【正文】 時代,十六位機(jī)的特點(diǎn)是,工藝先進(jìn),集成度高和內(nèi)部功能強(qiáng),加法運(yùn)算速度可達(dá)到1us以上,而且允許用戶采用面向工業(yè)控制的專用語言,如PL/MPLUS C和Forth語言等。直到現(xiàn)在 51系列的芯片還在中國市場占有相當(dāng)大的比重。單片機(jī)在出現(xiàn)時，Intel公司就給其單片機(jī)取名為嵌入式微控制器（embedded microcontroller）。 首先，在內(nèi)部結(jié)構(gòu)方面，單片機(jī)已集成了越來越多的部件。特別是在單片機(jī)C167CS32FM中，內(nèi)部還含有2個CAN?，F(xiàn)在新的單片機(jī)的功耗越來越小，特別是很多單片機(jī)都設(shè)置了多種工作方式，這些工作方式包括等待、暫停、睡眠、空閑、節(jié)電等工作方式。目前，～?，F(xiàn)在的單片機(jī)基本上采用CMOS技術(shù)，有個別的公司。有的還使用雙晶振設(shè)計(jì)，在空閑時候關(guān)閉高速晶振，使用片內(nèi)或外部低速晶振。3 共性和個性 共性，是指單片機(jī)的共同特性，8051為代表的單片機(jī)架構(gòu)和指令對整個單片機(jī)領(lǐng)域產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響，其他單片機(jī)或多或少都會受到其加構(gòu)的影響。單片機(jī)將更易用、性能更加穩(wěn)定、價格更低，而主流仍然是8位機(jī)。該器件采用ATMEL公司的高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。第3章 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的工作原理 在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，是通過變頻調(diào)速來改變水泵的轉(zhuǎn)速從而改變水泵工作點(diǎn)來達(dá)到調(diào)節(jié)供水壓力的目的。水泵在實(shí)際運(yùn)行時的工作點(diǎn)取決于水泵性能、管路水力損失以及所需實(shí)際揚(yáng)程，這三種因素任一項(xiàng)發(fā)生變化，水泵的運(yùn)行工況都會發(fā)生變化因此水泵工況點(diǎn)的確定和工況調(diào)節(jié)與這三者密切相關(guān)。由式(31)可知，當(dāng)轉(zhuǎn)差率變化不大時，ｎ基本上正比于，所以改變供電電源頻率即可調(diào)節(jié)異步電動機(jī)的轉(zhuǎn)速。 圖31 供水控制系統(tǒng)原理結(jié)構(gòu)圖 Figure 31 The structure diagram for the principle of Water Supply Control System 分析控制系統(tǒng)機(jī)組（水泵2機(jī)組）工作過程，可分為以下三個工作狀態(tài)：（1）水泵2變頻啟動；（2）水泵1變頻運(yùn)行，水泵2工頻運(yùn)行；（3）水泵1單獨(dú)變頻運(yùn)行，一般情況下，水泵電機(jī)都處于這三種工作狀態(tài)中，當(dāng)管網(wǎng)壓力突變時，三種工作狀態(tài)就要發(fā)生相應(yīng)變換，因此這三種工作狀態(tài)對應(yīng)著三個切換過程。變頻器對拖動水泵2的電動機(jī)采用軟啟動，水泵2啟動，運(yùn)行一段時間后，隨著運(yùn)行頻率的增加，當(dāng)變頻器輸出頻率增至工頻f0可編程控制器發(fā)出指令，接通變頻器BX端，變頻器FWD端斷開，KM2失電，水泵2自變頻器輸出端斷開，KM1得電，水泵2切換至工頻運(yùn)行，水泵2自變頻器輸出端斷開，KM1得電水泵2切換至工頻運(yùn)行。 Ⅱ 由水泵1變頻運(yùn)行，水泵2工頻運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)樗?單獨(dú)變頻運(yùn)行狀態(tài)。水泵1電機(jī)開始軟啟動。 變頻器在投入運(yùn)行后的調(diào)試是保證系統(tǒng)達(dá)到最佳運(yùn)行狀態(tài)的必要手段?？疾焖玫男是€，水泵轉(zhuǎn)速的工況調(diào)節(jié)必須限制在一定范圍之內(nèi)，也就是不要使變頻器效率降得過低，避免水泵在低效率段運(yùn)行。第4章 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 如前所述，本文設(shè)計(jì)的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)主要采用Atmel 公司的AT89C51 單片機(jī)作為控制CPU (因?yàn)樵搯纹瑱C(jī)片內(nèi)具有4KB 可編程閃爍存儲器)其系統(tǒng)構(gòu)成如圖41所示 圖41 系統(tǒng)構(gòu)成原理圖 Figure 41 System structure diagram 系統(tǒng)的工作原理是: 控制器通過檢測實(shí)際水壓值, 比較設(shè)定水壓值和實(shí)際水壓值的差別, 按PID 控制規(guī)律運(yùn)算后,輸出控制信號至變頻器, 變頻器則根據(jù)控制器的輸入信號調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的供電電壓和頻率。 