【導(dǎo)讀】建設(shè)節(jié)約型社會，合理開發(fā)、節(jié)約利用和有效保護(hù)水資源是一項艱巨任務(wù)。耗能高，可靠性低，水資源浪費(fèi)嚴(yán)重，管網(wǎng)系統(tǒng)待完善的問題。頻器控制水泵的轉(zhuǎn)速，使管網(wǎng)中的壓力始終保持在合適的范圍。太高而導(dǎo)致壓力不足及小流量時能耗大的問題。能效果非常明顯，平均耗電量較通常供水方式節(jié)省近四成。結(jié)合使用可編程控制?？?，大大延長了電機(jī)的使用壽命。

　　

【正文】 s 和 Texas Instruments嵌入式系統(tǒng)的配套軟件工具 （ 4） Dunfield Shareware：非專業(yè)的軟件包，不支持 floats， longs 或結(jié)構(gòu)等 （ 5） KEIL： KEIL 在代碼生成方面處于領(lǐng)先地位，可以產(chǎn)生最少的代碼。它支持浮點或長整數(shù)、重入和遞推。使用單片機(jī)模式， KEIL 是最好的選擇 （ 6） Intermetrics：使用起來比較困難，要由可執(zhí)行的宏語句控制編譯、匯編和鏈接，且選項很多。 編譯器的算法技術(shù)支持（ float 和 long）很重要 。生成代碼的大小比編譯速度重要，這里 KEIL 具有性能領(lǐng)先、緊湊的代碼和使用方便等優(yōu)點，所以本系統(tǒng)采用 KEIL 編譯器。 KEIL 編譯器 KEIL 開發(fā)工具套件可用于編譯 C 源程序、匯編源程序、鏈接和定位目標(biāo)文件及庫，創(chuàng)建 HEX 文件以及調(diào)試目標(biāo)程序。 （ 1） uVision2 for Windows:是一個集成開發(fā)環(huán)境。它將項目管理、源代碼編輯和程序調(diào)試等組合在一個強(qiáng)大功能的環(huán)境中。 （ 2） CX51 國際標(biāo)準(zhǔn)優(yōu)化 C 交叉編譯器：從 C 源代碼產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)模塊。 （ 3） AX51 宏匯編器：從 8051 匯編源代碼產(chǎn)生可重定位的目標(biāo)模塊。 （ 4） BL51 鏈接器 /定位器：組合有 CX51 和 AX51 產(chǎn)生的可重定位的目標(biāo)模塊，生成絕對目標(biāo)模塊。 （ 5） LIB51 庫管理器：從目標(biāo)模塊生成鏈接器可以使用的庫文件。 （ 6） OH51 目標(biāo)文件至 HEX 格式的轉(zhuǎn)換器：從絕對目標(biāo)模塊生成 Intel HEX文件 。 （ 7） RTX51 實時操作系統(tǒng)：簡化了復(fù)雜的實時應(yīng)用軟件項目的設(shè)計 。 第四章 變頻恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)軟件設(shè)計 27 單片機(jī)資料 單片微型計算機(jī)簡稱為單片機(jī)，有稱為微型控制器，是微型計算機(jī)的一個重要分支。單片機(jī)是 70 年代中期發(fā)展起來的一種大規(guī)模集成電路芯片，是 CPU、RAM、 ROM、 I/O 接口和中斷系統(tǒng)于同一硅片的器件。 80 年代以來，單片機(jī)發(fā)展迅速，各類新產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)，出現(xiàn)了許多高性能新型機(jī)種，現(xiàn)已逐漸成為工廠自動化和各控制領(lǐng)域的支柱產(chǎn)業(yè)之一。 引腳功能： MCS51 是標(biāo)準(zhǔn)的 40 引腳雙列直插式集成電路芯片，引腳分布請參照 單片機(jī)引腳圖： l ~ P0 口 8 位雙向口線（在引腳的 39~32 號端子）。 l ~ P1 口 8 位雙向口線（在引腳的 1~8 號端子）。 l ~ P2 口 8 位雙向口線（在引腳的 21~28 號端子）。 l ~ P2 口 8 位雙向口線（在引腳的 10~17 號端子）。 P0 口有三個功能： 外部擴(kuò)展存儲器時，當(dāng)做數(shù)據(jù)總線（如圖 1 中的 D0~D7 為數(shù)據(jù)總線接口） 外部擴(kuò)展存儲器時，當(dāng)作地址總線（如圖 1 中的 A0~A7 為地址總線接口） 不擴(kuò)展時，可做一般的 I/O 使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入或輸出時應(yīng)在外部接上拉電阻。 P1 口只做 I/O 口使用：其內(nèi)部有上拉電阻。 P2 口有兩個功能： 擴(kuò)展外部存儲器時，當(dāng)作地址總線使用； 做一般 I/O 口使用，其內(nèi)部有上拉電阻。 P3 口有兩個功能： 除了作為 I/O 使用外（其內(nèi)部有上拉電阻），還有一些特殊功能，由特殊寄存器來設(shè)置，具體功能請參考我們后面的引腳說明。 