【正文】 附錄。本設計的軟件主程序用來動態(tài)顯示系統(tǒng)的壓 第 頁 25 力，壓力的采樣和系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)都在中斷處理程序中 , 主流程圖如圖 41： 圖 41 主程序流程圖 T0中斷服務程序 主要包括： A/D 轉(zhuǎn)換程序； D/A轉(zhuǎn)換程序；控制程序。 Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強大的集成開發(fā) 調(diào)試工具，全 Windows界面。各模塊的具體聯(lián)接圖見附錄一。當振蕩器工作時， RST引 腳出現(xiàn)兩個機器周期以上高電平將使單片機復位。在訪問 8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口線上的內(nèi)容，在整個訪問期間不改變。 第 頁 22 在 Flash編程是 P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗時，輸出指令字節(jié)，校驗時，要求外接上拉電阻。 ADC0809 通道選擇表如表 32所示。當 ST 上跳沿時，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時，開始進行 A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間， ST應保持低電平。下降沿啟動 A／ D轉(zhuǎn)換，之后 EOC輸出信號變低，指示轉(zhuǎn)換正在進行。 CLK：時鐘脈沖輸入端。下面說明各引腳功能。 VREF端是外電路提供的 +10V至 10V的參考電源， Iout1與 Iout2 是兩個電流輸出端。 第 頁 17 V R E F8G N D3V C C20CS1W R 12D I 34D I 25D I 16D I 07R F B9G N D10I O U T 111I O U T 212D I 713D I 614D I 515D I 416X F E R17W R 218I LE ( B Y 1/ B Y 2)19 圖 39 DAC0832 引腳圖 AGND：模擬地。它是邏輯電平為 1的各位輸出電流之和。 WR1：寫信號 1。當調(diào)速范圍很大時，應考慮采用有反饋的矢量控制方式。為了實現(xiàn)大調(diào)速比的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，常采用加大變頻器容量的辦法。 第 頁 15 表 31 三菱 FR500 系列標準規(guī)格 型號 FRA540 KCH 適用電機容量（ KW）（注 1） 輸出 額定容量（ KVA）（注 2） 3 額定電流（ A） 4 6 9 12 過載能力（注 2） 150% 60s 200% （反時限特性） 電壓（注 4） 三相 380V 至 480V 50Hz/60Hz 再生制 動轉(zhuǎn)矩 最大值故本次設計電源電路需要采用擴流電路，如圖 39。動態(tài)顯示則不同， 由于一位數(shù)據(jù)的顯示是由段選和位選信號共同配合完成的，因此，要同時考慮段和位的驅(qū)動能力，而且段的驅(qū)動能力決定位的驅(qū)動能力。這樣可以在輸出的同時，采集下一個數(shù)字量，以提高轉(zhuǎn)換速度 。 【啟停鍵】功能：啟動 /停止，執(zhí)行開始自動運行和停止功能； 第 頁 10 【設置鍵】功能：設置，與【加一鍵】和【減一鍵】鍵配合對壓力進行調(diào)整，開始設置。 按鍵接口模塊設計 本系統(tǒng)采用獨立式按鍵，獨立式按鍵的各按鍵相互獨立，每個按鍵都有一個輸入線，各按鍵的狀態(tài)互不影響， CPU需對按鍵狀態(tài)分別檢測，只適用于按鍵數(shù)量較少的場合。許多人在設計完單片機系統(tǒng)，并在實驗室調(diào)試成功 后，在現(xiàn)場卻出現(xiàn)了“死機”、“程序走飛”等現(xiàn)象，這主要是單片機的復位電路設計不可靠引起的。電路中的器件選擇可以通過計算和實驗確定 ，也可以參考一些典型電路的參數(shù)。如圖 31所示。當它受到壓力作用時，應變元件的電阻發(fā)生變化，從而使輸出電壓發(fā)生變化。采用變頻控制方式；其操作方便，無須手動調(diào)節(jié)進水閥門；啟動噪音低，由于啟動電流很小，減小了對電網(wǎng)的沖擊，保護了用電設備 。整個操作過程都必須有專業(yè)人員的界入。系統(tǒng)系統(tǒng)由變頻器、控制器、傳感器、主副兩個水泵電機及相關電氣控制設備集成而成。系統(tǒng)通過壓力傳感器將電器部分與泵組聯(lián)系起來，構成閉環(huán)系統(tǒng)。如圖 23。下面我將首先對這三種方案的組成框圖和實現(xiàn)原理分別進行說明，并分析比較它們的特點，然后闡述我最終選擇方案的原因。這種用水難問題在大城市表現(xiàn)尤為突出。也就是根據(jù)用水量的大 小，由供水控制器控制水泵數(shù)量以及變頻器對水泵的調(diào)速，來實現(xiàn)恒壓供水。