【正文】 2 1212 220IN 1272 3192 418IN 2282 582 615IN 312 714ls b 2 817IN 42E O C7IN 53A D D A25IN 64A D D B24A D D C23IN 75A L E22re f( )16E N A B L E9S T A R T6re f( + )12C L O C K10U?A D C 0 8 0 9 圖 310 ADC0809 引腳圖 ADC0809 芯片有 28 條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖 310 所示。 3）轉(zhuǎn)換時間為 100μs 4）單個＋ 5V電源供電 5）模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點和滿刻度校準。 ADC0809 介紹 1．主要特性 1） 8 路 8 位 A／ D轉(zhuǎn)換器，即分辨率 8 位。欲將輸入數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量，只要使 WR2=“ 0”、 XFER=“ 0”， DAC寄存器為不鎖存狀態(tài)；當 ILE=“ 1”，CS和 WR1 端接負脈沖信號，即可完成一次轉(zhuǎn)換。圖中的 RFB 是片內(nèi)電阻，為外部運放提供反饋電阻，用以輸出適當電壓。同樣。 LE是寄存器鎖存命令，當 LE=“ 1”時，寄存器的輸出隨輸入變化；當 LE=“ 0”時，數(shù)據(jù)鎖存在寄存器中，而不再隨數(shù)據(jù)總線上的數(shù)據(jù)變化而變化。芯片模擬信號接地點。 +5V～ +15V，最佳 用 +15V。 10V 范圍，芯片用于四象限乘時，為模擬電壓輸入。 Rfb：反饋電阻，該電阻被制作在芯片內(nèi)，用作運算放大器的反饋電阻。 Iout2； DAC 電流輸出 2。 Iout1： DAC 電流輸出 1。在控制多個 DAC0832 同時輸出時特別有用。在 XFER 有效下，用它將輸入 寄存器中的數(shù)字傳送到 8 位 DAC 寄存器中。在 CS和 ILE 有效下，用它將數(shù)字輸入并鎖存于輸入寄存器中。它與 ILE 結(jié)合起來用以控制 WR1 是否作用。由式（ 31）和所要求的調(diào)速范圍 90～ 1500r/min 我們可以計算出變頻的范圍： HzPnf 360 29060m inm in ???? （ 31） HzPnf 5060 2150060m a xm a x ???? （ 32） 即頻率的調(diào)節(jié)范圍為 Hz3 ～ Hz50 之間，另外，考慮到此前我們 選用的 YVP100L14 型變頻電機其標稱功率 P=，額定電流 IN=，對于三菱公司的 FR500 系列變頻器標準規(guī)格型號的查看，如上表 31所示，擬選用 DAC0832 介紹 下面我就把 DAC0832 芯片各引腳功能介紹一下，圖 39為其管腳圖： ILE：允許輸入鎖存。 第 頁 16 ，可考慮選擇較為簡易的 V/F 控制方式的變頻器，而在要求較高的場合，則必須采用有反饋的矢量控制方式。 ，但對于負荷變化時其轉(zhuǎn)距仍然隨負荷變化。在調(diào)速范圍不大的情況下，選擇較為簡易的 V/F控制方式的變頻器。負載電流不超過變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。其中后兩項，變頻器生產(chǎn)廠家由本國或本公司生產(chǎn)的標準電動機給出，或隨變頻器輸出電壓而降低，都很難確切表達變頻器的能力。對于要求精度高、動態(tài)性能好、響應(yīng)快的生產(chǎn)機械（如造紙機械、軋鋼機等），應(yīng)采用矢量控制高功能型通用變頻器 。因為這種變頻器低速轉(zhuǎn)矩大，靜態(tài)機械特性硬度大，不怕負載沖 擊，具有挖土機特性。對于風機、泵類等平方轉(zhuǎn)矩，低速下負載轉(zhuǎn)矩較小，通?？蛇x擇普通功能型的變頻器。 5% 電源容量（ KVA）（注 5） 9 12 保護結(jié)構(gòu)（ JEM 1030） 封閉型（ IP20 NEMA1）（注 6） 冷卻方式 自 冷 強制風冷 大約重量（㎏） 連同 DU 根據(jù)控制功能可將通用變頻器分為三種類型：普通功能型 V/F 控制變頻器、具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高性能型 V/F控制變頻器（也稱無跳閘變頻器）和矢量控制高性能型變頻器。允許使用率 100%轉(zhuǎn)矩其總的原則是首先保證可靠地實現(xiàn)工藝要求，再盡可能節(jié)省資金。