【正文】 時代,十六位機的特點是,工藝先進,集成度高和內部功能強,加法運算速度可達到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。直到現在 51系列的芯片還在中國市場占有相當大的比重。單片機在出現時，Intel公司就給其單片機取名為嵌入式微控制器（embedded microcontroller）。 首先，在內部結構方面，單片機已集成了越來越多的部件。特別是在單片機C167CS32FM中，內部還含有2個CAN?，F在新的單片機的功耗越來越小，特別是很多單片機都設置了多種工作方式，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在的單片機基本上采用CMOS技術，有個別的公司。有的還使用雙晶振設計，在空閑時候關閉高速晶振，使用片內或外部低速晶振。3 共性和個性 共性，是指單片機的共同特性，8051為代表的單片機架構和指令對整個單片機領域產生了深遠的影響，其他單片機或多或少都會受到其加構的影響。單片機將更易用、性能更加穩(wěn)定、價格更低，而主流仍然是8位機。該器件采用ATMEL公司的高密度非易失存儲器制造技術制造，與工業(yè)標準的MCS51指令集和輸出管腳相兼容。第3章 變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的工作原理 在變頻調速恒壓供水系統(tǒng)中，是通過變頻調速來改變水泵的轉速從而改變水泵工作點來達到調節(jié)供水壓力的目的。水泵在實際運行時的工作點取決于水泵性能、管路水力損失以及所需實際揚程，這三種因素任一項發(fā)生變化，水泵的運行工況都會發(fā)生變化因此水泵工況點的確定和工況調節(jié)與這三者密切相關。由式(31)可知，當轉差率變化不大時，ｎ基本上正比于，所以改變供電電源頻率即可調節(jié)異步電動機的轉速。 圖31 供水控制系統(tǒng)原理結構圖 Figure 31 The structure diagram for the principle of Water Supply Control System 分析控制系統(tǒng)機組（水泵2機組）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變頻運行，水泵2工頻運行；（3）水泵1單獨變頻運行，一般情況下，水泵電機都處于這三種工作狀態(tài)中，當管網壓力突變時，三種工作狀態(tài)就要發(fā)生相應變換，因此這三種工作狀態(tài)對應著三個切換過程。變頻器對拖動水泵2的電動機采用軟啟動，水泵2啟動，運行一段時間后，隨著運行頻率的增加，當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切換至工頻運行。 Ⅱ 由水泵1變頻運行，水泵2工頻運行轉變?yōu)樗?單獨變頻運行狀態(tài)。水泵1電機開始軟啟動。 變頻器在投入運行后的調試是保證系統(tǒng)達到最佳運行狀態(tài)的必要手段。考察水泵的效率曲線，水泵轉速的工況調節(jié)必須限制在一定范圍之內，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行。第4章 變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的硬件設計 如前所述，本文設計的變頻調速恒壓供水系統(tǒng)主要采用Atmel 公司的AT89C51 單片機作為控制CPU (因為該單片機片內具有4KB 可編程閃爍存儲器)其系統(tǒng)構成如圖41所示 圖41 系統(tǒng)構成原理圖 Figure 41 System structure diagram 系統(tǒng)的工作原理是: 控制器通過檢測實際水壓值, 比較設定水壓值和實際水壓值的差別, 按PID 控制規(guī)律運算后,輸出控制信號至變頻器, 變頻器則根據控制器的輸入信號調節(jié)水泵電機的供電電壓和頻率。 如前所述，系統(tǒng)的核心控制CPU為AT89C51單片機，為確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行, 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由單片機到配電部分的控制信號及系統(tǒng)的一些控制開關命令, 均通過光電耦合電路進行隔離, 以減少強電回路對單片機的影響。 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編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 RST：復位輸入。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。變頻調速器按其控制信號u（k）的大小來調節(jié)水泵的速度，以達到恒壓的目的?？刂戚斎腚娐啡鐖D45所示。 Watchdog電路電路的應用,使單片機可以在無人狀態(tài)下實現連續(xù)工作,其工作原理是:Watchdog芯片和單片機的一個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，一旦單片機由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段 進入死循環(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送來的信號,便在它和單片機復位引腳相連的引腳上送出一個復位信號,使單片機發(fā)生復位,即程序從程序存儲器的起始位置開始執(zhí)行,這樣便實現了單片機的自動復位。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，它具有獨立的Watchdog計時器，；，產生掉電輸出. 基于MAX813的具體電路設計如圖46所示。 壓力傳感器為IN0 通道, 設定電位器為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的運轉和停止控制。由于供水系統(tǒng)壓力的變化慣性較大,所以當控制量出現最大值或最小值后,需延時一段時間,在延時階段經過反復測量,如果控制量一直不變,再進行切換。 控制量計算子程序框圖見圖54。由對電機特性的分析可知，通過改變轉速節(jié)流調壓，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。與大多數基于PLC的同類系統(tǒng)相比，雖然在功能上不夠強大，穩(wěn)定性也欠佳，但是單片機成本低廉，體積小重量輕，系統(tǒng)硬件設計中又加入了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用價值。我要衷心感謝我的導師***老師。感謝在畢業(yè)設計中，同學對我的幫助，給我無私的指引。 