【導讀】研究工作所取得的成果。除文中已經(jīng)注明引用或參考的內(nèi)容外，本論文不含。對本文的研究做出重。要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標注。本人完全意識到本聲明的法律結果由本人承擔。本校學生在學習期間所完成的學位論文的知識產(chǎn)權歸徐州工程學院所擁有。和電子文檔拷貝，允許論文被查閱和借閱。劇增加，水資源的節(jié)約和合理利用顯的及其重要。恒壓供水技術的發(fā)展對于水資源的。本文介紹了一種基于單片機控制的高樓變頻恒壓供水系統(tǒng)。系統(tǒng)以單片機為核。心，通過對變頻器和交流接觸器的控制，實現(xiàn)高樓全自動恒壓供水。作原理進行了闡述，并對算法流程進行了設計。和配電設備產(chǎn)生沖擊,使電氣設備、水泵機組和管道的使用壽命得到了延長。

　　

【正文】 推出的一種高性能、低功耗、帶 RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為 ～ 。采用三線接口與 CPU 進行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個字節(jié)的時鐘信號或 RAM 數(shù)據(jù)。 DS1302 內(nèi)部有一個 318 的用于臨時性存放數(shù)據(jù)的 RAM 寄存器。 DS1302 是 DS1202 的升級產(chǎn)品，與 DS1202 兼容，但增加了主電源 /后背電源雙電源引腳，同時提供了對后背電源進行涓細電流充電的能力。 圖 35 DS1302 的引腳圖徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 21 4 系統(tǒng)硬件 設計 高樓恒壓供水系統(tǒng) 以 AT89S51 芯片為核心，由變頻器部分、強電電路開關切換電路、壓力變送器、 A /D 轉換部分、鍵盤顯示、報警等部分組成。系統(tǒng)結構框圖如下： A T 8 9 S 5 1放 大 、 8 位 A / D轉 換1 5 V 模 擬 信 號L E D 顯 示 模 塊 鍵 盤報 警 中 斷S P 4 8 5 R變 頻 器（ V F F F ）強 電 電 路 開 關 切 換 電 路水泵3 8 0 V 圖 41 高樓供水系統(tǒng)結構圖 工作原理：通過安裝在水泵組出水管上的壓力變送器采集出口壓力信號，并變成 1～ 5V的電壓模擬信號 , 經(jīng)前置放大 ,多路切換 , A /D 變換成數(shù)字信號；送入單片機，經(jīng)單片機運算并與給定參數(shù)進行比較，得出調(diào)節(jié)參量；變頻器結合交流接觸器按規(guī)定切換順序控制水泵開啟臺數(shù)。 水泵機組采用循環(huán)軟啟動工作方式運行：系統(tǒng)啟動時，第一臺水泵變頻運行，另外兩臺電 機不工作；當水壓滿足不了要求時，第一臺繼續(xù)變頻，將第三臺水泵轉為工頻運行；如果仍達不到壓力要求，則第一臺轉為工頻運行，第二臺變頻運轉，第三臺保持工頻運行不變。停泵時先停第三臺工頻泵，然后停第二臺、第一臺。 用戶的用水量與頻率的變化有關，用水量多時，頻率提高，水泵電動機轉速加快；反之，用水量少時，頻率降低，水泵處于低速狀態(tài)，達到節(jié)能、恒壓的目的。 另外 , 系統(tǒng)利用了變頻器本身的過電壓、欠壓報警、缺相保護功能，充分利徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 22 用單片機接受報警信號，可以進行中斷處理 , 并通過程序延時等手段實現(xiàn)軟啟動、無擾動切換，使系統(tǒng)更安 全可靠地運行。 單片機最小系統(tǒng)設計 由于 AT89S51 內(nèi)部有 4KB 閃爍存儲器，芯片本身就是 1 個最小系統(tǒng)，所以它的最小系統(tǒng)設計只要將單片機接上時鐘電路和復位電路即可，如圖 32所示。 AT89S51 中有一個用于構成的振蕩器的高增益反向放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。時鐘可以有內(nèi)部方式產(chǎn)生和外部方式產(chǎn)生。在 XTAL1 和 XTAL2 引腳上外接定時元件，內(nèi)部振蕩電路就產(chǎn)生激振蕩。定時元件通常采用石英晶體和電容組成的并聯(lián)諧振回路，電容值在 30PF 左右。電容的大小可起頻率微調(diào)作用 。 XTAL1 接地， XTAL2 接外部振蕩器。對外部振蕩信號無特殊要求，只要保證脈沖寬度，一般采用頻率底于 20MHz 的方波信號。 