【正文】 重慶文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 28 頁，共 19 頁 圖 Q Q4 端輸出情況 圖 是通過 Proteus 軟件對(duì)本系統(tǒng)進(jìn)行防真時(shí)得到的 Q Q4 口的輸出情況。這樣就實(shí)現(xiàn)了噴泉的花型變化。以Ｂ點(diǎn)為例，該點(diǎn)的模擬電壓為 3V，將其送入一個(gè)模數(shù)轉(zhuǎn)換器后可得到以數(shù)字０、１表示的數(shù)字電壓 。（ b） 3V 模擬電壓轉(zhuǎn)換為以 0、 1表示的數(shù)字電壓。在數(shù)字電路中用數(shù)字 0、 1的編碼來表示一個(gè)模擬量，這里的編碼所指的是數(shù)字 0、 1的字符串 。 主程序基本框圖 2 20/ 20 QS 配用電動(dòng)機(jī)額定功率（ kw） 水泵級(jí)數(shù)（單位不標(biāo)注 ） 額定揚(yáng)程（ m） 額定流量（ m3/h） 充水式小型潛水電泵 重慶文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 25 頁，共 19 頁 圖 4. 主程序 基本 框圖 8 路數(shù)據(jù)采集流程 圖 開始 測(cè)速 FLAG=1 轉(zhuǎn)速為 0？ FLAG=0，根據(jù)非同步采集設(shè)置產(chǎn)生 AD 觸發(fā)脈沖 轉(zhuǎn)速為 0？ 選擇內(nèi)部 AD出發(fā)脈沖 設(shè)定 I/O 口 開 AD 中斷采集波形 關(guān) AD 中斷 結(jié)束 選擇外部 AD出發(fā)脈沖 等待零位脈沖 Y Y N N 開始 初始化 啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換 轉(zhuǎn)換結(jié)束 ？ 讀取轉(zhuǎn)換結(jié)果 保存轉(zhuǎn)換結(jié)果 修改參數(shù) 8 路采集完 ？ 返回 N N 重慶文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 26 頁，共 19 頁 圖 8 路數(shù)據(jù) 采集流程圖 由流程圖 ，數(shù)據(jù)采集分為 3個(gè)步驟：首先啟動(dòng)某通道的 A/D 轉(zhuǎn)換，然后判別 A/D轉(zhuǎn)換是否結(jié)束，若 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束則讀取 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果，并保存之；若 A/D 轉(zhuǎn)換未結(jié)束則等待。 由于本設(shè)計(jì)主要考慮的是 噴泉的控制 系統(tǒng) ，具體水泵、燈光 等器件 將如何選擇、編排、布置問題，在此不作詳細(xì)介紹。 重慶文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 24 頁，共 19 頁 為提高負(fù)載能力，驅(qū)動(dòng)更多更大燈組負(fù)載，在可編程序控制器輸出端外接無觸點(diǎn)固態(tài)繼電器，以增大驅(qū)動(dòng)能力，并與強(qiáng)功率電路電氣隔離 (光隔離 )，提高抗干擾性能和安全性能。 水力部分：采用優(yōu)秀水力模型設(shè)計(jì)，使水泵流量、揚(yáng)程、效率三者更為合理。 表 多段調(diào)速設(shè)定表 高速 RH 中速 RM 低速 RL 1速 ON OFF OFF 2 速 OFF ON OFF 3 速 OFF OFF ON 4速 OFF ON ON 5 速 ON OFF ON 6 速 ON ON OFF 7 速 ON ON ON 潛水泵 與燈組參數(shù)選擇 整個(gè)系統(tǒng)的水泵使用三相潛水泵， 功率視水池大小而定，每個(gè)水池中各安置 1～ 2 根粗水管，每根水管上安裝 2～ 3 臺(tái)水泵，被控噴水管上的水泵電機(jī)只控制 1～ 2 臺(tái) （ 不全控 ） ，不受控的水泵工作保持一定的水柱 （ 花 ） 高度，而受控的水泵工作使水柱 （ 花 ）在一定基礎(chǔ)上跳動(dòng)噴射，以避免音樂 間 歇無噴水現(xiàn)象出現(xiàn) （ 也可調(diào)整變頻器參數(shù)獲得 ） 。 根據(jù) 表 數(shù)據(jù)的 大小 變化 按內(nèi)部編程進(jìn)行電機(jī)變頻調(diào)速，控制水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，獲得相應(yīng)的噴水壓力和水花高度，獲得與音樂間相吻合的水花節(jié)奏和動(dòng)感。即使在變頻器運(yùn)行中，各種速度（ 頻率）也可在 0～ 120Hz范圍內(nèi)任意設(shè)定。本設(shè)計(jì)中采用了三菱 FRS540S 型變頻調(diào)速器 ，該變頻器接線端 分布圖如圖 所示。普通功能型 V/F 控制變頻器，具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型 V/F 控制變頻器，以及矢量控制高性能變頻器。隨著科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展，變頻調(diào)速器技術(shù)正大步走進(jìn)噴泉控制領(lǐng)域，發(fā)揮著不可替代的作用。 變 頻器的選型及參數(shù)設(shè)置 當(dāng)今噴泉工程和高新技術(shù)的結(jié)合正是歷史發(fā)展的必然。圖 +9V電源來自 +5V穩(wěn)壓電源的未穩(wěn)壓端，以減輕穩(wěn)壓塊的負(fù)擔(dān)。