設計通過控制變頻器的輸出頻率從而自動調(diào)節(jié)水泵電機的轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)管網(wǎng)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié) (PID)，使供水系統(tǒng)自動恒穩(wěn)于設定的壓力值。這種用水難問題在大城市表現(xiàn)尤為突出。又如發(fā)生火災時，若供水壓力不足或無水供應，不能迅速滅火，可能引起重大經(jīng)濟損失和人員傷亡。本次設計的預期目標是：完成系統(tǒng)硬件電路的設計，并繪制出相應的原理電路圖；完成所需控制軟件的流程設計和編程任務。它可同時對二臺三相 380/50Hz,異步電動機行變頻調(diào)速和閉環(huán)控制，其系統(tǒng)組成示意圖如圖 22所示。如 ABB 公司的 ACS600, ACS400 系列產(chǎn)品，富士公司的 G11S/P11S系列產(chǎn)品。即：當一臺水泵工作頻率達到最高頻率時，若管網(wǎng)水壓仍達不到預設水壓，則將啟動令一臺工頻泵運行 ，（此設計只用兩臺電機且功率達到設計要）此后，往復工作，直至滿足設定壓力要求為止。 方案三由專用變頻器與 PLC組成的恒壓供水系統(tǒng)，這類變頻器的功能雖然強一些，但是價格比通用變頻器卻要高很多。 方案選擇 方案二 采用壓力 傳感 器反饋電 壓 信號（ 05V）至 變頻器 中央處理器 (MCU)， 經(jīng) PID控制組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 水管壓力測量模塊 3142U6傳感器R2D7DI O DED8DI O DE R3 Q3R40 .8 2 kD9DI O DER5R6R7R85 .1 kR95 .1 kR 1 05 1 kR 1 12kR 1 2R 1 31 0 k 圖 31 水管壓力測量電路 要測量出水管的電壓就需要壓力傳感器。但在使用過程中，要注意硅壓阻式壓力傳感器對溫度很敏感，在具體的應用電路中要采用溫度補償。輸出端為引腳 X2，在芯片的外部通過這兩個引腳接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，構成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。復位信號是高電平有效的持續(xù)時間應為 2個機器周期以上。 只要 RST保持高電平，則單片機就循環(huán)復位。按下啟停鍵后，系統(tǒng)將壓力傳感器傳過來的信號進行轉(zhuǎn)換后進入單片機，顯示出當前的水壓。A/D轉(zhuǎn)換器正是基于這種要求應運而生的。本次設計中要求作到 4組 LED顯示， LED顯示器的控制方式為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種，因此在選擇 LED驅(qū)動時，一定要先確定顯示方式。并且，我們目前絕大部分電子電路與電子設備都是使用線性電源，即通過降壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后提供穩(wěn)定的直流電壓給電子電路及芯片工作的。下面就這些器件的功能特點、主要參數(shù)和使用方法作相應說明。對于風機、泵類等平方轉(zhuǎn)矩，低速下負載轉(zhuǎn)矩較小，通?？蛇x擇普通功能型的變頻器。負載電流不超過變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。由式（ 31）和所要求的調(diào)速范圍 90～ 1500r/min 我們可以計算出變頻的范圍： HzPnf 360 29060m inm in ???? （ 31） HzPnf 5060 2150060m a xm a x ???? （ 32） 即頻率的調(diào)節(jié)范圍為 Hz3 ～ Hz50 之間，另外，考慮到此前我們選用的 YVP100L14 型變頻電機其標稱功率 P=，額定電流 IN=，對于三菱公司的 FR500系列變頻器標準規(guī)格型號的查看，如上表 31所示，擬選用 DAC0832 介紹 下面我就把 DAC0832 芯片各引腳功能介紹一下，圖 39為其管腳圖： ILE：允許輸入鎖存。在控制多個 DAC0832同時輸出時特別有用。 10V范圍，芯片用于四象限乘時，為模擬電壓輸入。同樣。 3）轉(zhuǎn)換時間為 100μs 4）單個＋ 5V電源供電 5）模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點和滿刻度校準。 EOC： A／ D轉(zhuǎn)換結束信號，輸出，當 A／ D轉(zhuǎn)換結束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。 