【正文】 E：Tt復(fù)位端。接+5電源。當(dāng)該端由低電平變成高電平，并保持25ms后，復(fù)位過(guò)程結(jié)束。 下位機(jī)傳感器是實(shí)現(xiàn)測(cè)量及控制的首要環(huán)節(jié)，一般傳感器有模擬式和數(shù)字式兩類，模擬式傳感器，在和計(jì)算機(jī)及數(shù)字化儀器相連的時(shí)候必須采用A/D轉(zhuǎn)換器把模擬量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量，且易受電磁干擾，不利于遠(yuǎn)距離傳輸。數(shù)字式傳感器直接將待測(cè)量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸出，其輸出信號(hào)抗干擾能力強(qiáng)，功耗小，可與數(shù)字設(shè)備直接連接。數(shù)字式傳感器的這些特點(diǎn)，特別適合應(yīng)用于水情遙測(cè)系統(tǒng)中。但限于成本控制本設(shè)計(jì)依然采用模擬傳感器。 DAC0832DAC0832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(gè)DA芯片以其價(jià)格低廉、接口簡(jiǎn)單、轉(zhuǎn)換控制容易等優(yōu)點(diǎn)，在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)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。DAC0832的管腳結(jié)構(gòu)如圖所示：*D0～D7：8位數(shù)據(jù)輸入線，TTL電平，有效時(shí)間應(yīng)大于90ns(否則鎖存器的數(shù)據(jù)會(huì)出錯(cuò))； 　　* ILE：數(shù)據(jù)鎖存允許控制信號(hào)輸入線，高電平有效； 　　* CS：片選信號(hào)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(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由ILE、CS、WR1的邏輯組合產(chǎn)生LE1，當(dāng)LE1為高電平時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存器狀態(tài)隨輸入數(shù)據(jù)線變換，LE1的負(fù)跳變時(shí)將輸入數(shù)據(jù)鎖存； 　　* XFER：數(shù)據(jù)傳輸控制信號(hào)輸入線，低電平有效，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效； 　　* WR2：DAC寄存器選通輸入線，負(fù)脈沖（脈寬應(yīng)大于500ns）有效。由WR 圖 DAC0832XFER的邏輯組合產(chǎn)生LE2，當(dāng)LE2為高電平時(shí)，DAC寄存器的輸出隨寄存器的輸入而變化，LE2的負(fù)跳變時(shí)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(hào)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； 　　* VREF：基準(zhǔn)電壓輸入線，VREF的范圍為10V～+10V； 　　* AGND：模擬信號(hào)地 　　* DGND：數(shù)字信號(hào)地 138譯碼器(地址譯碼控制口地址)138譯碼器，即為3 線－8 線譯碼器，其 工作原理如下：當(dāng)一個(gè)選通端（OE1）為高電平，另兩個(gè)選通端/OE2A和/OE2B為低電平時(shí)，可將地址端（A、B、C）的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。利用 OE/OE2A和/0E2B可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；若外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。SN74F138D有三個(gè)附加的控制端和。當(dāng)輸出為高電平時(shí)（S＝1），譯碼器處于工作狀態(tài)。否則，譯碼器被禁止，所有的輸 出端被封鎖在高電平，所示。這三個(gè)控制端也叫做“片選”輸入端，利用片選的作用可以將多篇連接起來(lái)以擴(kuò)展譯碼器的功能。 由下表，可知帶控制輸入端的譯碼器又是一個(gè)完整的數(shù)據(jù)分配器?！皵?shù)據(jù)”輸入端（在同一個(gè)時(shí)間），而將作為“地址”輸入端，那么從送來(lái)的數(shù)據(jù)只能通過(guò)所指定的一根輸出線送出去。這就不難理解為什么把叫做地址輸入了。例如當(dāng)＝101時(shí)，門的輸入端除了接至輸出端的一個(gè)以外全是高電平，因此的數(shù)據(jù)以反碼的形式從輸出，而不會(huì)被送到其他任何一個(gè)輸出端上。3線8線譯碼器SN74F138D的功能表雙閉環(huán)（轉(zhuǎn)速環(huán)、電流環(huán)）直流調(diào)速系統(tǒng)是一種當(dāng)前應(yīng)用廣泛，經(jīng)濟(jì)，適用的電力傳動(dòng)系統(tǒng)。