变频恒压供水系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)

变频恒压供水系统设计毕业设计论文(编辑修改稿)内容摘要：

入线，用于选通 8路模拟输入中的一路 ALE： 地址锁存 允许信号，输入，高电平有效。 START： A/D 转换启动脉冲输入端，输入一个正脉冲（至少100ns 宽）使其启 动 （脉冲上升沿使 0809 复位，下降沿启动 A/D转换）。 EOC： A/D 转换结束信号，输出，当 A/D 转换结束时，此端输出一个高电平（转换期间一直为低电平）。 OE： 数据输出 允许信号，输入，高电平有效。 当 A/D 转换结束时，此端输入一个高电平，才能打开输出三态门，输出数字量。 CLK：时钟脉冲输入端。 要求 时钟频率 不高于 640KHZ。 REF（ +）、 REF（ ）：基准电压。 长春工业大学人文信息学院毕业设计（论文） 14 Vcc：电源，单 极 +5V。 GND：地。 D/A 转换电路 DAC0832 是 8 分辨率的 D/A 转换集成芯片。 与微处理器完全兼容。 这个 DA 芯片以其价格低廉、接口简单、转换控制容易等优点，在单片机应用系统中得到广泛的应用。 D/A 转换器 由 8位输入锁存器、 8 位 DAC 寄存器、 8位 D/A 转换电路及转换控制电路构成。 引脚功 能 ： D0～ D7： 8 位数据输入线， TTL 电平，有效时间应大于 90ns(否则锁存器的数据会出错 )； ILE：数据锁存允许控制信号输入线，高电平有效； CS：片选信号输入线（选通数据锁存器），低电平有效 ； WR1：数据锁存器写选通输入线，负脉冲（脉宽应大于 500ns）有效。 由 ILE、 CS、 WR1 的逻辑组合产生 LE1，当 LE1 为高电平时，数据锁存器状态随输入数据线变换， LE1 的负跳变时将输入数据锁存； XFER：数据传输控制信号输入线，低电平有效，负脉冲（脉宽应大于 500ns）有效 ； WR2： DAC 寄存器选通输入线，负脉冲（脉宽应大于 500ns）有效。 由 WR XFER 的逻辑组合产生 LE2，当 LE2 为高电平时，DAC 寄存器的输出随寄存器的输入而变化， LE2 的负跳变时将数据锁存器的内容打入 DAC 寄存器并开始 D/A 转换 ； IOUT1：电流输出端 1，其值随 DAC 寄存器的内容线性变化； IOUT2：电流输出端 2，其值与 IOUT1 值之和为一常数； Rfb：反馈信号输入线，改变 Rfb 端外接电阻值可调整转换满量程精度； 长春工业大学人文信息学院毕业设计（论文） 15 Vcc：电源输入端， Vcc 的范围为 +5V～ +15V； UREF： 基准电压输入线， VREF 的范围为 10V～ +10V； AGND：模拟信号地 ； DGND：数字信号地。 DAC0832 的引脚电路如图 37 所示。 + 12VU7L M 358D07D16D25D34D416D515D614D713CS1DGND10W R 218W R 12X F E R17A G N D3I O U T 212I O U T 111R f b9Uref8VCC20I l e19D A C 0832U7D A C 0832V C CV C C 图 37 DAC0832 的引脚电路 光电隔离继电器驱动电路 固体继电器 (SSR) 是一种全部由电子元器件组成的新型无触点开关器件，具有高可靠性、长寿命、低噪音、开关速度快、抗干扰能力强、耐振动、耐冲击、防湿、 防潮、防腐蚀、能与 TTL 、CMOS 等逻辑电路兼容的优点，逐渐被越来越多的应用领域所接受。 本设计采用 PC817 作为 SSR 的光电隔离驱动电路，其电路接线图如图 38所示。 