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基于單片機(jī)的恒壓供水系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)-文庫吧資料

2024-11-18 02:48本頁面
  

【正文】 data0。 uchar codetab[]={0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09}。 sbit oe=P3^1。針對傳統(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),在這個畢業(yè)設(shè)計(jì)中有如下認(rèn)識; a. 在變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)中,單臺水泵工況的調(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。 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)部時鐘時,此二引腳用于外接石英晶體和微調(diào)電容;當(dāng)使用外部時鐘時,用于接外部時鐘脈沖信號。 RST 復(fù)位信號:當(dāng)輸入的信號連續(xù) 2個機(jī)器周期以上高電平時即為有效,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,這個腳是一直接低電平的。 擴(kuò)展外部 ROM:當(dāng)讀取內(nèi)部程序存儲器超過 0FFFH( 8051) 1FFFH( 8052)時自動讀取外部 ROM。 PORG 為編程脈沖的輸入 端:在 8051 單片機(jī)內(nèi)部有一個 4KB 或 8KB 的程序存儲器( 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,這個脈沖的輸入端口就是 PROG。 在沒有訪問外部存儲器期間, 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,允許地址鎖存信號,當(dāng)訪問外部存儲XXX 大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì) 15 器時, ALE 信號負(fù)跳變(即由正變負(fù))將 P0 口上低 8位地址信號送入鎖存器。 ALE/PROG 地址鎖存控制信號:在系統(tǒng)擴(kuò)展時, 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)時操作系統(tǒng):簡化了復(fù)雜的實(shí)時應(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,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 8 路模擬開關(guān)、一個地址鎖存譯碼器、一個 A/D 轉(zhuǎn)換器和一個三態(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 個點(diǎn)狀的發(fā)光二極管,因此數(shù)碼管就由 8 個 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時間。電路使用電阻電容產(chǎn)生 RC 定時電路,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 定時器復(fù)位電路 用 NE555 組成的硬件定時復(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 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,當(dāng)轉(zhuǎn)速在允許范圍內(nèi)降低時,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)時消耗的軸功率與 H1BQ1O 的面積成正比,運(yùn)行在 C點(diǎn)時消耗的軸功率與 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)速時是根據(jù)這一公式來實(shí)現(xiàn)無級調(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,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,當(dāng)用水量由 Qmax 下降到 Q1 時,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,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,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,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。 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)?
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