它具有動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。我們知道反饋閉環(huán)控制系統(tǒng)具有良好的抗擾性能，它對(duì)于被反饋環(huán)的前向通道上的一切擾動(dòng)作用都能有效的加以抑制。采用轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和PI調(diào)節(jié)器的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)可以在保證系統(tǒng)穩(wěn)定的條件下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速無(wú)靜差。但如果對(duì)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能要求較高，例如要求起制動(dòng)、突加負(fù)載動(dòng)態(tài)速降小等等，單閉環(huán)系統(tǒng)就難以滿足要求。這主要是因?yàn)樵趩伍]環(huán)系統(tǒng)中不能完全按照需要來(lái)控制動(dòng)態(tài)過(guò)程的電流或轉(zhuǎn)矩。在單閉環(huán)系統(tǒng)中，只有電流截止負(fù)反饋環(huán)節(jié)是專門用來(lái)控制電流的。但它只是在超過(guò)臨界電流值以后，靠強(qiáng)烈的負(fù)反饋?zhàn)饔孟拗齐娏鞯臎_擊，并不能很理想的控制電流的動(dòng)態(tài)波形。帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)時(shí)的電流和轉(zhuǎn)速波形如圖1（a）所示。當(dāng)電流從最大值降低下來(lái)以后，電機(jī)轉(zhuǎn)矩也隨之減小，因而加速過(guò)程必然拖長(zhǎng)。在實(shí)際工作中,我們希望在電機(jī)最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限的條件下，充分利用電機(jī)的允許過(guò)載能力，最好是在過(guò)渡過(guò)程中始終保持電流（轉(zhuǎn)矩）為允許最大值，使電力拖動(dòng)系統(tǒng)盡可能用最大的加速度起動(dòng)，到達(dá)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速后，又讓電流立即降下來(lái)，使轉(zhuǎn)矩馬上與負(fù)載相平衡，從而轉(zhuǎn)入穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。這樣的理想起動(dòng)過(guò)程波形如圖1（b）所示，這時(shí)，啟動(dòng)電流成方波形，而轉(zhuǎn)速是線性增長(zhǎng)的。這是在最大電流（轉(zhuǎn)矩）受限的條件下調(diào)速系統(tǒng)所能得到的最快的起動(dòng)過(guò)程。IdLntIdOIdmIdLntIdOIdmIdcrnn(a)(b)(a)帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程 (b)理想快速起動(dòng)過(guò)程圖1 調(diào)速系統(tǒng)起動(dòng)過(guò)程的電流和轉(zhuǎn)速波形 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的組成為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別起作用，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，二者之間實(shí)行串級(jí)連接，如圖2所示，即把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當(dāng)作電流調(diào)節(jié)器的輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制晶閘管整流器的觸發(fā)圖2 轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)圖中U*n、Un—轉(zhuǎn)速給定電壓和轉(zhuǎn)速反饋電壓 U*i、Ui—電流給定電壓和電流反饋電壓 ASR—轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器 ACR—電流調(diào)節(jié)器 TG—測(cè)速發(fā)電機(jī) TA—電流互感器 UPE—電力電子變換器裝置。從閉環(huán)結(jié)構(gòu)上看，電流調(diào)節(jié)環(huán)在里面，叫做內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外面，叫做外環(huán)。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。該雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的兩個(gè)調(diào)節(jié)器ASR和ACR一般都采用PI調(diào)節(jié)器。