EA/VPP31XTAL119XTAL218RST9(RD)17(WR)16(INT0)12(INT1)13(T0)14(T1)1512345(MOSI)6(MISO)7(SCK)8(AD0)39(AD1)38(AD2)37(AD3)36(AD4)35(AD5)34(AD6)33(AD7)32(A8)21(A9)22(A10)23(A11)24(A12)25(A13)26(A14)27(A15)28PSEN29ALE/PROG30(TXD)11(RXD)10GND20VCC40U1AT89S5130pFC130pFC210pFC312Y112MHZS11 1610KR1AVCCRXD0TXD0R/D20pFC4+5VWRRDALE 圖 42 最小系統(tǒng)原理圖 復位電路：一個可靠的復位電路對于單片機應用系統(tǒng)來說是必不可少的，復位電路的好壞直接影響到系統(tǒng)運行的可靠性。對于 AT89S51 而言，復位是不可屏蔽的外部中斷（中斷矢量地址是 0000H），也是優(yōu)先級別最高的中斷。 一般在加點后芯片處于未知狀態(tài)時對其復位，每次復位后系統(tǒng)重新進行初始徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 23 化程序。根據(jù)對復位源的不同操作，本系統(tǒng)中采用手動復位和上電復位相結合對系統(tǒng)復位 。 表 41 復位后單片機的初始復位狀態(tài) 專用寄存器 復位狀態(tài) 專用寄存器 復位狀態(tài) PC 0000H TMOD 00H ACC 00H TCON 00H B 00H TH0 00H PSW 00H TL0 00H SP 07H TH1 00H DPTR 0000H TL1 00H P0P3 FFH SCON 00H IP XXX00000B SBUF XXXXXXXXB IE 0XX00000B PCON 0XXX0000B AT89S51 為低電平復位。復位電路是既具有上電復位又具有 外部復位的電路上電瞬間， C 與 R 構成充電電路， RST 引腳端出現(xiàn)正脈沖，只要配 RST 保持足夠高的高電平就能使單片機復位。在此設計中，我們選用 RC 電路完成復位電路的設計。 RS485 接口電路 系統(tǒng)進行 485 通信時選用 SP485R 作為 RS485 收發(fā)器，其與單片機的接口電路見圖 43。接收器輸出端 RO 接單片機的串口輸入端 RXD0，發(fā)送器輸入端DI 接單片機的串口輸出端 TXD0，接收器和發(fā)送器的使能端連在一起接到單片機的 PC0 引腳。之所以將發(fā)送器和接收器的使能端連在一起，這樣可以防止接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的動作同時產(chǎn) 生而造成紊亂。 SP485R 的 A、 B 端用來傳輸差分信號。在 A、 B 之間并聯(lián)一個 120 歐姆的電阻為終端匹配電阻，起到阻抗匹配、減弱信號反射干擾的作用。 RO1RE2DE3DI4GND5B6A7VCC8U1SP485RR/DRXD0TXD0VCC12P1CON2120R6 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 24 圖 43 485 接口電路 A/D 轉換采樣電路 D03Q02D14Q15D27Q26D38Q39D413Q412D514Q515D617Q616D718Q719OE1LE11U774LS373P00P01P02P03P04P05P06P07ALEQ0Q1Q2IN026msb21212220IN12723192418IN2282582615IN312714lsb2817IN42EOC7IN53ADDA25IN64ADDB24ADDC23IN75ALE22ref()16ENABLE9START6ref(+)12CLOCK10VCC11AGND13U6ADC0809R710KVCCVCCP08P07P06P05P03P02P01P00VCC456123RDWRD2Q5Q6CLK3U5A74LS74Q0Q1Q2ALE 圖 44 A/D轉換模塊 A/D轉換電路以 ADC0809為核心，將采集的壓力傳感器的信號（ 4~20mA信號），加以電阻網(wǎng)絡轉換成 0~5V 的電壓信號。通過 ADC0809 的模擬量輸入口（ IN0~IN7）進行 AD 采樣。模擬信號通道地址 A、 B、 C由 74LS373（三態(tài)輸出鎖存器）的 Q0、 Q Q2 提供 。時鐘通過單片機 ALE 用 74LS74（ D 觸發(fā)器）進行二分頻得到。