【正文】 成到一塊單塊芯片上，構(gòu)成一個最小然而完善的計算機(jī)系統(tǒng)。 (2)由于調(diào)速過程中轉(zhuǎn)差率很小，轉(zhuǎn)差率小，損耗小，效率高，所以節(jié)約電能。水泵組部分包括三臺交流異步電動機(jī)拖動的三臺離心式水泵。 2 進(jìn) 用 戶傳 感 器變 頻 器單 片 機(jī)配 電 部 分水 泵 2水 泵 3水 泵 1進(jìn) 水 圖 2 變頻恒壓供水系統(tǒng)組成 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 該系統(tǒng)由 4 部分組成，如圖 3 所示 。通過單片機(jī)控制水泵電機(jī)的狀態(tài)，實際壓力圍繞設(shè)定壓力值上下波動，保持供水壓力恒壓達(dá)到節(jié)能、 恒 壓之目的。該系統(tǒng)由單片機(jī)、變頻器等器件構(gòu)成。 本 設(shè)計 根據(jù)目前單片機(jī)控制的恒壓控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，充分利用現(xiàn)代化新型、先進(jìn)的元器件和最新的智能控制理論與算法，將變頻調(diào)速技術(shù)和單片機(jī)技術(shù)融合到一起，設(shè)計高樓恒壓供水智能控制系統(tǒng)。設(shè)計的高樓恒壓供水智能控制系統(tǒng)具有可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)、節(jié)能效率高等特點。該自動控制系統(tǒng)通過安裝在水泵出口管上的遠(yuǎn)傳壓力變送傳感器，把出口壓力變成 (0~5)V 的模擬信號，經(jīng)過前置放大、多路切換、 A/D 變 換成數(shù)字信號傳送到單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)與給定參量進(jìn)行比較，得出調(diào)節(jié)參量 E? ，對 E? 進(jìn)行 PID 運算后輸出控制信號，經(jīng)由 D/A 變換成模擬量作用到變頻器，控制其輸出頻率，以調(diào)節(jié)電機(jī)水泵機(jī)組的轉(zhuǎn)速，按實際用水量供水并使供水壓力恒定。 為保證充足的水量供應(yīng)，本系統(tǒng)采用三臺水泵構(gòu)成的供水控制系統(tǒng)，具備同時控制三臺水泵的功能，如圖 2 所示。 傳 感 器 水 泵 組變 頻 調(diào) 速控 制 器 圖 3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框 圖 傳感器采用遠(yuǎn)傳壓力表，為壓阻器件，用于檢測水管道的壓力，并將水壓轉(zhuǎn)換為 0~5V的模擬信號。 控制方案 本 設(shè)計 介紹了單片機(jī)控制的高樓供水系統(tǒng)中硬件構(gòu)成、軟件設(shè)計，通過傳感器檢測水壓信號，經(jīng) A/D 轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，輸入給單片機(jī)，與給定壓力值進(jìn)行比較，按 PID 控制算法對差值進(jìn)行 運算，將運算結(jié)果輸出給變頻器，由變頻器改變水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，達(dá)到恒壓供水的目的。水壓的穩(wěn)定還可減少對管網(wǎng)的沖擊，提高供水的穩(wěn)定性和質(zhì)量。這些電路能在軟件的控制下準(zhǔn)確、迅速、高效地完成程序設(shè)計 者事先規(guī)定的任務(wù) 。 4 2） 在工業(yè)控制中的應(yīng)用 用單片機(jī)可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 5） 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備領(lǐng)域中的應(yīng)用 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng) 等等。例如電子表里的單片機(jī)就是其中的一種。 （ 3） 單片機(jī)的發(fā)展趨勢 現(xiàn)在可以說單片機(jī)是百花齊放，百家爭鳴的 時期，世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從 8 位、 16 位到犯位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流 C5l 系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供廣闊的天地。 3） 主流與多品種共存 現(xiàn)在雖然單片機(jī)的品種繁多，各具特色，但仍以 80C51 為核心的單片機(jī)占主流，兼容其結(jié)構(gòu)和指令 系統(tǒng)的有 PHILIPS 公司的產(chǎn)品， ATMEL 公司的產(chǎn)品和中國臺灣的 Winbond 系列單片機(jī)。因為 STC89C52 是一種功能強(qiáng)，靈活性高且價格合理的單片機(jī)，可方便地應(yīng)用在各種控制領(lǐng)域 。 變頻器 （ 1） 變頻器簡介 變頻器是利用電力半導(dǎo)體器件的通斷作用將工頻電源變換為另一頻率的電能控制裝置。 變頻器的主電路大體上可分為兩類 ： 電壓型是將電壓源的直流變換為交流的變頻器，直流回路的濾波是電容 ； 電流型是將電流源的直流變換為交流的變頻器，其直流回路濾波石電感。 目前，變頻調(diào)速給水在建筑給水中應(yīng)用越來越廣，其主要原因是 ： 1)變頻調(diào)速給水的供水壓力可調(diào)，可以方便地滿足各種供水壓力的需要。 3)變頻調(diào)速恒壓供水具有優(yōu)良的節(jié)能效果。 由式 (2)、式 (3)、式 (4)可知，基于轉(zhuǎn)速控制比基于流量控制可以大幅度降低軸功率。如利用傳感器和傳感技術(shù)，可以觀察到 ?10 (10)cm 的微粒 。 3） 根據(jù)輸出信號的性質(zhì)可分為 :模擬式傳感器和數(shù)字式傳感器。 （ 3） 傳感器的選用原則 現(xiàn)代傳感器在原理與結(jié)構(gòu)上千差萬別，如何根據(jù)具體的測量目的、測量對象以及 測量環(huán)境合理地選用傳感器，是在進(jìn)行某個量的測量時首先要解決的問題。因為，即使是測量同一物理量，也有多種原理的傳感器可供選用，哪一種原理的傳感器更為合適，則需要根據(jù)被測盆的特點和傳感器的使用條件考慮以下一些具體問題 :量程的大小 ； 被測位置對傳感器體積的要求 ； 測量方式為接觸式還是非接觸式 ； 信號的引出方法，有線或是非接觸測量 ；傳感器的來源，國產(chǎn)還是進(jìn)口，價格能否承受，還是自行研制。但要注意的是，傳感器的靈敏度高，與被測量無關(guān)的外界噪聲也容易混入，也會被放大系統(tǒng)放大，影響測量精度。如果被測量是多維向量，則要求傳感器的交叉靈敏度越小越好。 4） 線性范圍 傳感器的線形范圍是指輸出與輸入成正比的范圍。 但實際上，任何傳感器都不能保證絕對的線性，其線性度也是相對的。因此，要使傳感器具有良好的穩(wěn)定性，傳感器必須要有較強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)能力。 6） 精度 精度是傳感器的一個重要的性能指 標(biāo)，它是關(guān)系到整個測量系統(tǒng)測量精度的一個重要環(huán)節(jié)。 10 水 壓設(shè) 定水 壓A / DS T C 8 9 C 5 2B U SR S T驅(qū) 動驅(qū) 動驅(qū) 動 報 警驅(qū) 動繼 電器 組L E D輸 入 模 塊 主 機(jī) 模 塊輸 出 模 塊光電隔離圖 4 硬件框圖 1） 輸入模塊 輸入模塊采用一片 8 通道 8 位 A/D 轉(zhuǎn)換器 ADC0831。 3） 輸出模塊 輸出模塊包括 PWM 濾波輸出、報警輸出和繼電器組的控制。雙絞線抗共模噪聲能力強(qiáng)，可作為接口用連接線，為集成電路與驅(qū)動器之間的連線。 現(xiàn)在世界上各大芯片制造公司都推出了自己的單片機(jī)，從 8 位、 16 位到犯位，數(shù)不勝數(shù)，應(yīng)有盡有，有與主流 C5l 系列兼容的，也有不兼容的，但它們各具特色，互成互補(bǔ)，為單片機(jī)的應(yīng)用提供廣闊的天地。片內(nèi)的 Flash 存儲器允許在系統(tǒng)內(nèi)可改編程序或用常規(guī)的非易失性存儲 器來編程。 （ 3） 硬件設(shè)計電路原理 1） CPU 的引腳 本系統(tǒng)控制電路所采用的單片機(jī)是 STC89C52，它是 40 引腳， DIP 封裝的集成電路芯片。單片機(jī)使用的是 +5V 電源，在本系統(tǒng)中，有專門的輔助電源，產(chǎn)生 +5V 電壓，從40 腳 VCC 接入，一般要接 +5V電源，加引腳是一個接地引腳。在原理圖的18 和 19 引腳， X2 和 Xl 就分別是放大器的輸入和輸出端。因為不同用戶對單片機(jī)的速度要求的不一樣，因此在單片機(jī)的內(nèi)部，并沒有集成晶體振蕩器，而由用戶根據(jù)具體的控制情況和要求選擇外接。所以，采用外接 6MHZ 晶體振蕩器，同時外加22PF 電容，構(gòu)成時鐘振蕩。這就要用到 P0、 P2 這兩個口， P0 輸出地址的低 8 位，P2 口輸出地址的高 8 位，這是引腳的第二功能。規(guī)定 ALE 高電平期間， P0 口上如果出現(xiàn)信息就作為地址信息 ； 在低電平的時候，如果有信息就作為數(shù)據(jù)信息。 而在 ALE 低電平期間的數(shù)據(jù)信息不需要鎖存。每出現(xiàn)一次，就意味著 CPU 要進(jìn)行一次從程序存儲器取指令字節(jié)的操作。 15 PSEN ： 外部程序存儲器讀信號 (存儲器輸出允許信號 )。 比如用 MOVC 指令從外部程序存儲器中讀數(shù)據(jù)時，要產(chǎn)生 PSEN 信號。這就取決于 PC 值的大小。 當(dāng) EA 為低電平時，只訪問外部程序存儲器，而不管是否存在內(nèi)部程序存儲器。不這樣的話，如果這個引腳出現(xiàn)高電平，并且當(dāng) PC 值大小 4K 時，單片機(jī)就會尋找內(nèi)部程序存儲器，但由于 8031 內(nèi)部沒有程序存儲器，就勢必導(dǎo)致程序運行出錯。單片機(jī)也同樣如此，當(dāng)引腳數(shù)量有限時，“兼職”是唯一可行的辦法，即給其中的一些信 號引腳賦以雙重功能。 A、 I/O 口的第二功能 P0~P3 口的基本功能都是作為通用的雙向 I/O口，它們的第二功能分別如下 ： P0 口 ： 第二功能是在訪問外部存儲器時，用于分時使用的低 8 位地直輸出和 8 位數(shù)據(jù)總線的輸 入 /輸出。 P3： 在 51 單片機(jī)中， P3 口的 8 引腳都具有特定的第二功能，而且都是很重要的功能。 P3 口的第二功能信號都是單片機(jī)的重要控制信號 .因此在實際使用時，都是 17 按需要選用其第二功能信號，剩下的才以第一功能的身份做數(shù)據(jù)的 I/O 使用 。此引腳可接收 +25V 的編程電源電壓。為了防止這種情況，要用 UPS 電源系統(tǒng)，它是為了計算機(jī)在系統(tǒng)掉電期間提供的后備電源，用來完成一些如存盤等緊急操作 .單片機(jī)也是這樣，如果沒有后備電源，單片機(jī)在掉電期間就會丟 失一些重要的中間數(shù)據(jù) (當(dāng)然程序代碼不會丟失 )。對單片機(jī)來說，復(fù)位的時候，CPU也沒有開始執(zhí)行程序，只是在做準(zhǔn)備工作 。在單片機(jī)引腳中有一個復(fù)位引腳 RST，只要在單片機(jī)的 RST 引腳上持續(xù)出現(xiàn) 2 個機(jī)器周期以上的高電平就可以完成復(fù)位了。同樣單片機(jī)的復(fù)位按原理一般也可分成上電自動復(fù)位和按鍵手動復(fù)位兩種。 在單片機(jī)接通電源的瞬間，電源相當(dāng)于一個交流電、電容兩端相當(dāng)短路，RESTE 端的電位與 Vcc 相同，都是 +5V。使用 STC89C52 的串行通訊口 TXD、 RXD，串行口工作于方式 0，即移位寄存器方式。根據(jù)程序的需要，通過 8951 的 可以隨時控制復(fù)位電路的起動和停止，當(dāng) =0 時， NE555 的 2 引腳為低電平，停止復(fù)位 ； 當(dāng) =0 時，NE555 的 2 引腳為高電平，起動復(fù)位。 D/A 輸出采用了光 耦 隔離式 D/A 輸出，在報 警 輸入端與 CPU之間也采用了光 耦 隔離，以消除外部干擾 。當(dāng)水 源缺水時，單片機(jī)控制電機(jī)停機(jī) ； 當(dāng)電源電壓、欠壓、斷相時，電流增大，引起電動機(jī)過熱，會損壞