如前所述，系統(tǒng)的核心控制CPU為AT89C51單片機(jī)，為確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行, 采用MAX813 作為系統(tǒng)的電壓監(jiān)控及Watchdog 電路。變頻器采用常用于供水系統(tǒng)的TD2100由單片機(jī)到配電部分的控制信號及系統(tǒng)的一些控制開關(guān)命令, 均通過光電耦合電路進(jìn)行隔離, 以減少強(qiáng)電回路對單片機(jī)的影響。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。P1口：P1口是一個內(nèi)部提供上拉電阻的8位雙向I/O 口，P1口緩沖器能接收輸出4TTL門電流。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。 RST：復(fù)位輸入。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。壓力檢測電路如圖43所示。變頻調(diào)速器按其控制信號u（k）的大小來調(diào)節(jié)水泵的速度，以達(dá)到恒壓的目的?？刂戚斎腚娐啡鐖D45所示。 Watchdog電路電路的應(yīng)用,使單片機(jī)可以在無人狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作,其工作原理是:Watchdog芯片和單片機(jī)的一個I/O引腳相連,該I/O引腳通過程序控制它定時地往Watchdog的這個引腳上送入高電平(或低電平),這一程序語句是分散地放在Watchdog其他控制語句中間的，一旦單片機(jī)由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段 進(jìn)入死循環(huán)狀態(tài)時,寫Watchdog引腳的程序便不能被執(zhí)行,這個時候, Watchdog電路就會由于得不到單片機(jī)送來的信號,便在它和單片機(jī)復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個復(fù)位信號,使單片機(jī)發(fā)生復(fù)位,即程序從程序存儲器的起始位置開始執(zhí)行,這樣便實(shí)現(xiàn)了單片機(jī)的自動復(fù)位。常用的WDT芯片如MAX813 ,5045, IMP 813等。MAX813是具有監(jiān)控電路的微處理芯片，它具有獨(dú)立的Watchdog計(jì)時器，；，產(chǎn)生掉電輸出. 基于MAX813的具體電路設(shè)計(jì)如圖46所示。 壓力傳感器為IN0 通道, 設(shè)定電位器為IN1 通道。 水泵2 :=0時，水泵2開。 主程序包括系統(tǒng)初始化，開機(jī)命令的檢測等，程序框圖見圖51。 繼電器控制子程序完成水泵2的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止控制。由于供水系統(tǒng)壓力的變化慣性較大,所以當(dāng)控制量出現(xiàn)最大值或最小值后,需延時一段時間,在延時階段經(jīng)過反復(fù)測量,如果控制量一直不變,再進(jìn)行切換。 控制量計(jì)算子程序框圖見圖54。由對電機(jī)特性的分析可知，通過改變轉(zhuǎn)速節(jié)流調(diào)壓，比傳統(tǒng)方式用閘閥增加阻力節(jié)流消耗功率更小，節(jié)能效果明顯。與大多數(shù)基于PLC的同類系統(tǒng)相比，雖然在功能上不夠強(qiáng)大，穩(wěn)定性也欠佳，但是單片機(jī)成本低廉，體積小重量輕，系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)中又加入了Watchdog電路及控制電路的光電耦合隔離，提高了穩(wěn)定性，所以仍然有很高的應(yīng)用價值。我要衷心感謝我的導(dǎo)師***老師。感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)中，同學(xué)對我的幫助，給我無私的指引。 參考文獻(xiàn)[1] ,機(jī)械工業(yè)出版社，2000. [2] ：電子工業(yè)出版社，2002：1～10。在實(shí)際應(yīng)用中如何充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能，對合理設(shè)計(jì)變頻器調(diào)速恒壓供水設(shè)備，降低成本、保證產(chǎn)品質(zhì)量等有著重要意義。五、主要參考文獻(xiàn) [1] ,機(jī)械工業(yè)出版社，2000. [2] ：電子工業(yè)出版社，2002：1～10。 