因?yàn)镻I調(diào)節(jié)器作為校正裝置既可以保證系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度，使系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)得到無(wú)靜差調(diào)速，又能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性；作為控制器時(shí)又能兼顧快速響應(yīng)和消除靜差兩方面的要求。一般的調(diào)速系統(tǒng)要求以穩(wěn)和準(zhǔn)為主，采用PI調(diào)節(jié)器便能保證系統(tǒng)獲得良好的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)太結(jié)構(gòu)圖和靜特性首先要畫出雙閉環(huán)直流系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖如圖3所示，分析雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)靜特性的關(guān)鍵是掌握PI調(diào)節(jié)器的穩(wěn)太特征。一般存在兩種狀況：飽和——輸出達(dá)到限幅值；不飽和——輸出未達(dá)到限幅值。當(dāng)調(diào)節(jié)器飽和時(shí)，輸出為恒值，輸入量的變化不再影響輸出，相當(dāng)與使該調(diào)節(jié)環(huán)開環(huán)。當(dāng)調(diào)節(jié)器不飽和時(shí)，PI作用使輸入偏差電壓在穩(wěn)太時(shí)總是為零。 實(shí)際上，在正常運(yùn)行時(shí)，電流調(diào)節(jié)器是不會(huì)達(dá)到飽和狀態(tài)的。因此，對(duì)靜特性來(lái)說(shuō)，只有轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器飽和與不飽和兩種情況。 Ks a 1/CeU*nUctIdEnUd0Un++ASR+U*iIdR R b ACRUiUPE雙閉環(huán)直流系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)圖U*na UctIdLnUd0Un+b UiWASR(s)WACR(s)Ks Tss+11/RTl s+1RTmsU*iId1/Ce+E雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖雙閉環(huán)控制系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型的主要形式仍然是以傳遞函數(shù)或零極點(diǎn)模型為基礎(chǔ)的系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖。雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖如圖4所示。圖中和分別表示轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器和電流調(diào)節(jié)器的傳遞函數(shù)。為了引出電流反饋，在電動(dòng)機(jī)的動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)框圖中必須把電樞電流顯露出來(lái)。圖4： 雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)兩個(gè)調(diào)節(jié)器的作用1）轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的作用 使轉(zhuǎn)速n跟隨給定電壓變化，當(dāng)偏差電壓為零時(shí)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)態(tài)無(wú)靜差；對(duì)負(fù)載變化起抗擾作用；其輸出限幅值決定允許的最大電流。2)電流調(diào)節(jié)器的作用 在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過(guò)程中，使電流跟隨其給定電壓變化；對(duì)電網(wǎng)電壓波動(dòng)起及時(shí)抗擾作用；起動(dòng)時(shí)保證獲得允許的最大電流，使系統(tǒng)獲得最大加速度起動(dòng)；當(dāng)電機(jī)過(guò)載甚至于堵轉(zhuǎn)時(shí)，限制電樞電流的最大值，從而起大快速的安全保護(hù)作用。當(dāng)故障消失時(shí)，系統(tǒng)能夠自動(dòng)恢復(fù)正常。 實(shí)現(xiàn)單頻音報(bào)警的接口電路比較簡(jiǎn)單，其發(fā)音元件通?？刹捎脡弘姺澍Q器，這種蜂鳴器只需在其兩引線上加315V的直流電壓，就能產(chǎn)生3KHz左右的蜂鳴振 單頻音報(bào)警電路蕩音響，比電研式蜂鳴器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耗電少，且更適應(yīng)于在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用。壓電式蜂鳴器，約需10mA的驅(qū)動(dòng)電流。因此，可以使用TTL系列集成電路7406或7407低電平驅(qū)動(dòng)，也可以使用一個(gè)晶體三極管驅(qū)動(dòng)。