PC817 光电耦合器广泛用在 电脑终端机 ，可控硅系统设备，测量仪器，影印机，自动售票，家用电器，如风扇，加热器等电路之间的信号传输，使之前端与负载完全隔离，目的在于增加安全性，减小电路干扰，简化电路设计。 长春工业大学人文信息学院毕业设计（论文） 16 U9P C 81 7V C CD C IN1D C IN2I N 13I N 24I N 35O U T 16O U T 27O U T 38SSRJ3SSR123456J4C O N 6P 3. 5 图 38 光电隔离继电器驱动电路 变频器的选择 根据设 计要求，变频器采用欧姆龙公司的 3G3MV 变频器。 3G3MV 变频器是一种通用变频器，它具有丰富的指令功能，可进行 V/F 控制和无传感器的矢量控制，自身带有 RS485/422 通讯接口，可与上位机（如 PC 和 PLC）通讯。 变频器内部还带有浪涌电流控制回路等，具有完善的报警和保护功能。 其指令中的参数常数的复制和管理，均可通过操作器和远程进行设定，使用非常方便。 其变频器的接口电路如图 39 所示。 图 39 变频器接口电路 UVWRSTFRFC3 G 3 M VJ73 G 3 M V123J5C O N 3123J6C O N 3 IN长春工业大学人文信息学院毕业设计（论文） 17 压力传感器的选择 本设计采用 MIKP300 型扩散硅压力变送器， MIKP300 型采用扩散硅压力芯体作为敏感元件，内置处理电路将传感器毫伏信号转换成标准电压﹑电流﹑频率信 号输出， 可直接与计算机、控制仪表﹑显示仪表等相连。 可进行远距离信号传输。 其技术性能见表 31所示。 表 31 压力传感器技术性能 供 电电源 24VDC 输出信号 4～ 20mA、 1～ 5V、 0～ 10mA、 0～ 20mA、 0～ 5V、 RS485 量程范围 „ 0～ „ 100Mpa 补偿温度 10～ 70℃ 介质温度 40～ 125℃ 环境温度 40～ 85℃ 外壳防护 IP65 压力类型 表压 绝压 密封压 综合精度 、 、 级可选 零点温度漂移 177。 %FS/℃ 灵敏度温度漂移 177。 3%FS/℃ 过载压力 200%FS 长期稳定性 ≤ %FS/年 固有频率 5kHz～ 650kHz 其接口电路图 如 310 所示。 长春工业大学人文信息学院毕业设计（论文） 18 图 310 压力传感器接口图 显示器与键盘电路设计 显示器接口电路设计 本系统采用 LCD12864 液晶显示器进行 显示， LCD12364 与单片机采用串行通信的方式，这样能节约单片机 89C51 的 I/O 接口。 其显示器接口电路如图 311 所示。 图 311 显示器接口电路 键盘电路设计 本系统采 用独立式按键，键盘接口电路如图 312 所示，功能键有 S1确定键， S2 加数键， S3 减数键。 长春工业大学人文信息学院毕业设计（论文） 19 S1 确定键：该按键对键盘输入的数字进行确认，送往单片机。 S2 加数键：该键每按一次该键，从而进行加压力数值，改变当前的设定值。 S3 减数键：该键每按一次该键，从而进行减压力数值，改变当前的设定值。 S2S3S1R810kR910kR 1010kV C C 图 312 键盘接口电路 报警及电源电路 为了保证系统的安全运行，本设计采用了蜂鸣报警器，如图313 所示，报警控制信号由单片机 AT89S52 的 端输出加到三级管的基极。 当 端的输出信号发生 变化时，则三极管将交替的工作于截止、饱和状态，形成高低电平波。 从而使蜂鸣器发出声音 .同时 LED 灯闪烁。 U2B E L LQ180 5 0LEDR21kV C CR11KP1.2 图 313 报警电路 长春工业大学人文信息学院毕业设计（论文） 20 电源模块包含变压、整流、滤波和稳压四部分，其中稳压部分采用 LM7805 集成块，如图 314 所示。 