【正文】 IN 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 08 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(shí)間為 100μs 4）單個(gè)＋ 5V電源供電 5）模擬輸入電壓范圍 0～＋ 5V，不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。 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(dāng) ILE=“ 1”，CS和 WR1端接負(fù)脈沖信號(hào)，即可完成一次轉(zhuǎn)換。圖中的 RFB是片內(nèi)電阻，為外部運(yùn)放提供反饋電阻，用以輸出適當(dāng)電壓。同樣。 LE是寄存器鎖存命令，當(dāng) LE=“ 1”時(shí)，寄存器的輸出隨輸入變化；當(dāng) LE=“ 0”時(shí)，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(hào)接地點(diǎn)。 +5V～ +15V，最佳用 +15V。 10V范圍，芯片用于四象限乘時(shí)，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(yùn)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(gè) DAC0832同時(shí)輸出時(shí)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(jì)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(jī)其標(biāo)稱功率 P=，額定電流 IN=，對(duì)于三菱公司的 FR500系列變頻器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格型號(hào)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(chǎng)合，則必須采用有反饋的矢量控制方式。 ，但對(duì)于負(fù)荷變化時(shí)其轉(zhuǎn)距仍然隨負(fù)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(fù)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(xiàng)，變頻器生產(chǎn)廠家由本國或本公司生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)電動(dòng)機(jī)給出，或隨變頻器輸出電壓而降低，都很難確切表達(dá)變頻器的能力。對(duì)于要求精度高、動(dòng)態(tài)性能好、響應(yīng)快的生產(chǎn)機(jī)械（如造紙機(jī)械、軋鋼機(jī)等），應(yīng)采用矢量控制高功能型通用變頻器 。因?yàn)檫@種變頻器低速轉(zhuǎn)矩大，靜態(tài)機(jī)械特性硬度大，不怕負(fù)載沖擊，具有挖土機(jī)特性。對(duì)于風(fēng)機(jī)、泵類等平方轉(zhuǎn)矩，低速下負(fù)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(hù)結(jié)構(gòu)（ JEM 1030） 封閉型（ IP20 NEMA1）（注 6） 冷卻方式 自冷 強(qiáng)制風(fēng)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(shí)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(diǎn)、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 12 W 0 6 G220V50HZR10 .2 2 kR20 .2 kD1Q1VI1VO3GND2C12 2 0 0 u FC20 .3 3 u FC30 .1 u 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(kuò)展電流電路，擴(kuò)展的輸出電流取決于外接功率管的電流負(fù)載量，電路中的 R1是 VT的偏置電阻，為 VT1提壓導(dǎo)通時(shí)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(fù)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(shí) 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(kuò)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(jì)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(dòng)機(jī)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(dòng)因?yàn)楣碴枠O接 +5V，而共陰接地，所以位的驅(qū)動(dòng)不要考慮。本次設(shè)計(jì)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(dòng)態(tài)顯示兩種，因此在選擇 LED驅(qū)動(dòng)時(shí)，一定要先確定顯示方式。這包括人對(duì)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(yùn)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 0DA C SV RE F8G ND3V C C20CS1W R 12DI 34DI 25DI 16DI 07RF B9G ND10I O UT 111I O UT 212DI 713DI 614DI 515DI 416X F E R17W R 218I L E ( B Y 1 /B Y 2 )19U 1 2DA C08 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(yùn)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(jì)算機(jī)、數(shù)字通訊等數(shù)字系統(tǒng)是處理數(shù)字信號(hào)的電路系統(tǒng)。 