基于單片機(jī)的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)（附原理圖、程序清單及外文翻譯）

PAGE基于單片機(jī)的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)是在深入研究當(dāng)前多種恒壓供水方案的基礎(chǔ)上，創(chuàng)造性地提出“定頻副電機(jī)+變頻主電機(jī)+低端MCU”的低成本高效能恒壓供水方案。設(shè)計(jì)通過(guò)控制變頻器的輸出頻率從而自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)(PID)，使供水系統(tǒng)自動(dòng)恒穩(wěn)于設(shè)定的壓力值。用戶可以自行設(shè)定水管中的水壓，低功耗低噪音高性能高壽命的特點(diǎn)使得本設(shè)計(jì)在同類產(chǎn)品中脫穎而出。使用KeilC和Proteus等先進(jìn)EDA軟件進(jìn)行了高效率地設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)和仿真驗(yàn)證。關(guān)鍵詞：恒壓，高效率，水泵轉(zhuǎn)速,變頻器目錄1 前言 11.1 設(shè)計(jì)背景 11.2 設(shè)計(jì)目標(biāo) 21.3 實(shí)施計(jì)劃 22 總體方案設(shè)計(jì) 32.1 方案比較 32.1.1 方案一 32.1.2 方案二 32.1.3 方案三 42.2 方案論證 52.3 方案選擇 63 單元模塊設(shè)計(jì) 73.1 各單元模塊功能介紹及電路設(shè)計(jì) 73.1.1 水管壓力測(cè)量模塊 73.1.2 時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)及與器件選擇 83.1.3 復(fù)位電路的設(shè)計(jì) 83.1.4 按鍵接口模塊設(shè)計(jì) 93.1.5 A/D轉(zhuǎn)換模塊 103.1.6 D/A轉(zhuǎn)換模塊 113.1.7 顯示模塊設(shè)計(jì) 123.1.8 電機(jī)控制設(shè)計(jì) 123.1.9 穩(wěn)壓電源模塊 133.2 特殊器件的介紹 143.2.1 變頻器介紹 143.2.2 DAC0832介紹 163.2.3 ADC0809介紹 173.2.4 74LS245介紹 203.2.5 單片機(jī)AT89C51 213.3 各單元模塊的聯(lián)接 234 軟件設(shè)計(jì) 244.1 軟件設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)所用工具 244.2 主程序流程圖 244.2.1 T0中斷服務(wù)程序 254.2.2 獨(dú)立按鍵程序設(shè)計(jì) 284.2.3 LED動(dòng)態(tài)顯示程序模塊的設(shè)計(jì) 305 系統(tǒng)調(diào)試 325.1 Proteus仿真軟件介紹 325.2 軟件調(diào)試 355.2.1 水管壓力顯示的仿真 355.2.2 恒壓值的仿真 386 結(jié)論 407 總結(jié)與體會(huì) 418 謝辭 429 參考文獻(xiàn) 43附1系統(tǒng)的原理電路圖 44附2系統(tǒng)的相關(guān)程序 45附3外文文獻(xiàn)翻譯-譯文 53附4外文文獻(xiàn)翻譯-原文 59PAGE81第頁(yè)前言近年來(lái)，隨著居民區(qū)的不斷擴(kuò)建與改造，樓房層數(shù)的不斷加高，我國(guó)居民用水難問(wèn)題越來(lái)越突出，特別是高層建筑居民，原有的自來(lái)水管網(wǎng)的壓力出現(xiàn)不足，大部分地區(qū)普遍存在著用水高峰期高層供不上水，高層居民經(jīng)常出現(xiàn)用水難問(wèn)題，給生活帶來(lái)極大不便。這種用水難問(wèn)題在大城市表現(xiàn)尤為突出。針對(duì)上述問(wèn)題，本文研制了變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)，該系統(tǒng)是以管網(wǎng)水壓為設(shè)定參數(shù)，通過(guò)控制變頻器的輸出頻率從而自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)(PID)，使供水系統(tǒng)自動(dòng)恒穩(wěn)于設(shè)定的壓力值。即用水量增加時(shí)，頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速加快，供水量相應(yīng)增大，當(dāng)用水量超過(guò)一臺(tái)泵的供水量時(shí)，通過(guò)控制器加泵；用水量減少時(shí)，頻率降低，水泵轉(zhuǎn)速減慢，供水量相應(yīng)減小。也就是根據(jù)用水量的大小，由供水控制器控制水泵數(shù)量以及變頻器對(duì)水泵的調(diào)速，來(lái)實(shí)現(xiàn)恒壓供水。同時(shí)達(dá)到供水效率的目的“用多少水，供多少水”。采用該供水系統(tǒng)不需建造高位水箱，水塔,水質(zhì)無(wú)二次污染，是一種理想的現(xiàn)代化建筑供水方案。此外，恒壓供水系統(tǒng)對(duì)于某些上業(yè)或特殊用戶是非常重要的。