【導(dǎo)讀】建設(shè)節(jié)約型社會(huì)，合理開(kāi)發(fā)、節(jié)約利用和有效保護(hù)水資源是一項(xiàng)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(wèn)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(shí)能耗大的問(wèn)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。靠，大大延長(zhǎng)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(zhuān)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(diǎn)或長(zhǎng)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(lái)比較困難，要由可執(zhí)行的宏語(yǔ)句控制編譯、匯編和鏈接，且選項(xiàng)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(diǎn)，所以本系統(tǒng)采用 KEIL 編譯器。 KEIL 編譯器 KEIL 開(kāi)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(kù)，創(chuàng)建 HEX 文件以及調(diào)試目標(biāo)程序。 （ 1） uVision2 for Windows:是一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境。它將項(xiàng)目管理、源代碼編輯和程序調(diào)試等組合在一個(gè)強(qiáng)大功能的環(huán)境中。 （ 2） CX51 國(guó)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(duì)目標(biāo)模塊。 （ 5） LIB51 庫(kù)管理器：從目標(biāo)模塊生成鏈接器可以使用的庫(kù)文件。 （ 6） OH51 目標(biāo)文件至 HEX 格式的轉(zhuǎn)換器：從絕對(duì)目標(biāo)模塊生成 Intel HEX文件 。 （ 7） RTX51 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：簡(jiǎn)化了復(fù)雜的實(shí)時(shí)應(yīng)用軟件項(xiàng)目的設(shè)計(jì) 。 第四章 變頻恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 27 單片機(jī)資料 單片微型計(jì)算機(jī)簡(jiǎn)稱(chēng)為單片機(jī)，有稱(chēng)為微型控制器，是微型計(jì)算機(jī)的一個(gè)重要分支。單片機(jī)是 70 年代中期發(fā)展起來(lái)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(lái)，單片機(jī)發(fā)展迅速，各類(lèi)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(dòng)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(qǐng)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(hào)端子）。 l ~ P1 口 8 位雙向口線（在引腳的 1~8 號(hào)端子）。 l ~ P2 口 8 位雙向口線（在引腳的 21~28 號(hào)端子）。 l ~ P2 口 8 位雙向口線（在引腳的 10~17 號(hào)端子）。 P0 口有三個(gè)功能： 外部擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí)，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(chǔ)器時(shí)，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(shí)，可做一般的 I/O 使用，但內(nèi)部無(wú)上拉電阻，作為輸入或輸出時(shí)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(gè)功能： 擴(kuò)展外部存儲(chǔ)器時(shí)，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(gè)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(lái)設(shè)置，具體功能請(qǐng)參考我們后面的引腳說(shuō)明。 有內(nèi)部 EPROM 的單片機(jī)芯片（例如 8751），為寫(xiě)入程序需提供專(zhuān)門(mén)的編程脈沖和編程電源，這些信號(hào)也是由信號(hào)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(guò)工業(yè)設(shè)備的兄弟可能會(huì)看到有些印刷線路板上會(huì)有一個(gè)電池，這個(gè)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(shí)，備用電源就會(huì)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(huì)丟失。 在介紹這四個(gè) I/O 口時(shí)提到了一個(gè) “上拉電阻 ”那么上拉電阻又是一個(gè)什么呢？他起什么作用呢？當(dāng)作為輸入時(shí)，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(shí)，處在高阻抗?fàn)顟B(tài)，只有外接一個(gè)上拉電阻才能有效。 ALE/PROG 地址鎖存控制信號(hào) ：在系統(tǒng)擴(kuò)展時(shí)， ALE 用于控制把 P0 口的輸出低 8 位地址送鎖存器鎖存起來(lái)，以實(shí)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(huì)看到 8051 擴(kuò)展 EEPROM 電路， ALE 與 74LS373 鎖存器的 G 相連接，當(dāng) CPU 對(duì)外部進(jìn)行存取時(shí)，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(shí)，允許地址鎖存信號(hào)，當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)， ALE 信號(hào)負(fù)跳變（ 即由正變負(fù)）將 P0 口上低8 位地址信號(hào)送入鎖存器。當(dāng) ALE 是低電平時(shí)， P0 口上的內(nèi)容和鎖存器輸出一致。 在沒(méi)有訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器期間， ALE 以 1/6 振蕩周期頻率輸出（即 6 分頻），當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器以 1/12 振蕩周期輸出（ 12 分頻）。當(dāng)系統(tǒng)沒(méi)有進(jìn)行擴(kuò)展時(shí) ALE 會(huì)以 1/6 振蕩周期的固定頻率輸出，因此可以做為外部時(shí)鐘，或者外部定時(shí)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(gè) 4KB 或 8KB 的程序存儲(chǔ)器（ ROM）， ROM 的作用就是用來(lái)存放用戶需要執(zhí)行的程序的，那么我們是怎樣把編寫(xiě)好的程序存入進(jìn)這個(gè) ROM中的呢？實(shí)際上是通過(guò)編程脈沖輸入才能寫(xiě)進(jìn)去的，這個(gè)脈沖的輸入端口就是 PROG。 PSEN 外部程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)：在讀外部 ROM 時(shí) PSEN 低電平有效，以實(shí)現(xiàn)外部 ROM 單元的讀操作。 