【正文】 到整個系統(tǒng)的正常運行，查找和排除故障往往很麻煩。價格便宜，成本低。單片機(jī)擁有優(yōu)異的性價比；集成度高，體積小、很高的可靠性；控制功能強(qiáng)、低功耗、低電壓，便于攜帶；支持?jǐn)U展等特點。在工業(yè)控制系統(tǒng)中，計算機(jī)承載著數(shù)據(jù)采集與處理，順序控制與數(shù)值控制，直接數(shù)值控制與監(jiān)督控制 ，最優(yōu)控制與自適應(yīng)控制，生產(chǎn)管理與經(jīng)營調(diào)度等任務(wù)。而且外部 I/O 接線一般都用芯片扁平電纜和插頭 插座，直接從應(yīng)刷電路板引出，不如接線端子可靠，這些因素都導(dǎo)致工業(yè)控制計算機(jī)對環(huán)境的適應(yīng)性能差。 由以上 ，方便、有效，成本低廉的比較，直流電動機(jī)具有良好的啟動，制動性能易于控制。但從價格和體積方面來說，單片機(jī)具有很大的優(yōu)勢，選用的 Micochip 公司的 PIC16F873單片機(jī)是為空壓機(jī)控制器設(shè)計的一個良好的選擇。通過軟件編程，利用端口 B的 RB1和 RB2引腳產(chǎn)生兩個脈沖信號作為線圈的驅(qū)動信號，用于切換線圈中電流的流動方向。 [2]空氣壓縮機(jī)在運行中輸出壓力的大小由壓力傳感器檢測，并由液晶顯示器顯示出來。具有 4K 14閃速程序存儲器、可多次修改程序，使用起來特別方便。 PIC 系列單片機(jī)可工作于不同的振蕩器方式，有 4種振蕩方式可供選擇。 2 電源部分 PIC 系列單片機(jī)功耗極低，動作電壓范圍寬（ 2． 5～ 5． 5V），可用電池驅(qū)動。 圖 電源回路圖 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 3 液晶顯示器（ LCD） 使用液晶顯示器來顯示小型空氣壓縮機(jī)運行中輸出壓力的大小。因可 供使用的引腳富裕，故選擇了 8字節(jié)的數(shù)據(jù)傳送工作模式。 [8] 液晶顯示器的上行顯示目標(biāo)壓力設(shè)定值，下行顯示空氣壓縮機(jī)運行中輸出壓力測定值。壓力測定范邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 圍為 0～ 120kPa，滿量程電壓為 4． 5177。 圖 壓力傳感器 5 線圈驅(qū)動回路 用 4只場效應(yīng)管構(gòu)成線圈的橋式驅(qū)動回路，并前置場效應(yīng)管驅(qū)動芯片（ MAX620），實 現(xiàn)對線圈中電流流動方向的切換，如圖 2— 5所示。這樣活塞在兩驅(qū)動信號的控制下，以一定的頻率做周期性直線往復(fù)運動。空壓機(jī)的溫度信號是通過熱電耦輸入，輸入電壓在 0～ 之間， 路信號進(jìn)來經(jīng)過一個 4052模擬開關(guān)選擇其中一路信號進(jìn)行放大然后進(jìn)行 AD轉(zhuǎn)換，采用單電源運算放大器，簡化了電路。輸出有 8路，采用繼電器方式的開關(guān)量輸出。模塊分成總調(diào)度模塊， IO 及按鍵掃描模塊， AD轉(zhuǎn)換模塊，顯示模塊，控制模塊以及通訊模塊。下面是 message 模塊的簡要框架。但是在 AD 掃描模塊中沒有 直接做這兩項工作，而是向總消息隊列分別發(fā)送數(shù)據(jù)顯示消息和數(shù)據(jù)比較判斷消息后結(jié)束該模塊。各功能模塊則查詢自己的消息隊列，如果有新的消息需 要處理則根據(jù)消息所包含參數(shù)進(jìn)行相應(yīng)的操作，否則將 CPU交給下一個模塊?？刂颇K中，在這個函數(shù)的外圍，接收來自按鍵和 IO掃描得到的信息、遠(yuǎn)程控制模式下的遠(yuǎn)程命令，以及 AD掃描得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較的結(jié)果，設(shè)置相應(yīng)得延時標(biāo)志位，延時時間項。還有就是出現(xiàn)報警狀態(tài)時還要根據(jù)故障等級判斷是否要停機(jī)。 signed char dounz d。 }。 unsigned char pre page id。 包括一個頁面文字信息的指針，設(shè)置參數(shù)信息的指針，頁面動態(tài)數(shù)據(jù)信息的指針，上一級菜單索引，相鄰頁面索引。遠(yuǎn)程控制使得空壓機(jī)的操作更加簡單、方便，工作人員人員不必經(jīng)常進(jìn)入現(xiàn)場，減小工 作負(fù)擔(dān)。 