【正文】 圖 34 NE555定時電路及工作波形 第三章 變頻恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)硬件設(shè)計 17 5V 單片機 供電電源電路 如圖 35 所示電路為輸出電壓 +5V、輸出電流 的穩(wěn)壓電源。 220V 交流市電通過電源變壓器變換成交流低壓，再經(jīng)過橋式整流電路 D1～ D4 和濾波電容 C1 的整流和濾波，在固定式三端穩(wěn)壓器 LM7805 的 Vin 和 GND 兩端形成一個并不十分穩(wěn)定的直流電壓 (該電壓常常會因為市電電壓的波動或負載的變化等原因而發(fā)生變化 )。本穩(wěn)壓電源可作為 TTL 電路或單片機電路的電源。 圖 35 LM7805穩(wěn)壓電源 LED 數(shù)值顯示 D/A 數(shù)值采集 D/A 數(shù)值反饋 LED 數(shù)值顯示模塊 數(shù)碼管由 7 個發(fā)光二極管組成 ,行成一個日字形 ,它門可以共陰極 ,也可以共陽極 .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 .基本的半導(dǎo)體數(shù)碼管是由 7 個條狀的發(fā)光二極管（ LED）按圖 1 所示排列而成的，可實現(xiàn)數(shù)字 0～ 9及少量字符的顯示。 18 電子科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 圖 36 共陰數(shù)碼管引腳圖 圖 37 數(shù)碼管封裝 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動電路來驅(qū)動數(shù)碼管的各個段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字，因此根據(jù)數(shù)碼管的驅(qū)動方式的不同，可以分為靜態(tài)式和動態(tài)式兩類 ① 動態(tài)顯示驅(qū)動：數(shù)碼管動態(tài)顯示接口是單片機中應(yīng)用最為廣泛的一種示 方式之一，動態(tài)驅(qū)動是將所有數(shù)碼管的 8 個顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另外為每個數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨立的 I/O 線控制，當單片機輸出字形碼時，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，第三章 變頻恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)硬件設(shè)計 19 但究竟是那個數(shù)碼管會顯示出字形，取決于單片機對位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開，該位就顯示出字形，沒有選通的數(shù)碼管就不會亮。在輪流顯示過程中，每位數(shù)碼管的點亮?xí)r間為 1～ 2ms，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管的余輝效應(yīng)，盡管實際上各位數(shù)碼管并非同時點亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會有閃爍感 ，動態(tài)顯示的效果和靜態(tài)顯示是一樣的，能夠節(jié)省大量的 I/O 端口，而且功耗更低。靜態(tài)驅(qū)動是指每個數(shù)碼管的每一個段碼都由一個單片機的 I/O 端口進行驅(qū)動，或者使用如 BCD 碼二 十進制譯碼器譯碼進行驅(qū)動。 它 由一個 8 路模擬 開關(guān)、 一個 地 20 電子科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 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（見圖 1） 。 三態(tài)輸出鎖 器 用 于 鎖存 A/D 轉(zhuǎn)換 完 的數(shù) 字 量， 當 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)。 地址輸入和控制線： 4 條。 當 ALE 線為高 電 平 時， 地址鎖存與譯碼 器 將 A， B， C 三條地址線 的 地址信號進行鎖存 ， 經(jīng)譯碼后 被 選 中的通 道的模擬量 進 轉(zhuǎn)換器 進行 轉(zhuǎn)換。通 道選 擇表 如 圖 表 310 所 示 。 當 ST 上跳沿 時，所 有 內(nèi) 部 寄 存 器 清零 ； 下 跳沿 時， 開 始進行 A/D 轉(zhuǎn)換 ； 在轉(zhuǎn)換 期間 ， ST 應(yīng)保持 低 電 平 。 