而 DAC0832 的输出功放和 DAC0832 的 基准电压输入 用独立电源模块，其电源模块如图 315 所示，独立电源模块将 220V， 50Hz 市电转换为稳定的直流 12V 至 +12V 的双极性输出。 IN1GND2OUT3U 1 L M 7 8 0 5C2104C4104C11 0 0 0 U FC34 7 0 U FT19V~220~ 整流桥 OUT 5VB R I G E 1 图 314 电源电路 R9P O T 1 1 2 V+ 1 2 VL M 7 9 1 2L M 7 8 1 2C 1 20 .0 1 U FC80 .0 1 U FC 1 00 .0 1 u fC60 .0 1 u fC 1 14 7 0 u fC74 7 0 u fIN1 GND2OUT3U3IN1GND2OUT3U2C92 2 0 0 u fC52 2 0 0 u fB R I G E 2C o m p o n e n t _ 1220~T2T R A N S 1 图 315 独立电源电路 本章小结 本章介绍了恒压供水系统的硬件设计，用 protel 软件画出各个小回路，同时详细介绍各个回路的作用以及功能。 还介绍了单片机的功能。 长春工业大学人文信息学院毕业设计（论文） 21 第 4 章 变频恒压供水系统的软件设计 单片机变频恒压供水系统主流程图 初 始 化 系 统检 测 按 键倒 计 时倒 计 时 到 0原 始 参 数 设 置 参 数 存 入A / D 压 力 数 据 采 集查 询 报 警 信 号P I D 计 算 D / A 输 出等 待 定 时 复 位报 警 信 号处 理控 制 继 电 器输 出等 待 定 时 复 位NY开 始 图 41 系统的主程序流程图 长春工业大学人文信息学院毕业设计（论文） 22 主程序主要实现 :系统初始化、读取数据、键盘显示子程序的调用，控制继电器输出等功能。 系统的主程序流程图如 41 图。 A/D 子程序 A/D 转换采用定时转 换的方式，启动 A/D 后，用软件延时 2us，再读出转换结果，其流程图如图 42 所示。 开 始初 始 化1 . 写 入 通 道 好2 . 延 时 2 u s 后 等 待 E O C 变 高通 道 按 键 扫 描显 示 图 42 A/D 子程序流程图 中断服务程序 中断服务程序包含了除主程序之外的所有子程序的管理和应用，其程序流程图如图 43所示。 长春工业大学人文信息学院毕业设计（论文） 23 保 护 现 场 入 堆 栈恢 复 T1时 间 常 数检 测 实 际 压 力检 测 设 定 压 力继 电 器 控 制 子 程 序控 制 量 计 算 子 程 序恢 复 现 场开 中 断 和 定 时 器开 始结 束 图 43 中断服务程序流程图 继电器控制子程序 供水系统中，用两个水泵来工作，继电器控制子程序完成水泵 2 的运转和停止控制。 由于变频器的控制量与水泵 1的运转速度直接相关，因此 程序根据变频器的控制量大小就可以判断水泵1 的工作状态，如控制量为零，说明系统压力过高，水泵 1 经调至最低的转速，这是需要水泵 2 停止工作；如果控制量为最大值，说明系统压力过低，水泵 1 已经调至最高转速，这时需要水泵 2长春工业大学人文信息学院毕业设计（论文） 24 投入运行。 由于供水系统压力变化惯性较大，所以当控制量出现最大或者最小值后，需要延时一段时间，在延时阶段经过反复测量，如果控制量一直不变，再进行切换，系统多于 2台水泵时，切换原来相同。 其继电器控制子程序流程图如图 44所示。 开 始是 否 为 零延 时 时 间 到。 延 时 时 间 到。 关 闭 水 泵 2启 动 水 泵 2结 束是 否 为 最 大清 计 时 器 单 元YNYNNNYY 图 44 继电器控制子程序流程图。