例如在某些生產(chǎn)過(guò)程中，若自來(lái)水供水因故壓力不足或短時(shí)斷水，可能影響產(chǎn)品質(zhì)量，嚴(yán)重時(shí)使產(chǎn)品報(bào)廢和設(shè)備損壞。又如發(fā)生火災(zāi)時(shí)，若供水壓力不足或無(wú)水供應(yīng)，不能迅速滅火，可能引起重大經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。所以，某些用水區(qū)采用恒壓供水系統(tǒng)，具有較大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)意義。設(shè)計(jì)背景隨著居民區(qū)的不斷擴(kuò)建與改造，樓房層數(shù)的不斷加高，我國(guó)居民用水難問(wèn)題越來(lái)越突出，特別是高層建筑居民，原有的自來(lái)水管網(wǎng)的壓力出現(xiàn)不足，大部分地區(qū)普遍存在著用水高峰期高層供不上水，高層居民經(jīng)常出現(xiàn)用水難問(wèn)題，給生活帶來(lái)極大不便。這種用水難問(wèn)題在大城市表現(xiàn)尤為突出。由于能源的問(wèn)題不得不改變以往的供水方案，來(lái)改變?cè)诠┧械哪茉蠢速M(fèi)問(wèn)題，在國(guó)內(nèi)外已有很多關(guān)于很壓供水的研究，其中主要由兩種，一是基于單片機(jī)加通用變頻器的恒壓供水，一是基于PLC加專用變頻器的恒壓供水，兩種各有自己的特點(diǎn)，第一種價(jià)格便宜，通用性強(qiáng)，易于操作，不需專業(yè)人員就能操作，而后者價(jià)格高，對(duì)專業(yè)知識(shí)要求高，非專業(yè)人員不易操作，但是其抗干擾能力強(qiáng)，在市場(chǎng)上也有很大的應(yīng)用，但是大多數(shù)人需要一個(gè)即便宜又容易操作的恒壓供水系統(tǒng)，本設(shè)計(jì)就利用單片機(jī)和通用變頻器來(lái)設(shè)計(jì)此恒壓供水系統(tǒng)，并通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的優(yōu)化來(lái)消除此系統(tǒng)的缺點(diǎn)，也就是來(lái)提高單片機(jī)系統(tǒng)的抗干擾能力，來(lái)體現(xiàn)其通用性強(qiáng)，易于操作的優(yōu)點(diǎn)。設(shè)計(jì)目標(biāo)該系統(tǒng)主要以單片機(jī)為主控模塊，通過(guò)控制變頻器的輸出頻率從而自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵電機(jī)的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)水壓的閉環(huán)調(diào)節(jié)，使供水系統(tǒng)自動(dòng)恒穩(wěn)于設(shè)定的壓力值，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。即用水量增加時(shí)，頻率升高，水泵轉(zhuǎn)速加快，供水量相應(yīng)增大；用水量減少時(shí)，頻率降低，水泵轉(zhuǎn)速減慢，供水量相應(yīng)減小。采用該供水系統(tǒng)不需建造高位水箱或水塔，水質(zhì)無(wú)二次污染，是一種理想的現(xiàn)代化建筑供水方案。本次設(shè)計(jì)的預(yù)期目標(biāo)是：完成系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)，并繪制出相應(yīng)的原理電路圖；完成所需控制軟件的流程設(shè)計(jì)和編程任務(wù)。實(shí)施計(jì)劃3月下旬至4月初，查閱和收集文獻(xiàn)資料；4月初至4月中旬，提出設(shè)計(jì)方案，并對(duì)方案進(jìn)行比較和論證，選出最佳方案；4月中旬至5月初，完成硬件電路設(shè)計(jì)；5月初月至五月中旬完成相關(guān)軟件編程；5月中旬至5月底進(jìn)行系統(tǒng)的模擬測(cè)試；6月上旬撰寫(xiě)設(shè)計(jì)報(bào)告，并準(zhǔn)備畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯。

總體方案設(shè)計(jì)通過(guò)查閱大量相關(guān)技術(shù)資料，并結(jié)合自己的實(shí)際知識(shí)，我主要提出了三種技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能。下面我將首先對(duì)這三種方案的組成框圖和實(shí)現(xiàn)原理分別進(jìn)行說(shuō)明，并分析比較它們的特點(diǎn)，然后闡述我最終選擇方案的原因。方案比較方案一單單片機(jī)開(kāi)關(guān)A/D轉(zhuǎn)換恒速泵壓機(jī)變頻泵壓機(jī)D/A轉(zhuǎn)換壓力傳感器管網(wǎng)水壓圖2-1方案一的原理框圖方案一系統(tǒng)由泵機(jī)和可變頻網(wǎng)絡(luò)組成。如圖2-1所示，以80C196為核心構(gòu)成控制器，將設(shè)定值與壓力反饋值進(jìn)行PID運(yùn)算。系統(tǒng)通過(guò)壓力傳感器將電器部分與泵組聯(lián)系起來(lái)，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。