由于 74HC373的輸出電流遠(yuǎn)小于 BCR所需的觸發(fā)電流，故加入外圍驅(qū)動(dòng)電路 ULN2021A的一個(gè)單元。 輸出電路 圖 輸出電路 Qi LED FU BCR C R1 R2 +9V AC 220V L N RL 1/7 2021A y x y x x0 ym xm 重慶文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 22 頁，共 19 頁 輸出電路是指接于圖 74HC373 各 Qi端的電路。 13i12 1 3 1 3RRV=R ( R + R ) + R R CCV23i21 2 3 2 3RRV=R ( R + R ) + R R iV1 3 2 3i 3 i 1 i 22 1 3 1 3 1 2 3 2 3R R R RV = V + VR ( R + R ) + R R R ( R + R ) + R RC C iVV??Vcc Vi IN A/D R1 R2 R3 重慶文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 21 頁，共 19 頁 圖 根據(jù)圖 00mmy yx x x x???，由此可得 ? ?00mmYy X XXX??? （ 4） 忽略 A/D 轉(zhuǎn)換器的非線性因素 ,則輸出結(jié)果 N 與 X 之間有如下關(guān)系： mmN NXX? ，即 mmXX N? （ 5） 將式（ 5）代入式（ 4） 0 1 200( ) ( ) Nm m mmm m mY Y Xy X X N X K KX X X X N? ? ? ? ? ??? （ 6） 式中 01200。 單片機(jī)內(nèi)部的信號(hào)變換 微機(jī)檢測(cè)模擬信號(hào)時(shí) ,采集到的是經(jīng)過傳感器變換并由 A/D 轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成的二進(jìn)制信號(hào) ,并不是被測(cè)的物理信號(hào)本身 ,因而必須把采集到的二進(jìn)制信號(hào)進(jìn)行標(biāo)度變換 ,才能進(jìn)行控制或輸出（例如顯示、打印等）。 圖 雙極性轉(zhuǎn)變?yōu)閱螛O性信號(hào) 根據(jù)迭加定理 ,當(dāng)只有 Vcc 作用時(shí) ,A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)為： （ 1） 當(dāng)只有輸入信號(hào) Vi 作用時(shí) ,A/D 轉(zhuǎn)換器的輸入信號(hào)為 : （ 2） 由此可知 ,A/D 轉(zhuǎn)換器信號(hào)輸入端的實(shí)際輸入信號(hào)為 : （ 3） 由式 3可知 ,當(dāng) Vcc=5V、 R1=R3=2R2 時(shí) ,可將 10V～ +10V的輸入信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)?0～ +5V的信號(hào) 。線性網(wǎng)絡(luò)的具體形式可以根據(jù)信號(hào)的 具體情況來設(shè)計(jì)。若信號(hào)為雙極性 ,A/D 轉(zhuǎn)換器為單極性輸入 ,則須對(duì)信號(hào)進(jìn)行極性變換。單片機(jī)啟動(dòng) A/D 轉(zhuǎn)換后可以做其他工作，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)， EOC 由 0變 1經(jīng)過非門傳到 INT 端， AT89C51 收到中斷請(qǐng)求信號(hào)，若 AT89C51 開著中斷，則進(jìn)入中斷服務(wù)程序，在中斷服務(wù)程序中單片機(jī)讀取 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果。當(dāng) EOC=1 時(shí)， A/D 轉(zhuǎn)換已結(jié)束， 單片機(jī)讀取 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果。 查詢法： EOC 必須接到 AT89C51 的一條 I/O 線上。 EOC 與單片機(jī)的連接方法取決于單片機(jī)讀取 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果的方法。在 A/D 轉(zhuǎn)換期間 ， EOC 維持低電平，當(dāng) A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)， EOC 變成高電平。單片機(jī)要想讀到 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)果，必須使 ADC0809 的允許輸出控制端 ENABLE 由 RD———信號(hào)和地址信號(hào)相或非后產(chǎn)生。這時(shí) ADC0809 的時(shí)鐘頻率為 500kHz， A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 130μ s。 ADC0809 的時(shí)鐘信號(hào)由 CLOCK 端送入，其最高頻率為 640kHz，在這個(gè)最高頻率下， ADC0809 的 A/D 轉(zhuǎn)換時(shí)間為 100μ s 左右。地址鎖存信號(hào) ALE 和轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)端 START 由 WR————信號(hào)和地址信號(hào)相或非后產(chǎn)生。