內(nèi)部 ROM 讀取時(shí)， PSEN 不動(dòng)作； 外部 ROM 讀取時(shí)，在每個(gè)機(jī)器周期會(huì)動(dòng)作兩次； 外部 RAM 讀取時(shí)，兩個(gè) PSEN 脈沖被跳過(guò)不會(huì)輸出； 外接 ROM 時(shí)，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(wèn)和序存儲(chǔ)器控制信號(hào) 接高電平時(shí)： CPU 讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器（ ROM） 擴(kuò)展外部 ROM：當(dāng)讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器超過(guò) 0FFFH（ 8051） 1FFFH（ 8052）時(shí)自動(dòng)讀取外部 ROM。 接低電平時(shí)： CPU 讀取外部程序存儲(chǔ)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(jì) 29 們已知道， 8031 單片機(jī)內(nèi)部是沒(méi)有 ROM 的，那么在應(yīng)用 8031 單片機(jī)時(shí)，這個(gè)腳是一直接低電平的。 8051 寫(xiě)內(nèi)部 EPROM 時(shí)，利用此腳輸入 21V 的燒寫(xiě)電壓。 RST 復(fù)位信號(hào)：當(dāng)輸入的信號(hào)連續(xù) 2 個(gè)機(jī)器周期以上高電平時(shí)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(jì)數(shù)器 PC=0000H，即復(fù)位后將從程序存儲(chǔ)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(shí)鐘時(shí)，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(shí)鐘時(shí)，用于接外部時(shí)鐘脈沖信號(hào)。 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?yàn)榻Y(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(shí)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(jì)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(shí)也是一種特殊的單片機(jī)，它從 8 位到 32 位的都有。它是專(zhuān)門(mén)用來(lái)計(jì)算數(shù)字信號(hào)的。在某些公式運(yùn)算上，它比現(xiàn)行家用計(jì)算機(jī)的最快的 CPU 還要快。比如說(shuō)一般 32 位的 DSP 能在一個(gè)指令周期內(nèi)運(yùn)算完一個(gè) 32 位數(shù)乘 32 位數(shù)積再加一個(gè) 32 位數(shù)。應(yīng)用于某些對(duì)實(shí)時(shí)處理要求較高的場(chǎng)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(jì) 程序設(shè)計(jì)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(jì) 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(jì)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(jì) 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(guó)供水的現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)了一套一拖多的控制系統(tǒng)，在這個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)中有如下認(rèn)識(shí)； ，單臺(tái)水泵工況的調(diào)節(jié)是通過(guò)變頻器來(lái)改變電源的頻率 f，來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速 n，從而改變水泵性能曲線得以實(shí)現(xiàn)的，分析水泵工況點(diǎn)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(shí)現(xiàn)恒壓供水，當(dāng)轉(zhuǎn)速降低時(shí)。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?xún)?nèi)，也就是不要使變頻器頻率下降得過(guò)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(dòng)的控制方式，沒(méi)有對(duì)供水管網(wǎng)的水量平衡進(jìn)行綜合考慮。針對(duì)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(jì)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(jì)已近尾聲，我想借此機(jī)會(huì)對(duì)關(guān)心支持我的所有人表示感謝！ 我在畢業(yè)設(shè)計(jì)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(shí)淵博，為我營(yíng)造了一種良好的學(xué)習(xí)氛圍。在王老師的指導(dǎo)過(guò)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(gè)又一個(gè)難題。最終才得以完成此次畢業(yè)設(shè)計(jì)。在此祝福老師合家歡樂(lè)，一生平安。同時(shí)，也將祝福送給每一位幫助我的師長(zhǎng)。感謝老師在這半年的畢業(yè)設(shè)計(jì)中對(duì)我的幫助和鼓勵(lì) !同時(shí)感謝同組同學(xué)在我的畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程其中對(duì)我莫大的鼓勵(lì)與幫助。 ！ 回顧這段時(shí)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(gè)方面的幫助和支持，讓我堅(jiān)持到了最后，在此感謝所有關(guān)系和支持我的人，今后我會(huì)繼續(xù)努力，不辜負(fù)你們對(duì)我的期望！ 致謝 35 參考文獻(xiàn) [1] 何立民 .MCS51 系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)，北京航空航天大學(xué)出版社， 1990. [2] 李華 .MCS51 系列單片機(jī)使用接口技術(shù)，北京航空航天大學(xué)出版社， 1992. [3] 解宏基，任光 .一種多功能變頻恒壓供水單片機(jī)供水控制系統(tǒng)，大連海事大學(xué)輪機(jī)工程研究所， 116024. [4] 周黎輝，馮正進(jìn) .變頻器在多泵并聯(lián)調(diào)速系統(tǒng)中的應(yīng)用，機(jī)電一體化， 1999 年第 4 期 . [5] 秦進(jìn)平，官英雙 .基于單片機(jī)的恒壓供水系統(tǒng)，黑龍江工程學(xué)院學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版）， ，,2021 [6] 馬忠梅，籍順心，張凱 .單片機(jī)的 C 語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)（第 3 版權(quán)），北京航空航天大學(xué)出版社， 2021 [7] 蘇夯 .控制恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，大連交通大學(xué)， 20211218. [8] 童占 .新概念 51 單片機(jī) C 語(yǔ)言教程，電子工業(yè)出版社， 2021. [9] 王幸之，鐘愛(ài)琴 .AT89 系列單片機(jī)原理及接口技術(shù) [M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2021： 489504. [10] 南建輝、熊鳴、王軍茹 .MCS51 單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)例 ,北京 :清華大學(xué)出版社 ,2021. [11] 方彥軍 ,孫健 . 智能儀器技術(shù)及其應(yīng)用 [M],西安 :化學(xué)工業(yè)出版社 ,2021:98105.