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 為了保證空壓機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性需求，在硬件軟件設(shè)計上均采取了相關(guān)的抗干擾措施。在輸入模擬信號方面進(jìn)行了 RC濾波，橋式電路隔離以及三極管溫度補償，提高信號的穩(wěn)定性。全面了解了空壓機(jī)的分類、作用、工作原理、技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展前景等。 要求信號反饋快捷，精準(zhǔn)、明顯降低能耗、穩(wěn)定運行、安全性能有明顯改善。當(dāng)輸出壓力值達(dá)到預(yù)先設(shè)定的目標(biāo)壓力值時，空氣壓縮機(jī)停止運行，從而實現(xiàn)對空氣壓縮機(jī)的控制。 最后要感謝在整個 論文寫作 過程中幫助過我的每一位人。全面講解了空氣壓縮機(jī)的相關(guān)知識。 其次，要感謝幫我查資料的張 柱 同學(xué)，后期因為 實 習(xí) 的關(guān)系，不能隨時去學(xué)校的圖書館查閱資料，在此也十分感謝他能抽出時間幫我找的一些外文資料。在完成初稿后，老師認(rèn)真查看了我的文章，指出了我存在的很多問題。在整個過程中他給了我很大的幫助，在論文 題目制定時，他首先肯定了我的題目大方向，同時又幫我具體分析使我最后選擇 空氣壓縮機(jī)安全保護(hù)系統(tǒng)的改進(jìn)設(shè)計 這 個具體目標(biāo)，讓我在寫作時有了具體方向。 本文還有許多后續(xù)的工作尚需改善和提高，研究 空氣壓縮機(jī) 安全保護(hù)系統(tǒng) 僅對輸出壓力進(jìn)行監(jiān)控是 不全面的，還需要 對壓力溫度、空氣流量等 進(jìn)行 監(jiān)控監(jiān)控。由此來改善空壓機(jī)的保護(hù)系統(tǒng)。這種方式不論在快捷反饋，穩(wěn)定運行，節(jié)電降能還是安全生產(chǎn)方面都存在著一定的缺陷。在軟件的編程上，通過設(shè)置程序口令、自檢程序、多重條件判斷、強(qiáng)制運行等措施，提高系統(tǒng)軟件的抗干擾能力，保證系統(tǒng)的正常運行。這樣實現(xiàn)了電源的完全隔離，最大程度上減小了外部信號對控制模塊信號的干擾，大大提高了穩(wěn)定性。多機(jī)聯(lián)動系統(tǒng)一般有一臺主空壓機(jī)、多臺輔空壓機(jī)和一臺上位機(jī)構(gòu)成。通過結(jié)構(gòu)的定義以及相應(yīng)屬性的賦值，只需要簡單的程序描述就可以用少數(shù)幾個鍵實現(xiàn)復(fù)雜菜單頁面的顯示。 unsiged char doun page id。 const struct data strct*data ptr。 unsigned char value id。多級菜單的設(shè)計使用結(jié)構(gòu)化變量方便的實現(xiàn)了菜單的切換：對于某一級的菜單頁中某一數(shù)據(jù)項，將其視為一個數(shù)據(jù)對象，定義了一個如下數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來描述其所有屬性： Struct data strct{ Const struct page strct *sub p。主要區(qū)別是，如果在延時未結(jié)束，導(dǎo)致發(fā)出的控制命令的狀態(tài)消失，要撤銷該命令，如圖 所示。 控制模塊 圖 控制模塊的方框圖 圖 是控制模塊的方框圖，控制空壓機(jī)主要由這一模塊實現(xiàn)。消息調(diào)度負(fù)責(zé)將消息總隊列中各種消息按照其目標(biāo)模塊分發(fā)到對應(yīng)模塊消息隊列中。 } ?????? } } 程序中定義了一個總消息模塊用于暫時存儲所有模塊發(fā)出的消息，各個模塊有自己的一個消息隊列以保存自身要處理的消息。 如果按下鍵之后直接調(diào)用空壓機(jī)控制任務(wù)，然后再調(diào)用顯示模塊，顯得調(diào)用關(guān)系過于復(fù)雜，而且影響程序的實時性。 34063DCDC芯片具有轉(zhuǎn)換效率高，輸出穩(wěn)定，成本低廉，而且可以提供高達(dá) 。壓力信號是由壓力變送器送進(jìn) 4～ 20maA的電流信號，每一路信號經(jīng)過一個 RC 濾波以及采樣電阻實現(xiàn)電流電壓信號的轉(zhuǎn)換。開關(guān)量輸入有 16個，用于監(jiān)控空氣壓縮機(jī)的運行狀態(tài)，主要是監(jiān)控是否出現(xiàn)錯誤狀態(tài)；另外空壓機(jī)還有按鍵輸入，為了減少IQ 的使用，把按鍵和開關(guān)量的輸入統(tǒng)一設(shè)計成矩陣掃描。