當轉換結束后 EOC 為高電頻，作為中斷，單片機調(diào)用中斷程序，讀采樣數(shù)據(jù)。 顯示電路的選擇和設計 本方案采用 YM12864 型 lcd，可直接顯示 4*8個漢字，界面友好，支持串并行兩種連接方式， YM12864 是一種具有 4位 /8 位并行、 2線或 3線串行多種接口方式，內(nèi)部含有國標一級、二級簡體中文字庫的點陣圖形液晶顯示模塊 ,其顯示分辨率為 12864, 內(nèi)置 8192 個 16*16 點漢字，和 128個 16*8 點 ASCII 字符集 .徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 25 利用該模塊靈活的接口方式和簡單 、方便的操作指令，可構成全中文人機交互圖形界面?？梢燥@示 84 行 1616 點陣的漢字 ， 也可完成圖形顯示。 YM12864 接線圖如圖 45所示： Vss1Vdd2V03RS4R/W5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714PSB15NC16RET17NC18LED_A19LED_K20YM12864S+5 圖 45 YM12864接線圖 此連接為 2線串行接口方式 ,只要將模塊 PSB引腳接低電平 ,CS(RS)引腳接高電平 ,SID (R/ W)引腳接 ,SCLK(E)接 即可。其中 ,SCLK 時鐘是通過 口的 CLR 和 SETB 命令實現(xiàn)的 ,SCLK 上升沿有效。 表 42 YM12864 引腳說明 徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 26 鍵盤電路設計 當一個單片 機應用系統(tǒng)的運行需要人工干預時，鍵盤往往是一種最簡單的干預途徑，利用鍵盤，人們可以很方便的實現(xiàn)向系統(tǒng)輸入數(shù)據(jù)或讓系統(tǒng)去執(zhí)行某一項命令。因此，鍵盤接口技術也是單片機應用系統(tǒng)開發(fā)中的一項重要內(nèi)容。 根據(jù)系統(tǒng)特點及要求本文共設置了 4 個按鍵，采用 2*2 的矩陣式鍵盤，如圖46 所示為鍵盤接口電路，下文詳細的介紹了各按鍵所對應的功能，具體如下 : 啟動鍵 K1:按下啟動鍵，單片機工作，并對變頻器和交流接觸器發(fā)出指令，電機開始工作，帶動水泵供水。 停止鍵 K2:當水庫水量不足或者供水系統(tǒng)需要維護時，需要停止供水。按下停止鍵，電 機對變頻器和交流接觸器發(fā)出信號，交流接觸器斷開。 定時供水鍵 K3：對于一些實行定時供水的地方可以使用該模式。本設計中定時供水的模式為： 早上 6： 30— 8： 30；中午 11： 30— 1： 30；晚上 18： 00— 21： 00。 復位鍵 S1:當系統(tǒng)出現(xiàn)問題或者死機時，進行復位操作。 10KR410KR5k1SWPBk3SWPBk2SWPBk4SWPBVCC 圖 46鍵盤接口電路圖 鍵盤實質(zhì)上是一種按鍵開關的集合，它是利用觸點的閉合或斷開來實現(xiàn)其功能的。當某按鍵按下時，其輸出電平并非立刻降為零，而是有一個抖動過程。當按鍵松開時，在這段過程中信號也會出現(xiàn)抖動，抖動的時間視鍵盤的機械特性和徐州工程學院畢業(yè)設計 (論文 ) 27 操作 者不同而不同，一般為 5～ 10ms 的抖動時間，而 CPU 的操作很快，因此這種抖動就容易對按鍵的識別產(chǎn)生影響，為了防止因按鍵抖動而導致系統(tǒng)的誤操作，需要采取某種手段實現(xiàn)鍵盤的“去抖動”功能。去抖動的方法有多種，如采用軟件延時查詢的方法或采用硬件處理的方法，本文選用軟件延時的方法去除按鍵抖動。 直流電源電路 合理的供電電源模塊設計可以為單片機的工作提供有力的保障。本系統(tǒng)需要+24V 和 +5V 兩種供電電壓等級，而該系統(tǒng)是通過普通交流 220V 的市電供電的，所以本設計采用整流、濾波、穩(wěn)壓的原理，完成由交流到所需直流電 源的功能設計。該電源模塊是采用三端穩(wěn)壓管 7805 和 7824 來實現(xiàn)系統(tǒng)要求的，如圖 45所示，經(jīng)過 7824 穩(wěn)壓輸出的 +24V 電壓給變頻器和交流接觸器供電；經(jīng)過 7805穩(wěn)壓輸出的 +5V 電壓給單片機和其它元器件供電。 Vin1GND2Vout3U11 7805Vin1GND2Vout3U10 7824C6C11C8C910uC1010uC71KR25D5IN34D6IN4Bridge11KR2