【文章內(nèi)容簡介】 輸入，高電平有效。START： A/D轉(zhuǎn)換啟動脈沖輸入端，輸入一個正脈沖（至少100ns寬）使其啟動（脈沖上升沿使0809復位，下降沿啟動A/D轉(zhuǎn)換）。EOC： A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號，輸出，當A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸出一個高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號，輸入，高電平有效。當A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時，此端輸入一個高電平，才能打開輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。CLK：時鐘脈沖輸入端。要求時鐘頻率不高于640KHZ。REF（+）、REF（）：基準電壓。Vcc：電源，單極+5V。GND：地。 D/A轉(zhuǎn)換電路DAC0832是8分辨率的D/A轉(zhuǎn)換集成芯片。與微處理器完全兼容。這個DA芯片以其價格低廉、接口簡單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點，在單片機應用系統(tǒng)中得到廣泛的應用。D/A轉(zhuǎn)換器由8位輸入鎖存器、8位DAC寄存器、8位D/A轉(zhuǎn)換電路及轉(zhuǎn)換控制電路構(gòu)成。引腳功能： D0～D7：8位數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平，有效時間應大于90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會出錯)；　　ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號輸入線，高電平有效；CS：片選信號輸入線（選通數(shù)據(jù)鎖存器），低電平有效；WR1：數(shù)據(jù)鎖存器寫選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的邏輯組合產(chǎn)生LE1，當LE1為高電平時，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，LE1的負跳變時將輸入數(shù)據(jù)鎖存；　　XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號輸入線，低電平有效，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效；　　WR2：DAC寄存器選通輸入線，負脈沖（脈寬應大于500ns）有效。由WRXFER的邏輯組合產(chǎn)生LE2，當LE2為高電平時，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，LE2的負跳變時將數(shù)據(jù)鎖存器的內(nèi)容打入DAC寄存器并開始D/A轉(zhuǎn)換；　 IOUT1：電流輸出端1，其值隨DAC寄存器的內(nèi)容線性變化；　　IOUT2：電流輸出端2，其值與IOUT1值之和為一常數(shù)；　　Rfb：反饋信號輸入線，改變Rfb端外接電阻值可調(diào)整轉(zhuǎn)換滿量程精度；　 Vcc：電源輸入端，Vcc的范圍為+5V～+15V；　 UREF：基準電壓輸入線，VREF的范圍為10V～+10V；　　AGND：模擬信號地；DGND：數(shù)字信號地。DAC0832的引腳電路如圖37所示。 圖37 DAC0832的引腳電路 光電隔離繼電器驅(qū)動電路固體繼電器(SSR) 是一種全部由電子元器件組成的新型無觸點開關器件，具有高可靠性、長壽命、低噪音、開關速度快、抗干擾能力強、耐振動、耐沖擊、防濕、防潮、防腐蝕、能與TTL 、CMOS 等邏輯電路兼容的優(yōu)點，逐漸被越來越多的應用領域所接受。本設計采用PC817作為SSR的光電隔離驅(qū)動電路，其電路接線圖如圖38所示。PC817光電耦合器廣泛用在電腦終端機，可控硅系統(tǒng)設備，測量儀器，影印機，自動售票，家用電器，如風扇，加熱器等電路之間的信號傳輸，使之前端與負載完全隔離，目的在于增加安全性，減小電路干擾，簡化電路設計。圖38 光電隔離繼電器驅(qū)動電路 變頻器的選擇 根據(jù)設計要求，變頻器采用歐姆龍公司的3G3MV變頻器。3G3MV變頻器是一種通用變頻器，它具有豐富的指令功能，可進行V/F控制和無傳感器的矢量控制，自身帶有RS485/422通訊接口，可與上位機（如PC和PLC）通訊。變頻器內(nèi)部還帶有浪涌電流控制回路等，具有完善的報警和保護功能。其指令中的參數(shù)常數(shù)的復制和管理，均可通過操作器和遠程進行設定，使用非常方便。其變頻器的接口電路如圖39所示。圖39 變頻器接口電路 壓力傳感器的選擇本設計采用MIKP300型擴散硅壓力變送器，MIKP300型采用擴散硅壓力芯體作為敏感元件，內(nèi)置處理電路將傳感器毫伏信號轉(zhuǎn)換成標準電壓﹑電流﹑頻率信號輸出，可直接與計算機、控制儀表﹑顯示儀表等相連?？蛇M行遠距離信號傳輸。其技術性能見表31所示。表31 壓力傳感器技術性能供電電源24VDC輸出信號4～20mA、1～5V、0～10mA、0～20mA、0～5V、RS485量程范圍…0～…100Mpa補償溫度10～70℃介質(zhì)溫度40～125℃環(huán)境溫度40～85℃外殼防護IP65壓力類型表壓絕壓密封壓綜合精度、零點溫度漂移177。