【正文】 參考文獻 [1] 李華 .變頻調(diào)速應(yīng)用手冊 ,機械工業(yè)出版社， 2022. [2] 付娟 .交流調(diào)速技術(shù) .北京：電子工業(yè)出版社， 2022： 1～ 10。與大多數(shù)基于 PLC 的同類系統(tǒng)相比，雖然 在 功能 上 不夠強大 ， 穩(wěn)定性 也 欠佳，但 是 單片機成本低廉，體積小重量輕 ，系統(tǒng) 硬件設(shè)計中又加入了 Watchdog 電路 及控制電路的 光電耦合隔離 ，提高了穩(wěn)定性 ，所以仍然有很高的應(yīng)用價值。 另外系統(tǒng) 供水壓力可根據(jù)需要自行隨意調(diào)節(jié)， 因而對不同 工作環(huán)境 的適應(yīng)性也非常出色 。由對電機特性的分析可知，通過改變轉(zhuǎn)速節(jié)流調(diào)壓，比傳統(tǒng)方式用閘閥增加阻力節(jié)流消耗功率更小，節(jié)能效果明顯。 圖 53 繼電器控制子程序框圖 Figure 53 Block diagram of relay control subroutine 圖 54 控制量計算子程序框圖 Figure 54 Block diagram of control variable calculation subroutine XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計） 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計 21 6 結(jié)論 本文在分析變頻調(diào)速原理及變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的節(jié) 能情 況的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國供水的現(xiàn)狀，提出了一個 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng) 的設(shè)計方案 。 控制量計算子程序包括變頻器控制量的計算和控制量的輸出 ,其中控制規(guī)律采用PID 調(diào)節(jié)規(guī)律。系統(tǒng)多于 2臺水泵時 , 切換原理相同 , 但需增加判斷多臺水泵開、停狀態(tài)的循環(huán)判斷程序。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。由于變頻器的控制量與水泵 1的運轉(zhuǎn)速度直接相關(guān) ,因此程序根據(jù)變頻器的控制量大小就可判斷水泵 1的工作狀態(tài)。 圖 51 主程序框圖 Figure 51 Block diagram of main program 圖 52 中斷服務(wù)程序框圖 Figure 52 Block diagram of interrupt service routine XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計） 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計 20 A/D轉(zhuǎn)換采用定時轉(zhuǎn)換方式 ,啟動 A/D后 ,用軟件延時 150μs,再讀出轉(zhuǎn)換結(jié)果。 圖 46 Watchdog 電路 Figure 45 Watchdog circuit 1 N 4 1 4 8R 1 2R7R6W D O8R S T7W D I6PFO5MR1V C C2G N D3PFI4M A X 8 1 3XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計） 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計 19 T1 中斷服務(wù)程序包括了除主程序以外的所有子程序的管理和應(yīng)用，如壓力檢測、繼電器控制等。 軟件程序設(shè)計 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的單片機控制器軟件包括主程序、控制量計算子程序、繼電器控制子程序、 A/D 轉(zhuǎn)換子程序、演示子程序等。當 =1時 ,水泵 2停。當 =1時 , 水泵 1停。 D/A轉(zhuǎn)換 器 DAC0832 : 08XXH。軟件設(shè)計如下 : 單片機接口地址分配和控制端口功能 A/D轉(zhuǎn)換器 ADC0809 : 80XXH～ 87XXH。 MAX813 是具有監(jiān)控電路的微處理芯片，它具有獨立的 Watchdog 計時器，如果輸入在 內(nèi)無變化就會產(chǎn)生輸出；當?shù)綦娀螂娫措妷旱陀? 時，產(chǎn)生掉電輸出 . 基于 MAX813 的具體電路設(shè)計如圖 45 所示。本文所用為硬件 Watchdog，所以對軟件的原理及設(shè)計思路不作表述。常用的 WDT 芯片如 MAX813 ,5045, IMP 813 等。硬件 Watchdog 是利用了一個定時器，來監(jiān)控主程序的運行，也就是說在主程序的運行過程中，我們要在定時時間到之前對定時器進行復(fù)位如果出現(xiàn)死循環(huán)，或者說 PC 指針不能回來。 Watchdog 電路電路的應(yīng)用 ,使單片機可以在無人狀態(tài)下實現(xiàn)連續(xù)工作 ,其工作原理是 :Watchdog 芯片和單片機的一個 I/O 引腳相連 ,該 I/O 引 腳通過程序控制它定時地往Watchdog的這個引腳上送入高電平 (或低電平 ),這一程序語句是分散地放在 Watchdog其他控制語句中間的，一旦單片機由于干擾造成程序跑飛后而陷入某一程序段 進入死循環(huán)狀態(tài)時 ,寫 Watchdog引腳的程序便不能被執(zhí)行 ,這個時候 , Watchdog電路就會由于得不到單片機送來的信號 ,便在它和單片機復(fù)位引腳相連的引腳上送出一個復(fù)位信號 ,使單片機發(fā)生復(fù)位 ,即程序從程序存儲器的起始位置開始執(zhí)行 ,這樣便實現(xiàn)了單片機的自動復(fù)位[23]。 是一個定時器電路?？刂戚斎腚娐啡鐖D 45 所示。 