调节方法及原理   11br/第3章喷泉控制系统的硬件设计   14br/3.1硬件选型   14br/3.1.1单片机的选型   14br/3.1.2水泵的选型   18br/3.1.3变频器的选型   18br/3.1.4彩灯选型   21br/3.1.5数模转换模块   22br/3.2喷泉系统的主电路   24br/3.3喷泉控制系统的控制电路   25br/3.3.1单片机时钟和复位电路   25br/3.3.2单片机外部数据存储器扩展电路   26spanclass='Jmn780'/spanbr/3.3.3单片机键盘电路   27br/3.3.4单片机7段LED显示电路   29br/3.3.5单片机数模转换电路   30br/3.4控制系统总体电路图   32br/第4章喷泉控制系统的软件设计   34br/4.1 单片机模拟仿真调试软件介绍   34br/4.1.1KeilC51特点   34br/4.1.2KeilC51套件介绍   35br/4.1.3Keil单片机模拟调试软件的使用   35br/4.2喷泉的单片机程序工作流程图   38br/4.2.1键盘的程序流程图   38br/4.2.2中断的程序流程图   41br/4.2.3数模转换的程序流程图   44br/4.3喷泉控制系统的设计程序   44br/4.3.1喷泉的水柱高度和电机转速之间的换算关系   45br/4.3.2喷泉控制系统的设计程序   46br/总结   61br/参考文献   62br/致谢   63br/br/参考文献br/[1]丛福建，吴军辉，田梦倩.单片机制作的音乐喷泉控制器[J].南京农专学报，2001，17（4），67~69pclass='Jmn780'/pbr/[2]陈文辉.基于MCS一51单片机的音乐喷泉控制[J].福建轻纺，2009，（6），47~49.br/[3]FUJITSU.8-bitProprietaryMicrocontrollercmosF2MC-8LMBSeries[J].Semiconductdatesheet.br/ 2001,24(6),46~50br/[4]张毅刚，刘杰.单片机原理及应用[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2004.273~274.br/[5]IntelCrop.MicrocontrollerHandbook[M].IntelCrop，1992br/[6]张毅刚.MCS-51单片机应用设计[M].哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，1997.220~221.br/[7]AddisonWesley.Application-SpecificMicrocontrollerIntegratedCircuits[J].SamsungElectronies,2003,23（8），85~89br/[8]苗晨，张青虎，劳心国.变频器在音乐喷泉中的应用[J].给排水设备，2009，（2），52~58.br/[9]刘洋.音乐喷泉与变频调速技术[J].考试周刊，2007，29，155~158.br/[10]董玉岩，于焕江.FRENIC5000G11S变频器在音乐喷泉控制系统中的应用[J].电子元器件应用，2009，11（5），60~61.br/[11]吴建平，鲁求荣.小型潜水电泵在喷泉水景中的应用[J].排灌机械，2005，23（2），29~31.br/[12]PrenticeHall.IntroductiontoElectronicCircuitDesign[J],SAEPaper,2001,12(4),48~42.pclass='Jmn780'/p/pP/Pp内容简介/pp某教学楼，设计要求建筑面积约4019m2，，主体结构4层，层高均为3.9m，结构为钢筋混凝土框架结构。最大积雪厚度0.32m，基本雪压SO=