在圖中，“1”時(shí)，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器得電而鳴音；“0”時(shí)，三極管退出導(dǎo)通狀態(tài)，蜂鳴器停止發(fā)音。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)踐中，主要采用交流電，但在大部分電子設(shè)備中都需要使用直流電源提供能量。本次設(shè)計(jì)選用直流穩(wěn)壓電源做為供能設(shè)備，它主要由變壓、整流，濾波、穩(wěn)壓四部分構(gòu)成。 ＋U0－~220V50Hz……電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路 直流穩(wěn)壓電源組成圖 直流穩(wěn)壓電源的電路原理圖實(shí)際上，直流穩(wěn)壓電源就是把交流電轉(zhuǎn)換為直流電的設(shè)備，它的組成框圖也就是把交流電轉(zhuǎn)換為直流電的過(guò)程。其中各環(huán)節(jié)功能如下：(1) 電源變壓器：將標(biāo)準(zhǔn)交流電源電壓變換為符合整流需要的交流電壓(一般為降壓)。(2) 整流電路：利用二極管等整流器件的單向?qū)щ娞匦?，將交流電壓變換為單向脈動(dòng)電壓。(3) 濾波電路：濾去整流后信號(hào)中的紋波，減小整流電壓的脈動(dòng)程度，以適合穩(wěn)壓電路的需要。(4) 穩(wěn)壓電路：在交流電源電壓波動(dòng)或負(fù)載變化時(shí)，使直流輸出電壓穩(wěn)定。本系統(tǒng)把單片機(jī)的TXD、RXD信號(hào)通過(guò)MAX3O28芯片把TTL電平轉(zhuǎn)化為R458電平。使單片機(jī)的TXD與上位機(jī)的RXD，及單片機(jī)的RXD與上位機(jī)的TXD間接相連。同時(shí)使兩機(jī)共地，從而建立兩機(jī)之間的通信。 MAX3082具有故障保護(hù)功能，工作電壓+5V，靜態(tài)電流為375μA，具有收/發(fā)器使能、低功耗關(guān)閉模式及速率限制功能。8引腳，半雙工， MAX3082接口電路節(jié)點(diǎn)數(shù)256，接收器輸入開路或短路情況下保證接收器輸出為高電平，信號(hào)擺幅限制功能。各引腳意義如下：RO：接收數(shù)據(jù)的TTL電平輸出。RE：低電平有效的接收允許。DE：高電平有效的發(fā)送允許。Dl：發(fā)送數(shù)據(jù)的TTL電平輸入。A：485差分信號(hào)的正向端。B：485差分信號(hào)的反向端。其中RE和DE短接，這樣可以做到收發(fā)的切換。這樣需要由軟件來(lái)控制I/O引腳的電平，以達(dá)到控制RS485收發(fā)轉(zhuǎn)換的目的。當(dāng)要發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí),由程序控制RE/DE變?yōu)楦唠娖?，然后UART單元發(fā)送數(shù)據(jù)，程序要等待發(fā)送完畢后，再將485芯片轉(zhuǎn)換到接收狀態(tài)。發(fā)送完畢的標(biāo)志一般由UART的特定寄存器提供林態(tài)指示，程序需要去查詢。實(shí)現(xiàn)單頻音報(bào)警的接口電路比較簡(jiǎn)單，其發(fā)音元件通?？刹捎脡弘姺澍Q器，這種蜂鳴器只需在其兩引線上加315V的直流電壓，就能產(chǎn)生3KHz左右的蜂鳴振 單頻音報(bào)警電路蕩音響，比電研式蜂鳴器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，耗電少，且更適應(yīng)于在單片機(jī)系統(tǒng)中應(yīng)用。壓電式蜂鳴器，約需10mA的驅(qū)動(dòng)電流。因此，可以使用TTL系列集成電路7406或7407低電平驅(qū)動(dòng)，也可以使用一個(gè)晶體三極管驅(qū)動(dòng)。在圖中，“1”時(shí)，晶體管導(dǎo)通，壓電蜂鳴器得電而鳴音；“0”時(shí)，三極管退出導(dǎo)通狀態(tài)，蜂鳴器停止發(fā)音。在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)實(shí)踐中，主要采用交流電，但在大部分電子設(shè)備中都需要使用直流電源提供能量。本次設(shè)計(jì)選用直流穩(wěn)壓電源做為供能設(shè)備，它主要由變壓、整流，濾波、穩(wěn)壓四部分構(gòu)成。 ＋U0－~220V50Hz……電源變壓器整流電路濾波電路穩(wěn)壓電路 直流穩(wěn)壓電源組成圖 直流穩(wěn)壓電源的電路原理圖實(shí)際上，直流穩(wěn)壓電源就是把交流電轉(zhuǎn)換為直流電的設(shè)備，它的組成框圖也就是把交流電轉(zhuǎn)換為直流電的過(guò)程。其中各環(huán)節(jié)功能如下：(5) 電源變壓器：將標(biāo)準(zhǔn)交流電源電壓變換為符合整流需要的交流電壓(一般為降壓)。(6) 整流電路：利用二極管等整流器件的單向?qū)щ娞匦?，將交流電壓變換為單向脈動(dòng)電壓。(7) 濾波電路：濾去整流后信號(hào)中的紋波，減小整流電壓的脈動(dòng)程度，以適合穩(wěn)壓電路的需要。(8) 穩(wěn)壓電路：在交流電源電壓波動(dòng)或負(fù)載變化時(shí)，使直流輸出電