CPU 訪問 0832D/AZ 轉(zhuǎn)換器的輸出控制程序 如下 MOV DPTR,2022H DPTR 指向 0832 地址 MOV A ,25H 取控制信號 u（ k）送 A MOVX DPTR,A 輸出該控制信號 圖 43 反饋壓力檢測電路 Figure 43 Detection circuit of feedback pressure 圖 44 輸出控制電路 Figure 44 Control circuit of output I N 026m s b 2 1212 220I N 1272 3192 418I N 2282 582 615I N 312 714l s b 2 817I N 42E O C7I N 53A D D A25I N 64A D D B24A D D C23I N 75A L E22r e f ( )16E N A B L E9S T A R T6r e f ( + )12C L O C K10A D C 0 8 0 9R3R9R 1 0R8R4R5R 1 63264157C1V D 1V R 1V R 2V R 3壓力變送器輸入壓力設(shè)定電位器4 2 0 m A I NVcc20I o u t 111l s b D I 07I o u t 212D I 16D I 25R f b9D I 34D I 416V r e f8D I 515D I 614m s b D I 713I L E19W R 218CS1W R 12X f e r17D A C 0 8 3 2V R 5V R 4R 1 5R 1 712348K 9 A 56748K 9 B至變頻器4 2 0 m A O U TR E F C8V47E P I I6I05VI1G N D2A D M3D H F4XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計） 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計 17 控制輸入電路 控制輸入電路主要負責(zé)整個系統(tǒng)的控制，包含一些控制信號及開關(guān)命令。變頻調(diào)速器按其控制信號 u（ k） 的大小來調(diào)節(jié)水泵的速度，以達到恒壓的目的。反饋壓力采集程序如下： MOV DPTR,5000H DPTR 指向 0809 通道 0 地址 MOVX DPTR,A 啟動該通道 A/D 轉(zhuǎn)換 XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計） 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計 16 UP: MOV A ,PI 讀轉(zhuǎn)換狀態(tài) EOC JNB ACC壓力檢測電路如圖 43 所示。 XTAL2：來自反 向振蕩器的輸出。在 FLASH編程期間，此引腳也用于施加 12V編程電源（ VPP）。 /EA/VPP：當 /EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN有效。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效。此時， ALE只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC指令是 ALE才起作用。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE脈沖。在平時， ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。 ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故 RST：復(fù)位輸入。 P3口： P3口管腳是 8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O口，可接收輸出 4個 TTL門電流。在給出地址“ 1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 P2口： P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O口， P2口緩沖器可接收，輸出 4個 TTL門電流，當 P2口被寫“ 1”時，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。 P1口管腳寫入 1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入， P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在 FIASH編程時， P0 口作為原碼輸入口，當 FIASH進行校驗時， P0輸出原碼，此時 P0外部必須被拉高。當 P1口的管腳第一次寫 1時，被定義為高阻輸入。 GND：接地。 主控單片機引腳說明 本文所使用的 AT89C51單片機引腳分布見圖 42。變頻器采用常用于供水系統(tǒng)的 TD2100由單片機到配電部分的控制信號及系統(tǒng)的一些控制開關(guān)命令 , 均通過光電耦合電路進行隔離 , 以減少強電回路對單片機的 影響。 由 A/ D 轉(zhuǎn)換電路 ADC0809將壓力傳感器的檢測水壓值和設(shè)定電位器的設(shè)定值轉(zhuǎn)換為數(shù)字量 , 供單片機使用 。 XXXX 大學(xué)學(xué)士學(xué)位論文（設(shè)計） 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計 14 如前所述，系統(tǒng)的核心控制 CPU為 AT89C51單片機， 為確保系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行 , 采用 MAX813 作為系統(tǒng)的電壓監(jiān)控及 Watchdog 電路 。 當用水量減少時 , 控制器控制變頻器使電動機的電壓和頻率降低 , 水泵轉(zhuǎn)速下降 , 出水量減少。 4 變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)的硬件設(shè)計 如前所述，本文設(shè)計的變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)主要采用 Atmel 公司的 AT89C51 單片機作為控制 CPU (因為該單片機片內(nèi)具有 4KB 可編程閃爍存儲器 )其系統(tǒng)構(gòu)成如圖 41所示 系統(tǒng)的工作原理是 : 控制器通過檢測實際水壓值 , 比較設(shè)定水壓值和實際水壓值的差別 , 按 PID 控制規(guī)律運算后 ,輸出控制信號至變頻器 , 變頻器則根據(jù)控制器的輸入信號調(diào)節(jié)水泵電機的供電電壓和頻率。水泵的調(diào)速范圍由水泵本身的特性和用戶所需揚程規(guī)定，當選定某型