驅(qū)動信號 FORWARD 為線圈正向加壓信號，當(dāng)置高電平時，產(chǎn)生正向電流和磁力，驅(qū)動活塞向一側(cè)移動；而驅(qū)動信號 REVERSE 為線圈反向加壓信號，當(dāng)置高電平時，產(chǎn)生負(fù)向電流和磁力，驅(qū)動活塞向另一側(cè)移動。 PIC16F873的 RA1／ AN1引腳作為壓力傳感器的電壓模擬信號的輸入端使用。 4 壓力傳感器 為了檢測小型空氣壓縮機(jī)運行中輸出壓力的大小，選用可直接安裝在電路板上的微型壓力 傳感器（ XN－ PN200， FUJIKURA 公司），如圖 2— 4所示。用 3根控制信號線（ E， R／ W， RS）來實現(xiàn)對顯示器的讀／寫操作控制，其分別與端口 B的 RB3～ RB5相連。 圖 SC1602BSLB 為 16文字 2行顯示， 5V 電壓供電，消耗電流（ 0． 35～ 0． 6 mA）極小，可與 PIC 單片機(jī)直接相連，適合用電池驅(qū)動。因線圈已選用鎳氫可充電電池驅(qū)動，故用 4節(jié)鎳氫可充電電池（公稱電壓 4 1． 2 V）作為供電電源。選用 10 MHz 石英晶體振蕩器和 2只 20 pF 的電容組成振蕩電路，連接到單片機(jī)的 OSC1／ CLKIN 和 OSC2／ CLKOUT 引腳上，因 此可產(chǎn)生 10 MHz 的時鐘頻率。 3個 I／ O 端口（ RA、 RB 和 RC），具有 13個中斷源、 3個定時器、 2個CCP（捕捉／比較／ PWM）模塊，集成了 5路 8位 A／ D 轉(zhuǎn)換器。 控制器電路設(shè)計的整體結(jié)構(gòu)如圖 。由于氣缸的活塞桿與曲柄連桿機(jī)構(gòu)直接相聯(lián)，活塞在曲柄連桿機(jī)構(gòu)的推動下做往復(fù)運動。因其功耗低， 超小型，低成本，功能完整，因而是一種非常適合在各種便攜式設(shè)備中使用的高性價比的單片機(jī)，并已經(jīng)得到了越來越廣泛的應(yīng)用。 單片機(jī)具有的高穩(wěn)定性，并且可以選擇功能模塊 .適合的型號來以最小的電路規(guī)模實現(xiàn)監(jiān)控功能。今天的 PLC 配備各種硬件裝置供用戶選擇，用戶不用自己設(shè)計和制作硬件裝置，只需要確定可編程控制器的硬件配置和設(shè)計外部接線圖；同時采用梯形圖語言編程，在處理模擬量數(shù)字運算人機(jī)接口和網(wǎng)絡(luò)的各個方面能力都已大幅提高，成為工業(yè)控制領(lǐng)域的主流控制設(shè)備，在各行各業(yè)發(fā)揮著越來越大的作用。有實時操作系統(tǒng)的支持，在要求快速，實用性強(qiáng)，功能復(fù)雜的領(lǐng)域中占優(yōu)勢。但是，單片機(jī)只是一片集成電路，不能直接和外部 I/O 信號連接，要將它應(yīng)用于工業(yè)控制還要附加一些配套的集成電路和 I/O 接口電路，硬件設(shè)計、制作和程序設(shè)計的工作量相當(dāng)大。 2 單片機(jī)控制系統(tǒng) 單片機(jī)是微型計算機(jī)的一個主要分支，在結(jié)構(gòu)傷的最大特點是把 CPU、存儲器、定時器和多種輸入 /輸出接口電路集成在一塊超大規(guī)模集成電路芯片上。但是簡單易行的控制電路可以避免。這種電 動機(jī)適用于具有較高起動轉(zhuǎn)矩的小型空氣壓縮機(jī)、電冰箱、粉磨機(jī)、水泵及滿載起動的設(shè)備中。 2 單相交流電動機(jī)的起動 邵陽學(xué)院畢業(yè)設(shè)計（論文） 鑒于該小型空壓機(jī) ，因此，在此，只介紹單相電容起動交流電動機(jī)的起動方式。轉(zhuǎn)子不運動。 圖 脈動磁場分成兩個轉(zhuǎn)向相反的旋轉(zhuǎn)磁場 反向轉(zhuǎn)矩 ）（ ?? ? sfT 的曲線與正向轉(zhuǎn)矩的主要差別是磁場旋轉(zhuǎn)方向相反，所以只要將 T曲線旋轉(zhuǎn) ?180 ，即可得到反向轉(zhuǎn)矩 )( ??? sfT ，如圖 中下部所示。這是單相交流電動機(jī)與三相異步電動機(jī)的主要不同點。39。39。而單相交流電動機(jī)定子繞組通入交流電后是產(chǎn)生一個交變脈動磁場。單相交流電動機(jī)在結(jié)構(gòu)上與三相異步電動機(jī)相似，轉(zhuǎn)子也是一籠型轉(zhuǎn)子，只是定子上有個單相工作繞組。因此，有必要在原設(shè)備沒有的情況下，根據(jù)實際需要 ，增設(shè)一些安全保護(hù)裝置，以便空氣壓縮機(jī)發(fā)生故障時能迅速斷電、停機(jī)或釋壓，避免照成嚴(yán)重事故或減輕