變頻調(diào)速技術(shù)已深入我們生活的每個角落，在國民經(jīng)濟(jì)和日常生活中占有重要地位:應(yīng)用面廣，是工業(yè)企業(yè)和日常生活中普遍需要的新技術(shù)。交流變頻調(diào)速技術(shù)，已成為國內(nèi)外公認(rèn)的最理想、最有發(fā)展前途的電機(jī)調(diào)速方式?；鹆Πl(fā)電廠用電動機(jī)驅(qū)動的輔機(jī)主要是風(fēng)機(jī)水泵、給水泵、循環(huán)水泵、空壓機(jī)和磨煤機(jī)等，據(jù)初步調(diào)查，其中50%60%的風(fēng)機(jī)、水泵可以改為調(diào)速運(yùn)行。在這種環(huán)境下，電機(jī)交流變頻調(diào)速技術(shù)已經(jīng)逐漸發(fā)展成為當(dāng)今世界節(jié)電、改善工藝流程以提高產(chǎn)品質(zhì)量、改善環(huán)境以推動技術(shù)進(jìn)步的一種主要手段。 長期以來區(qū)域的供水系統(tǒng)都是由市政管網(wǎng)經(jīng)過二次加壓和水塔或天而水池來滿足用戶對供水壓力的要求。 三、發(fā)展趨勢： 變頻調(diào)速技術(shù)的應(yīng)用和推廣，在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中無非是解決兩大問題一是節(jié)能，二是改善生產(chǎn)過程。飲水工程對于每個人來說都是非常重要的，供水系統(tǒng)也在現(xiàn)代工業(yè)中無處不在。四、存在問題通用變頻器的主電路形式通常由整流、逆變和濾波三部分組成。目前本設(shè)計(jì)主要欠缺的是對單片機(jī)的編程。 是一個定時器電路。反饋壓力檢測電路 系統(tǒng)壓力檢測電路主要由壓力傳感器（或壓力變送器）、壓力設(shè)定電位器和0809A/D轉(zhuǎn)換器等組成。目前存在的問題主要在于單片機(jī)的編程，正查閱相關(guān)資料學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)。電氣傳動分成不調(diào)速和調(diào)速兩大類，調(diào)速又分交流調(diào)速和直流調(diào)速兩種方式。變頻調(diào)速以其優(yōu)異的調(diào)速和起制動性能，高效率、高功率因數(shù)和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點(diǎn)而被國內(nèi)外公認(rèn)為最有發(fā)展前途的調(diào)速方式。為了減少強(qiáng)電回路的影響，電路需通過光電耦合電路進(jìn)行隔離。 Watchdog電路電路的應(yīng)用,使單片機(jī)可以在無人狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作輸出控制電路 系統(tǒng)在運(yùn)行中，將壓力設(shè)定值和反饋值進(jìn)行比較后再按PID算法進(jìn)行計(jì)算，在將計(jì)算算結(jié)果u（k）經(jīng)0832D/A轉(zhuǎn)換后變成模擬控制電壓信號，再作用于交流變頻調(diào)速器。61～69 [3] ，2000：1～27 [4] 陳虹，[J]，給水排水2001 [5] 陳潤泰,1998年第1期 [6] 何超．交流變頻調(diào)速技術(shù)．北京：北京航空航天大學(xué)出版社，[7] 蔣藝，楊俊生 變頻調(diào)速器在供水系統(tǒng)中的應(yīng)用，21（5）,49～50. [8] 張迎新．單片微型計(jì)算機(jī)原理、應(yīng)用及接口技術(shù)國防工業(yè)出版社，2003[9] 張玉燕，,3（8）,43～44 [10] ，2003：21～35 等等。輸出電壓中含有除基波以外的其他諧波，較低次諧波通常對電動機(jī)負(fù)載影響較大，引起轉(zhuǎn)矩脈動；而較高的諧波又使變頻器輸出電纜的漏電流增加，使電動機(jī)出力不足.五、主要參考文獻(xiàn) [1] ,機(jī)械工業(yè)出版社，2000. [2] ：電子工業(yè)出版社，2002：1～10。要解決生產(chǎn)過程中能耗高的問題，除其它相關(guān)的技術(shù)問題需要改進(jìn)外，變頻調(diào)速技術(shù)已成為節(jié)能及提高產(chǎn)品質(zhì)量的有效措施，其重要性日益得到了國家的重視，在國內(nèi)推廣變調(diào)速技術(shù)有著非常重大的現(xiàn)實(shí)意義和巨大的經(jīng)濟(jì)價值及社會價值。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前我國電機(jī)的總裝機(jī)容量己達(dá)4億千瓦，年耗電量約占全國用電量的60%，但我國電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)的能源利用率卻非常低，基本上要比國外平均水平低20%，70%的電機(jī)只相當(dāng)于國際20世紀(jì)50年代的技術(shù)水平電機(jī)驅(qū)動系統(tǒng)能效比國外低20%左右，電能浪費(fèi)十分嚴(yán)重。