有內(nèi)部 EPROM 的單片機(jī)芯片（例如 8751），為寫入程序需提供專門的編程脈沖和編程電源，這些信號也是由信號引腳的形式提供的， 即：編程脈沖： 30 腳（ ALE/PROG） 編程電壓（ 25V）： 31 腳（ EA/Vpp） 接觸過工業(yè)設(shè)備的兄弟可能會看到有些印刷線路板上會有一個電池，這個電池是干什么用的呢？這就是單片機(jī)的備用電源，當(dāng)外接電源下降到下限值時，備用電源就會經(jīng)第二功能的方式由第 9 腳（即 RST/VPD）引入，以保護(hù)內(nèi)部 RAM 28 電子科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 中的信息不會丟失。 在介紹這四個 I/O 口時提到了一個 “上拉電阻 ”那么上拉電阻又是一個什么呢？他起什么作用呢？當(dāng)作為輸入時，上拉電阻將其電位拉高，若輸入為低電平則可提供電流源；所以如果 P0 口如果作為輸入時，處在高阻抗?fàn)顟B(tài)，只有外接一個上拉電阻才能有效。 ALE/PROG 地址鎖存控制信號 ：在系統(tǒng)擴(kuò)展時， ALE 用于控制把 P0 口的輸出低 8 位地址送鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。（在后面關(guān)于擴(kuò)展的課程中我們就會看到 8051 擴(kuò)展 EEPROM 電路， ALE 與 74LS373 鎖存器的 G 相連接，當(dāng) CPU 對外部進(jìn)行存取時，用以鎖住地址的低位地址，即 P0 口輸出。 ALE 有可能是高電平也有可能是低電平，當(dāng) ALE 是高電平時，允許地址鎖存信號，當(dāng)訪問外部存儲器時， ALE 信號負(fù)跳變（ 即由正變負(fù)）將 P0 口上低8 位地址信號送入鎖存器。當(dāng) ALE 是低電平時， P0 口上的內(nèi)容和鎖存器輸出一致。 在沒有訪問外部存儲器期間， ALE 以 1/6 振蕩周期頻率輸出（即 6 分頻），當(dāng)訪問外部存儲器以 1/12 振蕩周期輸出（ 12 分頻）。當(dāng)系統(tǒng)沒有進(jìn)行擴(kuò)展時 ALE 會以 1/6 振蕩周期的固定頻率輸出，因此可以做為外部時鐘，或者外部定時脈沖使用。 PORG 為編程脈沖的輸入端：在 8051 單片機(jī)內(nèi)部有一個 4KB 或 8KB 的程序存儲器（ ROM）， ROM 的作用就是用來存放用戶需要執(zhí)行的程序的，那么我們是怎樣把編寫好的程序存入進(jìn)這個 ROM中的呢？實際上是通過編程脈沖輸入才能寫進(jìn)去的，這個脈沖的輸入端口就是 PROG。 PSEN 外部程序存儲器讀選通信號：在讀外部 ROM 時 PSEN 低電平有效，以實現(xiàn)外部 ROM 單元的讀操作。 內(nèi)部 ROM 讀取時， PSEN 不動作； 外部 ROM 讀取時，在每個機(jī)器周期會動作兩次； 外部 RAM 讀取時，兩個 PSEN 脈沖被跳過不會輸出； 外接 ROM 時，與 ROM 的 OE 腳相接。 （ 8051 擴(kuò)展 2KB EEPROM 電路， PSEN 與擴(kuò)展 ROM 的 OE 腳相接） EA/VPP 訪問和序存儲器控制信號 接高電平時： CPU 讀取內(nèi)部程序存儲器（ ROM） 擴(kuò)展外部 ROM：當(dāng)讀取內(nèi)部程序存儲器超過 0FFFH（ 8051） 1FFFH（ 8052）時自動讀取外部 ROM。 接低電平時： CPU 讀取外部程序存儲器（ ROM）。 在前面的學(xué)習(xí)中我第四章 變頻恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)軟件設(shè)計 29 們已知道， 8031 單片機(jī)內(nèi)部是沒有 ROM 的，那么在應(yīng)用 8031 單片機(jī)時，這個腳是一直接低電平的。 8051 寫內(nèi)部 EPROM 時，利用此腳輸入 21V 的燒寫電壓。 RST 復(fù)位信號：當(dāng)輸入的信號連續(xù) 2 個機(jī)器周期以上高電平時即為有效，用以完成單片機(jī)的復(fù)位初始化操作，當(dāng)復(fù)位后程序計數(shù)器 PC=0000H，即復(fù)位后將從程序存儲器的 0000H 單元讀取第一條指令碼。 XTAL1 和 XTAL2 外接晶振引腳。當(dāng)使用芯片內(nèi)部時鐘時，此二引腳用于外接石英晶體和微調(diào)電容；當(dāng)使用外部時鐘時，用于接外部時鐘脈沖信號。 VCC：電源 +5V 輸入 VSS： GND 接地。 AVR 和 pic 都是跟 8051 結(jié)構(gòu)不同的 8 位單片機(jī)，因為結(jié)構(gòu)不同，所以匯編指令也有所不同，而且區(qū)別于使用 CISC 指令集的 8051,他們都是 RISC 指令集的，只有幾十條指令，大部分指令都是單指令周期的指令，所以在同樣晶振頻率下，較 8051 速度要快 。