下面就這些器件 的功能特點、主要參數(shù)和使用方法作相應(yīng)說明。電路中的 VT1 可選用 3CD6 等 PNP 型硅低頻大功率管。 第 頁 14 T R 1B R 12W 0 6 G220V50HZR10. 2 2 kR20. 2 kD1Q1VI1VO3GND2C122 00 u FC20. 33 u FC30. 1u FR30. 6 8 k 圖 39 穩(wěn)壓電源電路 采用外接 PNP型大功率管的方法，這是一種最基本的擴展電流電路，擴展的輸出電流取決于外接功率管的電流負載量，電路中的 R1是 VT的偏置電阻，為 VT1 提壓導通時的基極偏壓， VT 與集成穩(wěn)壓器內(nèi)電路中的 NPN 型調(diào)整管組成復合管，設(shè) Ir 為流過電阻R1中的電流， Ic 為流過外接調(diào)整管的集電極電流， Td 為 7805 的靜態(tài)工作電流，這時 7805的輸出電流為 Ioxx，可表示 IdIcIrIo xx ??? ?式中 ? 為 VT的電流放大系數(shù)，穩(wěn)壓擴展后的輸出電流 Io可表示為 IoxxIcIo ?? 。由于固定式三端穩(wěn)壓電源（ 7805）的輸出電流有 ，而本次設(shè)計電路電流在 1A 到 2A 之間，考慮到電路的一般余量在 2倍到 3倍左右。并且，我們目前絕大部分電子電路與電子設(shè)備都是使用線性電源，即通過降 壓、整流、濾波、穩(wěn)壓后提供穩(wěn)定的直流電壓給電子電路及芯片工作的。這樣不但減小了電動機的無功功率，而且提高了水泵的工作效率，節(jié)約了能源 。如圖 37所示。而且只須要考慮段的驅(qū)動因為共陽極接 +5V，而共陰接地，所以位的驅(qū)動不要考慮。本次設(shè)計中要求作到 4組 LED 顯示， LED 顯示器的控制方式為靜態(tài)顯示和動態(tài)顯示兩種，因此在選擇 LED驅(qū)動時，一定要先確定顯示方式。這包括人對應(yīng)用系統(tǒng)的狀 態(tài)干預(yù)與數(shù)據(jù)輸入，以及應(yīng)用系統(tǒng)向人們顯示運行結(jié)果等。如圖 36所示。 第 頁 11 A D 0A D 1A D 2A D 3A D 4A D 5A D 6A D 7A D E N DA D S TA D S TA D E O壓力傳感器U ?( C LO C K )O U T 121A D D B24A D D A25A D D C23V R E F ( + )12V R E F ( )16I N 31I N 42I N 53I N 64I N 75S T A R T6O U T 58E O C7OE9C LO C K10O U T 220O U T 714O U T 615O U T 817O U T 418O U T 319I N 228I N 127I N 026A L E22U?A D C 08 0 9 圖 35 A/D 轉(zhuǎn)換電路 D/A 轉(zhuǎn)換模塊 A D 4A D 5A D 6A D 7A D 3A D 2A D 1A D 0D A C SV R E F8G N D3V C C20CS1W R 12D I 34D I 25D I 16D I 07R F B9G N D10I O U T 111I O U T 212D I 713D I 614D I 515D I 416X F E R17W R 218I LE ( B Y 1/ B Y 2)19U 1 2D A C 08 3 2U2O P A M P 圖 36 D/A轉(zhuǎn)換電路 D/A 轉(zhuǎn)換電路用我們比較熟悉的 DAC0832 來作， DAC0832 采用了二次緩沖輸入數(shù)據(jù)方式（輸入寄存器及 DAC寄存器）。A/D轉(zhuǎn)換器正是基于這種要求應(yīng)運而生的。 A D D A23456789 1R P 1R E S P A C K 8啟停鍵設(shè)置鍵增一鍵減一鍵 圖 34 按鍵接口電路 A/D 轉(zhuǎn)換模塊 計算機、數(shù)字通訊等數(shù)字系統(tǒng)是處理數(shù)字信號的電路系統(tǒng)。 【增一鍵】鍵功能： +1，與【設(shè)置鍵】鍵配合對壓力進行調(diào)整，【加一鍵】鍵每按下一次則進行數(shù)據(jù)進行 +1 操作。 如圖 34所示，電路由 4個按鍵和 4個電阻組成，按鍵分別命名為【啟停鍵】、【設(shè)置鍵】、【增一鍵】和【減一鍵】，共四個鍵，電阻可以采用 9 腳排阻（ 8 10KΩ）。按下啟停鍵后，系統(tǒng)將壓力傳感器傳過來的信號進行轉(zhuǎn)換后進入單片機，顯示出當前的水壓。