當 EOC 為高 電 平 時， 表明 轉(zhuǎn)換 結(jié)束 ； 否 則 ， 表明正 在 進行 A/D 轉(zhuǎn)換。 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) 。 CLK為 時 鐘 輸入信號線 。 3. ADC0809 應(yīng)用說明 （ 1） ． ADC0809 內(nèi) 部帶 有輸出鎖存 器，可以 與 AT89S51 單片機直接 相連 。 （ 3） ． 送 要 轉(zhuǎn)換的 哪 一通 道 的 地址 到 A， B， C 端 口 上 。 （ 5） ． 是 否 轉(zhuǎn)換 完 畢 ，我們 根 據(jù) EOC 信號 來 判斷 。 4. 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AT89S51 及 顯示 用 數(shù) 碼 管 組成 。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?電 平 來 輸出 轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)。 AT89S51 的 輸出 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 。 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)。 圖 312 光耦隔離式 D/A 第三章 變頻恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)硬件設(shè)計 23 這里運用到了脈寬調(diào)制 (PWM)的方法來控制電壓模擬量， 脈寬調(diào)制 (PWM)是利用微處理器的數(shù)字輸出來對模擬電路進行控制的一種非常有效的技術(shù)，廣泛應(yīng)用在從測量、通信到功率控制與變換的許多領(lǐng)域中。通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調(diào)制用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。電壓或電流源是以一種通 (ON)或斷 (OFF)的重復(fù)脈沖序列被加到模擬負載上去的。只要帶寬足夠，任何模擬值都可以使用 PWM 進行編碼。（ a）是一個占空比為 10%的 PWM 輸出，即在信號周期中， 10％的時間通，其余 90％的時間斷。這三種 PWM 輸出編碼的分別是強度為滿度值的 10%、 50%和 90%的三種不同模擬信號值。 第四章 變頻恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)軟件設(shè)計 25 第四章 變頻恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)軟件設(shè)計 變頻恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)軟件設(shè)計總體說明 系統(tǒng)軟件程序由主程序，定時中斷顯示和頻率輸出子程序組成。系統(tǒng)采用了定時復(fù)位軟件設(shè)計方案（ 1 秒鐘復(fù)位一次），以消除程序運行時的死機現(xiàn)象。 8051 系列單片的編程語言 51 單片機在有四種語言支持，即匯編、 PL/MC、 C 和 BASIC。 C 語言結(jié)構(gòu)是以括號 {}而不是以字和特殊符號表示的語言。與匯編語言相比， C 語言有很多優(yōu)點。要求使用浮點和啟用函數(shù)時，只有具備匯編編程經(jīng)驗，才能避免生成龐大的、效率低的程序，所有現(xiàn)在所有的對速度要求高的內(nèi)核程序都是用匯編編寫完成的。 （ 2） IAR: 瑞典的 IAR 是支持分體切換的編譯器。它支持浮點或長整數(shù)、重入和遞推。 編譯器的算法技術(shù)支持（ float 和 long）很重要 。 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、鏈接和定位目標文件及庫，創(chuàng)建 HEX 文件以及調(diào)試目標程序。它將項目管理、源代碼編輯和程序調(diào)試等組合在一個強大功能的環(huán)境中。 （ 3） AX51 宏匯編器：從 8051 匯編源代碼產(chǎn)生可重定位的目標模塊。 （ 5） LIB51 庫管理器：從目標模塊生成鏈接器可以使用的庫文件。 （ 7） RTX51 實時操作系統(tǒng)：簡化了復(fù)雜的實時應(yīng)用軟件項目的設(shè)計 。單片機是 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。 引腳功能： MCS51 是標準的 40 引腳雙列直插式集成電路芯片，引腳分布請參照 單片機引腳圖： l ~ P0 口 8 位雙向口線（在引腳的 39~32 號端子）。 l ~ P2 口 8 位雙向口線（在引腳的 21~28 號端子）。 