由于用水有著季節(jié)和時段的明顯變化，日常供水運(yùn)行控制就常采用水泵的運(yùn)行方式調(diào)整加上出口閥開度調(diào)節(jié)供水的水量水壓，大量能量因消耗在出口閥而浪費(fèi)，而且存在著水池“二次污染”的問題。當(dāng)用戶用水量增大，管網(wǎng)壓力低于設(shè)定壓力時，變頻調(diào)速的輸出頻率將增大，水泵轉(zhuǎn)速提高，供水量加大，當(dāng)達(dá)到設(shè)定壓力時，電動機(jī)水泵的轉(zhuǎn)速不再變化，使管網(wǎng)壓力恒定在設(shè)定壓力上；反之亦然。因此，應(yīng)用電力電子的交流變頻調(diào)速裝置以及相關(guān)高新技術(shù)來改造傳統(tǒng)的產(chǎn)業(yè)，就可以獲得很好的社會效益和經(jīng)濟(jì)效益。我國現(xiàn)有的100萬kw以上的大型電廠中，每套30萬kw的發(fā)電機(jī)一般都配備3035臺輔機(jī)驅(qū)動用電動機(jī)。是國際上技術(shù)更新?lián)Q代最快的領(lǐng)域。變頻技術(shù)在經(jīng)歷了早期電子管、晶閘管整流器（60年代）和集成電路技術(shù)（70年代）幾個階段后，從80年代至今一直沿用基于電力電子技術(shù)的功率集成電路技術(shù)，并隨著技術(shù)的進(jìn)步繼續(xù)發(fā)展。為了表述如何利用單片機(jī)完成對電機(jī)的變頻調(diào)速控制，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速恒壓供水，本文提出了一個基于AT89C51單片機(jī)的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)，并設(shè)計(jì)了該系統(tǒng)的硬件控制系統(tǒng)和軟件控制系統(tǒng)。 變頻調(diào)速恒壓供水技術(shù)其節(jié)能、安全、供水高品質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，在供水行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用。本文引用了很多學(xué)者的研究文獻(xiàn)，如果沒有各位學(xué)者的研究成果的幫助和啟發(fā)，我將很難完成本篇論文的寫作。王老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，平易近人、和藹可親，每每當(dāng)我遇到問題總是耐心給我講解。  致謝博于問學(xué)，勤于睿思，篤于務(wù)實(shí)，志于成人。另外系統(tǒng)供水壓力可根據(jù)需要自行隨意調(diào)節(jié)，因而對不同工作環(huán)境的適應(yīng)性也非常出色。結(jié)論本文在分析變頻調(diào)速原理及變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能情況的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國供水的現(xiàn)狀，提出了一個變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。繼電器控制子程序框圖見圖53。如控制量為零,說明系統(tǒng)壓力過高,水泵1已經(jīng)調(diào)至最低轉(zhuǎn)速,這時需要水泵2停止工作。程序框圖圖見圖52。 :=0時,系統(tǒng)開始工作, =1時,系統(tǒng)停止工作。 水泵1 :=0時 水泵1開。第5章 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 假設(shè)供水系統(tǒng)共有2 臺水泵, 其中水泵1 為變頻運(yùn)行,水泵2 為工頻運(yùn)行, 由接觸器分別啟動或停止, 單片機(jī)通過繼電器控制接觸器的工作。本文所用為硬件Watchdog，所以對軟件的原理及設(shè)計(jì)思路不作表述。硬件Watchdog是利用了一個定時器，來監(jiān)控主程序的運(yùn)行，也就是說在主程序的運(yùn)行過程中，我們要在定時時間到之前對定時器進(jìn)行復(fù)位如果出現(xiàn)死循環(huán)，或者說PC指針不能回來。是一個定時器電路。 CPU訪問0832D/AZ轉(zhuǎn)換器的輸出控制程序如下 MOV DPTR,2000H DPTR指向0832地址 MOV A ,25H 取控制信號u（k）送A MOVX DPTR,A 輸出該控制信號 圖44 輸出控制電路Figure 44 Control circuit of output 控制輸入電路 控制輸入電路主要負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)的控制，包含一些控制信號及開關(guān)命令。反饋壓力采集程序如下： MOV DPTR,5000H DPTR指向0809通道0地