ADC0809的工作過程是：首先輸入 3位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當 OE 端為高電平時，才可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù) 。 D7－ D0為數(shù)字量輸出線。 AT89C51引腳圖如圖 313所示： p 1 . 0p 1 . 1p 1 . 2p 1 . 3p 1 . 4p 1 . 5p 1 . 6p 1 . 7R S Tp 3 . 0p 3 . 1p 3 . 2p 3 . 3p 3 . 4p 3 . 5p 3 . 6p 3 . 7X T A L 1X T A L 2GNDV C Cp 0 . 0p 0 . 1p 0 . 2p 0 . 3p 0 . 4p 0 . 5p 0 . 6p 0 . 7E A /V P PA L EP S E Np 2 . 7p 2 . 6p 2 . 5p 2 . 4p 2 . 3p 2 . 2p 2 . 1p 2 . 01234567891011121314151617181920 2040393837363534333231302827262524232221A T 8 9 C 5 1 圖 313 單片機引腳圖 主要性能參數(shù)：與 MCS51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容、 4K字節(jié)可重察寫 Flash閃速存儲器、全靜態(tài)操作 0HZ— 24MHZ、 32個可編程 I/O口線、 2個 16位定時 /計數(shù)器、 6個中斷源、低功耗空閑和掉電模式。 P2口： P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O口， P2的輸出緩沖級可驅(qū)動 4個 TTL邏輯門 電路。作輸入端時，被外部拉低的 P3口將用上拉電阻輸出電流。 第 頁 23 Flash存儲器編程是，該引腳加上 +12V的編程允許電源 Vpp，當然這必須是該器件是使用 12V編程電壓 Vpp。Vision）將這些部份組合在一起。 用 C語言開發(fā)的代碼便于開發(fā)小組計劃 項目 ,靈活管理 ,分工合作以及后期維護，基本上可以杜絕因開發(fā)人員變化而給項目進度 ,后期維護或升級所帶來的影響。 PID 調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)送 D/A 轉(zhuǎn)換器 清標志位 M2 為 0 ,(關 M2 電機 ) N N N N Y 第 頁 27 3． PID 調(diào)節(jié)程序 本設計就是通過單片機實現(xiàn)的 PID 調(diào)節(jié)器來實現(xiàn)水壓的恒定，并自動調(diào)節(jié)水泵的數(shù)量。這里所說的控制策略是數(shù)字 PID 的改進算法，如積分分離 PID 控制算法、不完全微分 PID 控制算法、微分先行 PID 控制算法和帶死區(qū)的 PID 控制算法等。 第 頁 28 獨立按鍵程序設計 1） 程序設計思路 按鍵接收子程序主要是實現(xiàn)對當前設定壓力的調(diào)整。讀取 P0 口的值于（ 11000011）二進制數(shù)或運算再到鍵盤處理程序中處理，以屏蔽高兩位和低兩位對程序的影響。在設定時間時候，對當前需要調(diào)整的設定值應具有閃爍功能，用來提醒當前處于設置狀態(tài)。 Proteus 是一個標準的 Windows 窗口程序，和大多數(shù)程序一樣，沒有太大區(qū)別，其啟動界面如圖 51所示： 圖 51 Proteus 啟動界面 如圖中所示，區(qū)域 ① 為菜單及工具欄，區(qū)域 ② 為預覽區(qū)，區(qū)域 ③ 為元器件瀏覽區(qū)，區(qū)域 ④ 為編輯窗口，區(qū)域 ⑤ 為對象拾取區(qū)，區(qū)域 ⑥ 為元器件調(diào)整工具欄，區(qū)域 ⑦ 為運行工具條。當我們已經(jīng)。在對話框中的“Keywords” 里面輸入我們要檢索的元器件的關鍵詞，比如我們要選擇項目中使用的AT89C51，就可以直接輸入。 保護現(xiàn)場關 T1 中斷 把 DATA1 中數(shù)據(jù)寫到 DATA 中 根據(jù) CLK，送位選 COM 端 恢復現(xiàn)場，開 T1 中斷，恢復 T1 初值 返回 四位顯示是否結束 Y N COM＋ 1 圖 45 LED 動態(tài)顯示程序程序流程圖 進入 T1 中斷 第 頁 32 Proteus仿真軟件介紹 Proteus軟件是 Labcenter Electronics 公司的一款電路設計與仿真軟件，它包括ISIS、 ARES等軟件模塊， ARES模塊主要用來完成 PCB的設計，而 ISIS 模塊用來完成電路原理圖的布圖與仿真。當掃描頻率在 70Hz 左右時，能夠產(chǎn)生足夠的圖形和較好的顯示效果。在程序中，將對當前設定的壓力進行調(diào)整，利用【 SET】、【 +1】和【 1】鍵配合使用，每次對【 +1】鍵的按下則進行累加；同樣對【 1】鍵按下則進行減 1 操作。本設計采用 增量式 PID 控制，下面把增量式 PID 控制算法介紹