【正文】 oat p_gain, float i_gain, float d_gain, int dead_band) { pidpgain = p_gain。 pidpv = process_point。 /* pid_init DESCRIPTION This function initializes the pointers in the _pid structure to the process variable and the setpoint. *pv and *sp are integer pointers. */ void pid_init(struct _pid *warm, int process_point, int set_point) { struct _pid *pid。 int process_point, set_point,dead_band。 }。 int deadband。 float igain。 /*integer that contains the set point*/ float integral。//八通道 } } } XXX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 22 附錄 2： PID 控制子程序 include include include struct _pid { int pv。 5 為高電平 number++。 5 是否按下 { while(!P3_5)。 }} void key() { if(!P3_5)// 是否按下 { delaynms(20)。//送相關(guān)通道數(shù)組 oe=0。//等 待轉(zhuǎn)換結(jié)束 oe=1。 delaynms(1)。 st=1。//選通通道 oe=0。i8。 }} XXX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 21 void ad0809() { uchar i,m=1。//送通道號(hào)顯示 P2=0x0e。// 選通第三個(gè)數(shù)碼管 delaynms(3)。//送整數(shù)顯示 P0_7=0。//選通第二個(gè)數(shù)碼管 delaynms(3)。 P0=tab[ad_data2]。//送小數(shù)點(diǎn)后第二位顯示 P2=0x07。a10。//讀得的數(shù)據(jù)乘以 2 再乘以 98%再分出十位 ad_data3=(((ad_0809*49/25)%100)%10)。 ad_data1=(ad_0809*49/25)/100。i++) {。 while(x0) { for(i=0。//把相關(guān)通道數(shù)據(jù)給 ad_0809 display()。//調(diào) AD0809 啟動(dòng)子程序 key()。 P1=0x00。//芯片啟動(dòng)程序 void key()。//nms 延時(shí)程序 void display()。 uchar x[8]。//通道先擇數(shù)組 uint ad_0809,ad_data1,ad_data2,ad_data3,ad_data0。 uchar codetab[]={0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09}。 sbit oe=P3^1。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)。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。 XXX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 16 軟件的程序設(shè)計(jì)圖 a. 主程序框圖 圖 主程序流程圖 b. 繼電器控制子程序 圖 繼電器控制流程圖 XXX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 17 c. A/D 子程序 圖 A/D子程序流程圖 d. PID 控制子程序 圖 PID計(jì)算子程序流程圖 XXX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 18 5 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(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)； a. 在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中，單臺(tái)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(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)。 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。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)。 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。 在前面的學(xué)習(xí)中我們已知道，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(shí)，這個(gè)腳是 一直接低電平的。 擴(kuò)展外部 ROM：當(dāng)讀取內(nèi)部程序存儲(chǔ)器超過 0FFFH（ 8051） 1FFFH（ 8052）時(shí)自動(dòng)讀取外部 ROM。 