%FS/℃靈敏度溫度漂移177。%FS/℃過載壓力200%FS長期穩(wěn)定性≤%FS/年固有頻率5kHz～650kHz其接口電路圖如310所示。 圖310 壓力傳感器接口圖 顯示器與鍵盤電路設計 顯示器接口電路設計 本系統(tǒng)采用LCD12864液晶顯示器進行顯示，LCD12364與單片機采用串行通信的方式，這樣能節(jié)約單片機89C51的I/O接口。其顯示器接口電路如圖311所示。圖311 顯示器接口電路 鍵盤電路設計本系統(tǒng)采用獨立式按鍵，鍵盤接口電路如圖312所示，功能鍵有S1確定鍵，S2加數(shù)鍵，S3減數(shù)鍵。S1確定鍵：該按鍵對鍵盤輸入的數(shù)字進行確認，送往單片機。S2加數(shù)鍵：該鍵每按一次該鍵，從而進行加壓力數(shù)值，改變當前的設定值。S3減數(shù)鍵：該鍵每按一次該鍵，從而進行減壓力數(shù)值，改變當前的設定值。圖312 鍵盤接口電路 報警及電源電路為了保證系統(tǒng)的安全運行，本設計采用了蜂鳴報警器，如圖313所示。，則三極管將交替的工作于截止、飽和狀態(tài)，形成高低電平波。圖313 報警電路電源模塊包含變壓、整流、濾波和穩(wěn)壓四部分，其中穩(wěn)壓部分采用LM7805集成塊，如圖314所示。而DAC0832的輸出功放和DAC0832的基準電壓輸入用獨立電源模塊，其電源模塊如圖315所示，獨立電源模塊將220V，50Hz市電轉(zhuǎn)換為穩(wěn)定的直流12V至+12V的雙極性輸出。圖314 電源電路 圖315 獨立電源電路 本章小結(jié) 本章介紹了恒壓供水系統(tǒng)的硬件設計，用protel軟件畫出各個小回路，同時詳細介紹各個回路的作用以及功能。還介紹了單片機的功能。第4章 變頻恒壓供水系統(tǒng)的軟件設計 單片機變頻恒壓供水系統(tǒng)主流程圖圖41 系統(tǒng)的主程序流程圖主程序主要實現(xiàn):系統(tǒng)初始化、讀取數(shù)據(jù)、鍵盤顯示子程序的調(diào)用，控制繼電器輸出等功能。系統(tǒng)的主程序流程圖如41圖。 A/D子程序 A/D轉(zhuǎn)換采用定時轉(zhuǎn)換的方式，啟動A/D后，用軟件延時2us，再讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果，其流程圖如圖42所示。圖42 A/D子程序流程圖 中斷服務程序中斷服務程序包含了除主程序之外的所有子程序的管理和應用，其程序流程圖如圖43所示。圖43 中斷服務程序流程圖 繼電器控制子程序供水系統(tǒng)中，用兩個水泵來工作，繼電器控制子程序完成水泵2的運轉(zhuǎn)和停止控制。由于變頻器的控制量與水泵1的運轉(zhuǎn)速度直接相關，因此程序根據(jù)變頻器的控制量大小就可以判斷水泵1的工作狀態(tài)，如控制量為零，說明系統(tǒng)壓力過高，水泵1經(jīng)調(diào)至最低的轉(zhuǎn)速，這是需要水泵2停止工作；如果控制量為最大值，說明系統(tǒng)壓力過低，水泵1已經(jīng)調(diào)至最高轉(zhuǎn)速，這時需要水泵2投入運行。由于供水系統(tǒng)壓力變化慣性較大，所以當控制量出現(xiàn)最大或者最小值后，需要延時一段時間，在延時階段經(jīng)過反復測量，如果控制量一直不變，再進行切換，系統(tǒng)多于2臺水泵時，切換原來相同。其繼電器控制子程序流程圖如圖44所示。圖44 繼電器控制子程序流程圖 本章小結(jié) 本章介紹了單片機變頻恒壓供水系統(tǒng)的單片機控制器軟件包括住程序、控制量計算子程序、繼電器控制子程序、A/D轉(zhuǎn)換子程序、中斷顯示子程序和頻率輸出子程序等。總 結(jié)本論文研究的是變頻恒壓供水系統(tǒng)。恒壓供水系統(tǒng)以變頻器為核心進行設計，借助于變頻器強大而靈活的控制功能變頻器優(yōu)良的變頻調(diào)速性能，實現(xiàn)了恒壓供水的控制。該系統(tǒng)變頻器進行調(diào)節(jié)，按實際需要隨意設定壓力給定值，根據(jù)壓差調(diào)整水泵的工作情況，實現(xiàn)恒壓供水，使給水泵始終在高效率下運行，在啟動時壓力波動小，可控制在給定值的5%范圍內(nèi)。恒壓供水在日常生活中非常重要，基于變頻器技術設計的生活恒壓供水控制系統(tǒng)可靠性高、效率高、節(jié)能效果顯著、動態(tài)響應速度快。因?qū)崿F(xiàn)了恒壓自動控制，不需要操作人員頻繁操作，節(jié)省了人力，提高了供水質(zhì)量，減輕了勞動強度，可實現(xiàn)無人值班，節(jié)約管理費用。對整個供水過程來說，系統(tǒng)的可擴展性好，管理人員可根據(jù)每個季節(jié)的用水情況，選擇不同的壓力設定范圍，不但節(jié)約了用水，而且節(jié)約了電能，達到了更優(yōu)的節(jié)能方式，實現(xiàn)供水的最優(yōu)化控制和穩(wěn)定性控制。目前在國內(nèi)外變頻調(diào)速恒壓供水控制系統(tǒng)的研究設計中，對于能適應不同的用水場合，結(jié)合現(xiàn)代控制技術、網(wǎng)絡和通訊技術同時兼顧系統(tǒng)的電磁兼容性(EMC)的變頻但壓供水系統(tǒng)的水壓閉環(huán)控制的研究還是不夠的。因此，有待于進一步研究改善變頻恒壓供水系統(tǒng)的性能，使其能被更好的應用于生活、生產(chǎn)實踐中。致 謝文本是在導師董娜娜老師的悉心指導下完成的。從論文的選題、研究方案的實施到論文的撰寫和修改，董娜娜老師指出了我的不足，給我提供了很多指導