另 PIC 的 8 位單片機(jī)前幾年是世界上出貨量最大的單片機(jī)，飛思卡爾的單片機(jī)緊隨其后。 ARM 實際上就是 32 位的單片機(jī)，它的內(nèi)部資源（寄存器和外設(shè)功能）較8051 和 PIC、 AVR 都要多得多，跟計算機(jī)的 CPU 芯片很接近了。常用于手機(jī)、路由器等等。 DSP 其實也是一種特殊的單片機(jī)，它從 8 位到 32 位的都有。它是專門用來計算數(shù)字信號的。在某些公式運(yùn)算上，它比現(xiàn)行家用計算機(jī)的最快的 CPU 還要快。比如說一般 32 位的 DSP 能在一個指令周期內(nèi)運(yùn)算完一個 32 位數(shù)乘 32 位數(shù)積再加一個 32 位數(shù)。應(yīng)用于某些對實時處理要求較高的場合 。 30 電子科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 軟件的設(shè)計 程序設(shè)計圖 （ 1）主程序框圖 圖 41 主程序流程圖 第四章 變頻恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)軟件設(shè)計 31 （ 2）繼電器控制子程序 圖 42 繼電器控制流程圖 32 電子科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 （ 3） A/D 子程序 圖 43 A/D子程序流程圖 （ 4） PID 控制子程序 圖 44 PID計算子程序流程圖 第四章 變頻恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)軟件設(shè)計 33 結(jié)論 本文在分析和比較用于供水行業(yè)的控制系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國供水的現(xiàn)狀，設(shè)計了一套一拖多的控制系統(tǒng)，在這個畢業(yè)設(shè)計中有如下認(rèn)識； ，單臺水泵工況的調(diào)節(jié)是通過變頻器來改變電源的頻率 f，來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n，從而改變水泵性能曲線得以實現(xiàn)的，分析水泵工況點激流調(diào)節(jié)和變速調(diào)節(jié)能耗比較土，可以看出利用變頻調(diào)速實現(xiàn)恒壓供水，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時。流量與轉(zhuǎn)速成正比，功率以轉(zhuǎn)速的三次方下降，與恒速泵供水方式中用閘閥增加阻力節(jié)流相比，在一定程度上可以減少能量損耗，能夠明顯節(jié)能。水泵轉(zhuǎn)速的工礦調(diào)節(jié)必須 限制在一定范圍以內(nèi)，也就是不要使變頻器頻率下降得過低，避免水泵在低效率段運(yùn)行。 ，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的生產(chǎn)控制模式是一種被動的控制方式，沒有對供水管網(wǎng)的水量平衡進(jìn)行綜合考慮。針對傳統(tǒng)控制模式的缺陷，提出了綜合考慮水壓和水量平衡的自適應(yīng)平衡調(diào)節(jié)方法，為該供水控制系統(tǒng)的設(shè)計提供了依據(jù)。 34 電子科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 致謝 在即將畢業(yè)之際，畢業(yè)設(shè)計已近尾聲，我想借此機(jī)會對關(guān)心支持我的所有人表示感謝！ 我在畢業(yè)設(shè)計期間，得到導(dǎo)師的精心指導(dǎo)，老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識淵博，為我營造了一種良好的學(xué)習(xí)氛圍。在王老師的指導(dǎo)過程中，不僅我的思想觀念煥然一新，也改善了我的思考方式，解決了一個又一個難題。最終才得以完成此次畢業(yè)設(shè)計。在此祝福老師合家歡樂，一生平安。同時，也將祝福送給每一位幫助我的師長。感謝老師在這半年的畢業(yè)設(shè)計中對我的幫助和鼓勵 !同時感謝同組同學(xué)在我的畢業(yè)設(shè)計過程其中對我莫大的鼓勵與幫助。 ！ 回顧這段時間的學(xué)習(xí)和生活，還有許多的老師和同學(xué)給予我各個方面的幫助和支持，讓我堅持到了最后，在此感謝所有關(guān)系和支持我的人，今后我會繼續(xù)努力，不辜負(fù)你們對我的期望！ 致謝 35 參考文獻(xiàn) [1] 何立民 .MCS51 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