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的作用就是用來存放用戶需要執(zhí)行的程序的，通過編程脈沖輸入才能寫進(jìn)去的，這個(gè)脈沖的輸入端口就是 PROG。 在沒有訪問外部存儲(chǔ)器期間， ALE 以 1/6 振蕩周期頻率輸出（即 6 分頻），當(dāng)訪問外部存儲(chǔ)器以 1/12 振蕩周期輸出（ 12分頻）。 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)訪問外部存儲(chǔ)XXX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 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。 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，以實(shí)現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。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。 g. RTX51 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)：簡化了復(fù)雜的實(shí)時(shí)應(yīng)用軟件項(xiàng)目的設(shè)計(jì) [8]。 e. LIB51 庫管理器：從目標(biāo)模塊生成鏈接器可以使用的庫文件。 c. 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。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。 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。 編譯器的算法技術(shù)支持（ float 和 long）很重要。它支持浮點(diǎn)或長整數(shù)、重入和遞推。 XXX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 14 b. IAR: 瑞典的 IAR 是支持分體切換的編譯器。 AD0809 的數(shù)據(jù)輸出公式為： Dout=Vin*255/5=Vin*51,其中 Vin 為輸入模擬電壓，Vout 為輸出數(shù)據(jù)。 AT89S51 的輸出XXX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 13 頻為晶振頻的 1/6（ 2MHZ）， AT89S1 與 SUN7474 連接經(jīng)與 7474 的 ST腳提供 AD0809 的工作時(shí)鐘。這要求查詢程序待 EOC無效后再開始查詢，轉(zhuǎn)換完成后， EOC 輸出高電平，再由 OE 變?yōu)楦唠娖絹磔敵鲛D(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。 c. AD0809 轉(zhuǎn)換電路 電路見圖 ，主要由 AD 轉(zhuǎn)換器 AD0809，頻率發(fā)生器 SUN7474，單片機(jī) AT89S51及顯示用數(shù)碼管組成。三態(tài)輸出鎖器用于鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換完的數(shù)字量，當(dāng) OE 端為高電平時(shí)，才 可以從三態(tài)輸出鎖存器取走轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)。它由一個(gè) 8 路模擬開關(guān)、一個(gè)地址鎖存譯碼器、一個(gè) A/D 轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成 ，如圖 。另外為了顯示小數(shù)點(diǎn)，增加了 1 個(gè)點(diǎn)狀的發(fā)光二極管，因此數(shù)碼管就由 8 個(gè) LED 組成，我們分 別把這些發(fā)光二極管命名為a,b,c,d,e,f,g,dp，排列順序如下圖 。通過解碼電路得到的數(shù)碼接通相應(yīng)的發(fā)光二極而形成相應(yīng)的字 ， 這就是它的工作原理 。 脈沖寬度計(jì)算公式： TW =(R1+RW+R2)C 振蕩周期計(jì)算公式： T=(R1+ RW+2*R2)C 從而通過控制振蕩周期和脈沖寬度就可以控制定時(shí)時(shí)間。電路使用電阻電容產(chǎn)生 RC 定時(shí)電路，用于設(shè)定脈沖的周 期和脈沖的寬度。 圖 系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 555 定時(shí)器復(fù)位電路 用 NE555 組成的硬件定時(shí)復(fù)位系統(tǒng)，可以有效地防止程序死機(jī)現(xiàn)象。系統(tǒng)的顯示采用 4 片 74LS164 驅(qū)動(dòng) LED，使用 8951 的串行通訊口 TXD， DXD。 XXX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 9 3 變頻恒壓調(diào)速供水系 統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 硬件總體說明 單片機(jī)系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)框架圖如圖 。