P0 口有三個功能： 外部擴展存儲器時，當做數(shù)據(jù)總線（如圖 1 中的 D0~D7 為數(shù)據(jù)總線接口） 外部擴展存儲器時，當作地址總線（如圖 1 中的 A0~A7 為地址總線接口） 不擴展時，可做一般的 I/O 使用，但內(nèi)部無上拉電阻，作為輸入或輸出時應(yīng)在外部接上拉電阻。 P2 口有兩個功能： 擴展外部存儲器時，當作地址總線使用； 做一般 I/O 口使用，其內(nèi)部有上拉電阻。 有內(nèi)部 EPROM 的單片機芯片（例如 8751），為寫入程序需提供專門的編程脈沖和編程電源，這些信號也是由信號引腳的形式提供的， 即：編程脈沖： 30 腳（ ALE/PROG） 編程電壓（ 25V）： 31 腳（ EA/Vpp） 接觸過工業(yè)設(shè)備的兄弟可能會看到有些印刷線路板上會有一個電池，這個電池是干什么用的呢？這就是單片機的備用電源，當外接電源下降到下限值時，備用電源就會經(jīng)第二功能的方式由第 9 腳（即 RST/VPD）引入，以保護內(nèi)部 RAM 28 電子科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 中的信息不會丟失。 ALE/PROG 地址鎖存控制信號 ：在系統(tǒng)擴展時， ALE 用于控制把 P0 口的輸出低 8 位地址送鎖存器鎖存起來，以實現(xiàn)低位地址和數(shù)據(jù)的隔離。 ALE 有可能是高電平也有可能是低電平，當 ALE 是高電平時，允許地址鎖存信號，當訪問外部存儲器時， ALE 信號負跳變（ 即由正變負）將 P0 口上低8 位地址信號送入鎖存器。 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），當訪問外部存儲器以 1/12 振蕩周期輸出（ 12 分頻）。 PORG 為編程脈沖的輸入端：在 8051 單片機內(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，那么我們是怎樣把編寫好的程序存入進這個 ROM中的呢？實際上是通過編程脈沖輸入才能寫進去的，這個脈沖的輸入端口就是 PROG。 內(nèi)部 ROM 讀取時， PSEN 不動作； 外部 ROM 讀取時，在每個機器周期會動作兩次； 外部 RAM 讀取時，兩個 PSEN 脈沖被跳過不會輸出； 外接 ROM 時，與 ROM 的 OE 腳相接。 接低電平時： CPU 讀取外部程序存儲器（ ROM）。 8051 寫內(nèi)部 EPROM 時，利用此腳輸入 21V 的燒寫電壓。 XTAL1 和 XTAL2 外接晶振引腳。 VCC：電源 +5V 輸入 VSS： GND 接地。另 PIC 的 8 位單片機前幾年是世界上出貨量最大的單片機，飛思卡爾的單片機緊隨其后。常用于手機、路由器等等。它是專門用來計算數(shù)字信號的。比如說一般 32 位的 DSP 能在一個指令周期內(nèi)運算完一個 32 位數(shù)乘 32 位數(shù)積再加一個 32 位數(shù)。 30 電子科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 軟件的設(shè)計 程序設(shè)計圖 （ 1）主程序框圖 圖 41 主程序流程圖 第四章 變頻恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)軟件設(shè)計 31 （ 2）繼電器控制子程序 圖 42 繼電器控制流程圖 32 電子科技大學(xué)學(xué)士學(xué)位畢業(yè)論文 （ 3） A/D 子程序 圖 43 A/D子程序流程圖 （ 4） PID 控制子程序 圖 44 PID計算子程序流程圖 第四章 變頻恒壓調(diào)速供水系統(tǒng)軟件設(shè)計 33 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)計了一套一拖多的控制系統(tǒng)，在這個畢業(yè)設(shè)計中有如下認識； ，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，來改變電機的轉(zhuǎn)速 n，從而改變水泵性能曲線得以實現(xiàn)的，分析水泵工況點激流調(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)速實現(xiàn)恒壓供水，當轉(zhuǎn)速降低時。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行。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)計提供了依據(jù)。在王老師的指導(dǎo)過程中，不僅我的思想觀念煥然一新，也改善了我的思考方式，解決了一個又一個難題。在此祝福老師合家歡樂，一生平安。感謝老師在這半年的畢業(yè)設(shè)計中對我的幫助和鼓勵 !同時感謝同組同學(xué)在我的畢業(yè)設(shè)計過程其中對我莫大的鼓勵