參考文獻[1] ,機械工業(yè)出版社，2000. [2] ：電子工業(yè)出版社，2002：1～10。在實際應用中如何充分利用變頻器內置的各種功能，對合理設計變頻器調速恒壓供水設備，降低成本、保證產品質量等有著重要意義。五、主要參考文獻 [1] ,機械工業(yè)出版社，2000. [2] ：電子工業(yè)出版社，2002：1～10。 變頻調速技術已深入我們生活的每個角落，在國民經濟和日常生活中占有重要地位:應用面廣，是工業(yè)企業(yè)和日常生活中普遍需要的新技術。交流變頻調速技術，已成為國內外公認的最理想、最有發(fā)展前途的電機調速方式。火力發(fā)電廠用電動機驅動的輔機主要是風機水泵、給水泵、循環(huán)水泵、空壓機和磨煤機等，據初步調查，其中50%60%的風機、水泵可以改為調速運行。在這種環(huán)境下，電機交流變頻調速技術已經逐漸發(fā)展成為當今世界節(jié)電、改善工藝流程以提高產品質量、改善環(huán)境以推動技術進步的一種主要手段。 長期以來區(qū)域的供水系統(tǒng)都是由市政管網經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： 變頻調速技術的應用和推廣，在工農業(yè)生產中無非是解決兩大問題一是節(jié)能，二是改善生產過程。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。目前本設計主要欠缺的是對單片機的編程。 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）、壓力設定電位器和0809A/D轉換器等組成。目前存在的問題主要在于單片機的編程，正查閱相關資料學習設計。電氣傳動分成不調速和調速兩大類，調速又分交流調速和直流調速兩種方式。變頻調速以其優(yōu)異的調速和起制動性能，高效率、高功率因數和節(jié)電效果，廣泛的適用范圍及其它許多優(yōu)點而被國內外公認為最有發(fā)展前途的調速方式。為了減少強電回路的影響，電路需通過光電耦合電路進行隔離。 Watchdog電路電路的應用,使單片機可以在無人狀態(tài)下實現連續(xù)工作輸出控制電路 系統(tǒng)在運行中，將壓力設定值和反饋值進行比較后再按PID算法進行計算，在將計算算結果u（k）經0832D/A轉換后變成模擬控制電壓信號，再作用于交流變頻調速器。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．交流變頻調速技術．北京：北京航空航天大學出版社，[7] 蔣藝，楊俊生 變頻調速器在供水系統(tǒng)中的應用，21（5）,49～50. [8] 張迎新．單片微型計算機原理、應用及接口技術國防工業(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負載影響較大，引起轉矩脈動；而較高的諧波又使變頻器輸出電纜的漏電流增加，使電動機出力不足.五、主要參考文獻 [1] ,機械工業(yè)出版社，2000. [2] ：電子工業(yè)出版社，2002：1～10。要解決生產過程中能耗高的問題，除其它相關的技術問題需要改進外，變頻調速技術已成為節(jié)能及提高產品質量的有效措施，其重要性日益得到了國家的重視，在國內推廣變調速技術有著非常重大的現實意義和巨大的經濟價值及社會價值。據統(tǒng)計，目前我國電機的總裝機容量己達4億千瓦，年耗電量約占全國用電量的60%，但我國電機驅動系統(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%的電機只相當于國際20世紀50年代的技術水平電機驅動系統(tǒng)能效比國外低20%左右，電能浪費十分嚴重。由于用水有著季節(jié)和時段的明顯變化，日常供水運行控制就常采用水泵的運行方式調整加上出口閥開度調節(jié)供水的水量水壓，大量能量因消耗在出口閥而浪費，而且存在著水池“二次污染”的問題。當用戶用水量增大，管網壓力低于設定壓力時，變頻調速的輸出頻率將增大，水泵轉速提高，供水量加大，當達到設定壓力時，電動機水泵的轉速不再變化，使管網壓力恒定在設定壓力上；反之亦然。因此，應用電力電子的交流變頻調速裝置以及相關高新技術來改造傳統(tǒng)的產業(yè)，就可以獲得很好的社會效益和經濟效益。我國現有的100萬kw以上的大型電廠中，每套30萬kw的發(fā)電機一般都配備3035臺輔機驅動用電動機。是國際上技術更新?lián)Q代最快的領域。變頻技術在經歷了早期電子管、晶閘管整流器（60年代）和集成電路技術（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的功率集成電路技術，并隨著技術的進步繼續(xù)發(fā)展。為了表述如何利用單片機完成對電機的變頻調速控制，實現變頻調速恒壓供水，本文提出了一個基于AT89C51單片機的變頻調速恒壓供水系統(tǒng)，并設計了該系統(tǒng)的硬件控制系統(tǒng)和軟件控制系統(tǒng)。 變頻調速恒壓供水技術其節(jié)能、安全、供水高品質等優(yōu)點，在供水行業(yè)得到了廣泛應用。本文引用了很多學者的研究文獻，如果沒有各位學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。王老師治學嚴謹，平易近人、和藹可親，每每當我遇到問題總是耐心給我講解。  致謝博于問學，勤于睿思，篤于務實，志于成人。另外系統(tǒng)供水壓力可根據需要自行隨意調節(jié)，因而對不同工作環(huán)境的適應性也非常出色。結論本文在分析變頻調速原理及變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的節(jié)能情況的基礎上，結合我國供水的現狀，提出了一個變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的設計方案。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已經調至最低轉速,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 變頻調速恒壓供水系統(tǒng)的軟件設計 假設供水系統(tǒng)共有2 臺水泵, 其中水泵1 為變頻運行,水泵2 為工頻運行, 由接觸器分別啟動或停止, 單片機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計思路不作表述。硬件Watchdog是利用了一個定時器，來監(jiān)控主程序的運行，也就是說在主程序的運行過程中，我們要在定時時間到之前對定時器進行復位如果出現死循環(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責整個系統(tǒng)的控制，包含一些控制信號及開關命令。反饋壓力采集程序如下： MOV DPTR,5000H DPTR指向0809通道0地