本章重點(diǎn)對(duì)變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中水泵能耗機(jī)理進(jìn)行深入研究，得到以下幾個(gè)結(jié)論： a. 水泵的工作點(diǎn)就是在同一坐標(biāo)系中水泵的性能曲線和管路性能曲線的交點(diǎn) ， 水泵工作點(diǎn)是水泵運(yùn)行的理想工作點(diǎn) ， 實(shí)際運(yùn)行時(shí)水泵的工作點(diǎn)并非總是固定不變的。接著介紹了水泵工況調(diào)節(jié)的幾種常用方法。相反，采用變頻調(diào)速控制水泵電機(jī)時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)速在允許范圍內(nèi)降低時(shí)，功率以轉(zhuǎn)速的三次方下降，在可調(diào)節(jié)范圍內(nèi)與恒速泵供水方式中用閥門增加阻力的流量控制方式相比，節(jié)能效果顯著。 在圖 中水泵運(yùn)行在 B點(diǎn)時(shí)消耗的軸功率與 H1BQ1O 的面積成正比，運(yùn)行在 C點(diǎn)時(shí)消耗的軸功率與 H2CQ1O 的面積成正比，從圖 26上可以看出，在流量相同的情況下，采用變頻調(diào)速控制比恒速泵控制節(jié)能效果明顯。 運(yùn)行工況點(diǎn)沿著水泵性能曲線從 A點(diǎn)移到 D點(diǎn)，揚(yáng)程從 H0 上升到 H1，流量從 Q0 減 少到 Q1。 水泵變頻調(diào)速節(jié)能分析 水泵運(yùn)行工況點(diǎn) A是水泵性能曲線 n1 和管道性能曲線 R1 的交點(diǎn)。當(dāng)水泵電機(jī)選定后， p和 s 為定值，也就是說電機(jī)轉(zhuǎn)速與電 源的頻率高低成正比，頻率越高，轉(zhuǎn)速越高，反之，轉(zhuǎn)速越低，變頻調(diào)速時(shí)是根據(jù)這一公式來實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速的。另外，變頻器本身具有過電流、過電壓、失壓等多種保護(hù)功能，提高了系統(tǒng)的安全可靠性。根據(jù)以上分析表明，選擇供水管網(wǎng)最不利點(diǎn)允許的最低壓力為控制參數(shù)，通過壓力傳感器以獲得壓力信號(hào)，組成閉環(huán)壓力自控調(diào)速系統(tǒng)，以使水泵的轉(zhuǎn)速保持與調(diào)速裝置所設(shè)定的控制壓力相匹配，使調(diào)速技術(shù)和自控技 術(shù)相結(jié)合，達(dá)到最佳節(jié)能效果。 XXX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 7 根據(jù)水泵相似原理： Q1/Q2=n1/n2 H1/H2=(n1/n2)*2 P1/P2=(n1/n2)*3 式中， Q、 H、 P、 n 分別為泵流量、壓力、軸功率和轉(zhuǎn)速。 ★ 水泵變速運(yùn)轉(zhuǎn)，靠管網(wǎng)取不利點(diǎn)壓力恒定來控制；此時(shí)，當(dāng)用水量由 Qmax 下降到 Q1 時(shí)，水泵降低轉(zhuǎn)速，水泵的特性曲線 n1，其工況點(diǎn)為 d 點(diǎn)，正好落在管網(wǎng)特性曲線 A0 上，這樣可以使水泵的工作點(diǎn)式中沿著 A0 滑動(dòng)，管網(wǎng)的 服務(wù)壓力 H0 恒定不變，其揚(yáng)程與系統(tǒng)阻力相適應(yīng)，沒有能量的浪費(fèi)。在水量到達(dá) Q1時(shí)，相應(yīng)的水泵特性趨向?yàn)?nx。但由于采用泵出口壓力恒量方式工作。 圖 節(jié)能分析曲線圖 ★ 水泵全速運(yùn)轉(zhuǎn)，靠關(guān)小泵出口閥門來控制；此時(shí)，管路阻力特性曲線變陡（ A2），水泵的工況點(diǎn)由 b點(diǎn)上滑到 c點(diǎn)，而管路所需的揚(yáng)程將由 b點(diǎn)滑到 d點(diǎn)，這樣 c 點(diǎn)和 d點(diǎn)揚(yáng)程的差值即為全速水泵的能量浪費(fèi)。 如圖 ， n 為水泵特性曲線， A管路特性曲線， H0 為管網(wǎng)末端的服務(wù)壓力，H1為泵出口壓力。 圖 1和 2機(jī)組工作過程流程圖 變頻調(diào)速的基本調(diào)速原理 水泵機(jī)組應(yīng)用變頻調(diào)速技術(shù)。 1電機(jī)開始軟啟動(dòng)。 切換過程Ⅲ XXX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 5 由 2電機(jī)變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)?2電機(jī)變頻停止， 1電機(jī)變頻運(yùn)行狀態(tài)。 切換過程Ⅱ 由 1電機(jī)工頻運(yùn)行， 2電機(jī)變頻運(yùn)行轉(zhuǎn)變?yōu)?2電機(jī)單獨(dú)變頻運(yùn)行狀態(tài)。接著 KM3 得電， 2電機(jī)接至變頻器輸出端，接通變頻器 FWD 端，變 頻器 BX端斷開， 2電機(jī)開始軟啟動(dòng)，運(yùn)行一段時(shí)間后，開啟 2泵閥門， 2水泵電機(jī)工作在變頻狀態(tài)。變