【增一鍵】鍵功能： +1，與【設(shè)置鍵】鍵配合對(duì)壓力進(jìn)行調(diào)整，【加一鍵】鍵每按下一次則進(jìn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行 +1操作。 如圖 34所示，電路由 4個(gè)按鍵和 4個(gè)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(gè)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(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換后進(jìn)入單片機(jī)，顯示出當(dāng)前的水壓。依據(jù)本次的設(shè)計(jì)要求我們大體分析在自動(dòng)部分需要4個(gè)按鍵，因此我們選擇獨(dú)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(shí)， 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(jī)復(fù)位。 只要 RST保持高電平，則單片機(jī)就循環(huán)復(fù)位。 RESETR110 kC310 p F 圖 33 復(fù)位電路 單片機(jī)的復(fù)位都是靠外部電路實(shí)現(xiàn)的，在時(shí)鐘電路工作后，只要在單片機(jī)的 RST引腳上出現(xiàn) 24個(gè)時(shí)鐘振蕩脈沖以上的高電平，單片機(jī)便實(shí)現(xiàn)初始化狀態(tài)復(fù)位。在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)工作時(shí)，除了進(jìn)入系統(tǒng)正常的初始化之外，當(dāng)由于程序運(yùn)行出錯(cuò)或操作錯(cuò)誤使系統(tǒng)處于死鎖狀態(tài)時(shí)，為擺脫困境，也需按復(fù)位鍵以重新啟動(dòng)。單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞，直接影響到整個(gè)系統(tǒng)工 第 頁 9 作的可靠性。復(fù)位信號(hào)是高電平有效的持續(xù)時(shí)間應(yīng)為 2個(gè)機(jī)器周期以上。其結(jié)果只是機(jī)器周期時(shí)間不同，影響記數(shù)器的記數(shù)初值和運(yùn)算速度。電路中電容 C1和 C2對(duì)振蕩頻率有微調(diào)作用，通常的取值范圍 30177。在單片機(jī)的XTAL1和 XTAL2兩個(gè)引腳間，接一只晶振及兩只電容就構(gòu)成了單片機(jī)的時(shí)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(gè)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(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。 X1是接外部晶體管的一個(gè)引腳。 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)及與器件選擇 X1CRY S T A LC12 0 p FC22 0 p F 圖 32 時(shí)鐘電路 時(shí)鐘電路用于產(chǎn)生單片機(jī)工作所需要的時(shí)鐘信號(hào)，單片機(jī)本身就是一個(gè)復(fù)雜的同步時(shí)序電路 ，為了保證同步工作方式的實(shí)現(xiàn)，電路應(yīng)在惟一的時(shí)鐘信號(hào)控制下嚴(yán)格地按時(shí)序進(jìn)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(duì)溫度很敏感，在具體的應(yīng)用電路中要采用溫度補(bǔ)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(dá)幾十毫伏至二百多毫伏，有時(shí)不需要放大就可直接測(cè)量。一般壓阻式傳感器是在硅膜片上做成四個(gè)等值的電阻的應(yīng)變?cè)?，?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(cè)量模塊 3142U6傳感器R2D7DI O DED8DI O DE R3 Q3R40 .8 2 kD9DI O DER5R6R7R85 .1 kR95 .1 kR 1 05 1 kR 1 12kR 1 2R 1 31 0 k 圖 31 水管壓力測(cè)量電路 要測(cè)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(jì) 本系統(tǒng)主要分為 9個(gè)單元模塊，它們分別是：水管壓力測(cè)量模塊、時(shí)鐘模塊、復(fù)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(shí)現(xiàn)起來比較簡單，并且系統(tǒng)價(jià)格相對(duì)來說也比較便宜，所以本次設(shè)計(jì)將采用方案二。這樣不但減小了電動(dòng)機(jī)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(hào)（ 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(jià)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(gè)缺點(diǎn)。使其工作時(shí)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(xiàng)中選擇合適的 PID參數(shù)，再經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試校 第 頁 6 正，設(shè)備才可以正常運(yùn)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(qiáng)一些，但是價(jià)格比通用變頻器卻要高很多。當(dāng)實(shí)際管道壓力小于給定壓力時(shí)，變頻器輸出頻率升高，電機(jī)轉(zhuǎn)速加快，管道壓力升高；反之，頻率降低，電機(jī)轉(zhuǎn)速減小，管道壓力降低。 該變頻恒壓供水控制器以單片機(jī)為核心，在水泵的出水管道上安裝一個(gè)壓力傳感器，用于檢測(cè)管道壓力，并把出口壓力變成 05V 的模擬信號(hào)，送到單片機(jī)系統(tǒng)的 A/D轉(zhuǎn)換輸