依據(jù)本次的設(shè)計要求我們大體分析在自動 部分需要4個按鍵，因此我們選擇獨立式鍵盤。在此電路中，按鍵輸入部分采用低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開時， I/0 口線有確定的電平。由于 R?C 電路充電過程中， RST端出現(xiàn)正脈沖，從而使單片機復位。只要 RST 保持高電平，則單片機就循環(huán)復位。 RESETR110 kC310 p F 圖 33 復位電路 單片機的復位都是靠外部電路實現(xiàn)的，在時鐘電路工作后，只要在單片機的 RST 引腳上出現(xiàn) 24個時鐘振蕩脈沖以上的高電平，單片機便實現(xiàn)初始化狀態(tài)復位。在單片機應(yīng)用系統(tǒng)工作時，除了進入系統(tǒng)正常的初始化之外，當由于程序運行出錯或操作錯誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時，為擺脫困境，也需按復位鍵以重新啟動。單片機復位電路設(shè)計的好壞，直接影響到整個系統(tǒng)工 第 頁 9 作的可靠性。復位信號是高電平有效的持續(xù)時間應(yīng)為 2個機器周期以上。其結(jié)果只是機器周期時間不同，影響記數(shù)器的記數(shù)初值和運算速度。電路中電容 C1 和 C2 對振蕩頻率有微調(diào)作用，通常的取值范圍 30177。在單片機的XTAL1 和 XTAL2 兩個引腳間，接一只晶振及兩只電容就構(gòu)成了單片機的時鐘電路，如圖32所示。輸出端為引腳 X2，在芯片的外部通過這兩個引腳接晶體振蕩器和微調(diào)電容，形成反饋電路，構(gòu)成一個穩(wěn)定的自激振蕩器。 X1 是接外部晶體管的一個引腳。 時鐘模塊設(shè)計及與器件選擇 X1CRY S T A LC12 0 p FC22 0 p F 圖 32 時鐘電路 時鐘電路用于產(chǎn)生單片機工作所需要的時鐘信號，單片機本身就是一個復雜的同步時序電路，為了保證同步工作方式的實現(xiàn)，電路應(yīng)在惟一的時鐘信號控制下嚴格地按時序進行工作 。 %的量程。但在使用過程中，要注意硅壓阻式壓力傳感器對溫度很敏感，在具體的應(yīng)用電路中要采用溫度補償。由于硅壓阻式壓 第 頁 8 力傳感器的靈敏系數(shù)比金屬應(yīng)變的靈敏系數(shù)大 50~100 倍，故硅壓阻式壓力傳感器的滿量程輸出可達幾十毫伏至二百多毫伏，有時不需要放大就可直接測量。一般壓阻式傳感器是在硅膜片上做成四個等值的電阻的應(yīng)變元件，構(gòu)成惠斯特電橋。壓阻式傳感器是利用晶體的壓阻效應(yīng)制成的傳感器。 水管壓力測量模塊 3142U6傳感器R2D7D I O D ED8D I O D E R3 Q3R40. 8 2 kD9D I O D ER5R6R7R85. 1 kR95. 1 kR 1 051 kR 1 12kR 1 2R 1 310 k 圖 31 水管壓力測量電路 要測量出水管的電壓就需要壓力傳感器 。 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計 本系統(tǒng)主要分為 9個單元模塊，它們分別是：水管壓力測量模塊、時鐘模塊、復位模塊、按鍵接口模塊、 A/D 轉(zhuǎn)換模塊、 D/A 轉(zhuǎn)換模塊、顯示模塊、穩(wěn)壓電源模塊。 而且其系統(tǒng)實現(xiàn)起來比較簡單，并且系統(tǒng)價格相對來說也比較便宜，所以本次設(shè)計將采用方案二。這樣不但減小了電動機的無功功率，而且提高了水泵的工作效率，節(jié)約了能源。 方案選擇 方案二 采用壓力 傳感 器反饋電 壓 信號（ 05V）至 變頻器 中央處理器 (MCU)， 經(jīng) PID控制組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。 1．價格比較昂貴，不適合小型用戶的使用。因此，通用性不好，這是這種變頻恒壓供水方案的另外一個缺點。使其工作時需要專業(yè)人員通過變頻器的控制面板，在變頻器的 PID 選項中選擇合適的 PID 參數(shù)，再經(jīng)過現(xiàn)場調(diào)試校 第 頁 6 正，設(shè)備才可以正常運行。 方案三由專用變頻器與 PLC組成的恒壓供水系統(tǒng)， 這類變頻器的功能雖然強一些，但是價格比通用變頻器卻要高很多。當實際管道壓力小于給定壓力時，變頻器輸出頻率升高，電機轉(zhuǎn)速加快，管道壓力升高；反之，頻率降低，電機轉(zhuǎn)速減小，管道壓力降低。