選中通道的模擬量到達(dá)A/D 轉(zhuǎn)換器時(shí)， A/D 轉(zhuǎn)換器并未對(duì)其進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。當(dāng) ALE=0時(shí)，地址鎖存器處于鎖存狀態(tài)。為了區(qū)分是哪一路輸入信號(hào)進(jìn) 行 A/D 轉(zhuǎn)換，由 3個(gè)通道地址信號(hào) ADDA、 ADDB、 ADDC 來決定是哪一路模擬信號(hào)被選中并送到內(nèi)部的 A/D轉(zhuǎn)換。當(dāng)駐極體膜片受到聲波作用而振動(dòng)時(shí)，就引起電容器兩端的電場(chǎng)發(fā)生變化，從而產(chǎn)生隨聲波變化的交變電壓信號(hào) 。它實(shí)際上是一種經(jīng)永久性極化處理的電介質(zhì)。它的突出特點(diǎn)是體積小、質(zhì)量輕、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、壽命長(zhǎng)、頻率響應(yīng)范圍寬、靈敏度高，且價(jià)格也比較廉價(jià)。主要是由 MIC（麥克）和一些簡(jiǎn)單的外圍電路來完成聲音的放大功能。第三級(jí)是輸出緩沖器，增加電路的帶負(fù)載能力。第二級(jí)電路是一個(gè)壓縮器，主要作用是壓縮音頻信號(hào)的動(dòng)態(tài)范圍。轉(zhuǎn)換開關(guān) S1 可選擇不同的信號(hào)源，可以連接音頻功率放大器。圖 為對(duì)音樂信號(hào)進(jìn)行處理的電路： 前置放大器的第一級(jí)是一個(gè)簡(jiǎn)單的話筒放大器，音樂信號(hào)或其他音頻信號(hào)通過話筒 MIC1 進(jìn)入LINE IC1a TL084 MIC1 C5 F IC1b R1 10K R2 47K 47K R3 + _ + _ + _ SW1 100K R4 W1 100K C6 F R5 1K R8 47K Q1 3DJ7 R6 1K R7 47K R9 47K D7 4148 C7 F IC1c C8 F OUT 圖 信號(hào)處理電路 重慶文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 18 頁，共 19 頁 IC1a 放大。 整流濾波放大電路 一般聲卡上采集回來的是幾 十毫伏的交流電，不能直接送給變頻器使用。直到 A／ D 轉(zhuǎn)換完成， EOC 變?yōu)楦唠娖?，指示A／ D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。 START 上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。 ADC0809 的工作過程 ADC0809 的工作過程是：首先輸入 3 位地址，并使 ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。多路開關(guān)可選通 8 個(gè)模擬通道，允許 8 路模擬量分時(shí)輸入，共用 A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 （ 6）當(dāng) EOC 變?yōu)楦唠娖綍r(shí)，這時(shí)給 OE 為高電平，轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)就輸出給單片機(jī)了。 （ 4）在 ST 端給出一個(gè)至少有 100ns 寬的正脈沖信號(hào)。 （ 2）初始化時(shí)，使 ST 和 OE 信號(hào)全為低電平。 VREF（＋）， VREF（－）為參考電壓輸入 。 CLK 為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。 OE＝ 1，輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)； OE＝ 0，輸出數(shù)據(jù)線呈高阻狀態(tài)。 EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào) ， 當(dāng) EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換。 通道選擇表如下表所示 ： C B A 選擇的通道 0 0 0 IN0 0 0 1 IN1 0 1 0 IN2 0 1 1 IN3 1 0 0 IN4 重慶文理學(xué)院本科畢業(yè)論文（設(shè)計(jì)） 第 16 頁，共 19 頁 1 0 1 IN5 1 1 0 IN6 1 1 1 IN7 數(shù)字量輸出及控制線： 11 條 ST 為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng) ALE線為高電平時(shí)，地址鎖存與譯碼器將 A， B，C 三條地址線的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，經(jīng)譯碼后被選中的通道的模擬量進(jìn)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。 引腳結(jié)構(gòu) IN0－ IN7： 8 條模擬量輸入通道 ADC0809 對(duì)輸入模擬量要求：信號(hào)單極性，電壓范圍是 0－ 5V，若信號(hào)太小，必須進(jìn)行放大；輸入的模擬量在轉(zhuǎn)換過程中應(yīng)該保持不變，如若模擬量變化太快，則需在輸入前增加采樣保持電路。 根據(jù)本系統(tǒng)的要求，選擇了上電開關(guān)復(fù)位電路，其電路圖和元件參數(shù)如圖 、 ：