方案二方案二系統(tǒng)由變頻器、控制器、傳感器、主副兩個(gè)水泵電機(jī)及相關(guān)電氣控制設(shè)備集成而成，是一種具有變頻調(diào)速和全自動(dòng)閉環(huán)控制功能的機(jī)電一體化智能設(shè)備。它可同時(shí)對(duì)二臺(tái)三相380/50Hz,異步電動(dòng)機(jī)行變頻調(diào)速和閉環(huán)控制，其系統(tǒng)組成示意圖如圖2-2所示。從下圖中我們可以看到，自動(dòng)恒壓供水控制系統(tǒng)的基本控制策略是：采用電動(dòng)機(jī)調(diào)速裝置與供水控制器構(gòu)成控制系統(tǒng)，進(jìn)行優(yōu)化控制泵組的調(diào)速運(yùn)行，并自動(dòng)調(diào)整泵組的運(yùn)行臺(tái)數(shù)，完成供水壓力的閉環(huán)控制，在管網(wǎng)流量變化時(shí)達(dá)到穩(wěn)定供水壓力和節(jié)約電能的目的。4位LED顯示4位LED顯示上位機(jī)通信四位獨(dú)立式鍵盤(pán)AT89C51變頻器M2（工頻）A/D轉(zhuǎn)換D/A輸出壓力傳感器M1（變頻）圖2-2方案二的原理框圖調(diào)節(jié)水壓專用變頻器水泵電機(jī)管道壓力傳感器壓力給定調(diào)節(jié)水壓專用變頻器水泵電機(jī)管道壓力傳感器壓力給定圖2-3方案三的原理框圖系統(tǒng)由專用變頻器、壓力傳感器、水泵等組成。如圖2-3。專用變頻器就是指有內(nèi)置PID功能的變頻器。隨著電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展變頻器的功能也越來(lái)越強(qiáng)。充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能，對(duì)變頻調(diào)速恒壓供水設(shè)備進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)。國(guó)外不少生產(chǎn)廠家近年來(lái)紛紛推出了一系列新型產(chǎn)品。如ABB公司的ACS600,ACS400系列產(chǎn)品，富士公司的G11S/P11S系列產(chǎn)品。這些產(chǎn)品將PID調(diào)節(jié)器以及簡(jiǎn)易可編程控制器的功能都綜合進(jìn)變頻器內(nèi)，形成了帶有各種應(yīng)用的新型變頻器。方案論證方案一的工作流程是80C196為核心構(gòu)成控制器，將設(shè)定值與壓力反饋值進(jìn)行PID運(yùn)算。系統(tǒng)通過(guò)壓力傳感器將電器部分與泵組聯(lián)系起來(lái)，構(gòu)成閉環(huán)系統(tǒng)。運(yùn)算結(jié)果以0-10v的電壓信號(hào)輸給變頻器，實(shí)現(xiàn)恒壓供水。方案二整個(gè)系統(tǒng)的具體工作流程為：系統(tǒng)通過(guò)安裝在出水總管上的壓力傳感器，將供水管網(wǎng)的非電量信號(hào)(動(dòng)態(tài)壓力)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，輸入至供水控制器的輸入模塊，信號(hào)經(jīng)單片機(jī)運(yùn)算處理后與設(shè)定的信號(hào)進(jìn)行比較運(yùn)算，得出偏差值，再經(jīng)過(guò)PID處理得出最佳的運(yùn)行工況參數(shù)，并將其轉(zhuǎn)換成模擬信號(hào)，由系統(tǒng)的輸出部分輸出變頻器的頻率設(shè)定值至變頻調(diào)速器，變頻調(diào)速器控制水泵的轉(zhuǎn)數(shù)來(lái)調(diào)節(jié)管網(wǎng)內(nèi)的實(shí)際壓力值趨向于設(shè)定壓力值，從而實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制的恒壓供水。對(duì)于多臺(tái)泵調(diào)速的方式，控制器控制泵站投運(yùn)水泵的臺(tái)數(shù)及變量泵的運(yùn)行工況，并實(shí)現(xiàn)對(duì)每臺(tái)水泵根據(jù)CPU指令實(shí)施軟啟動(dòng)、軟切換及變頻運(yùn)行。系統(tǒng)通過(guò)計(jì)算判定目前是否己達(dá)到設(shè)定壓力，決定是否增加(投入)或減少(撤出)水泵。即：當(dāng)一臺(tái)水泵工作頻率達(dá)到最高頻率時(shí)，若管網(wǎng)水壓仍達(dá)不到預(yù)設(shè)水壓，則將啟動(dòng)令一臺(tái)工頻泵運(yùn)行，（此設(shè)計(jì)只用兩臺(tái)電機(jī)且功率達(dá)到設(shè)計(jì)要）此后，往復(fù)工作，直至滿足設(shè)定壓力要求為止。反之，若管網(wǎng)水壓大于預(yù)設(shè)水壓，控制器控制變頻器頻率降低，使變頻泵轉(zhuǎn)速降低，當(dāng)頻率低于下限時(shí)自動(dòng)切掉一臺(tái)工頻泵或此變頻泵，始終使管網(wǎng)水壓保待恒定。總之，系統(tǒng)可根據(jù)用戶用水量的變化，自動(dòng)確定泵組的水泵的循壞運(yùn)行，以提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性及供水的質(zhì)量。系統(tǒng)系統(tǒng)由變頻器、控制器、傳感器、主副兩個(gè)水泵電機(jī)及相關(guān)電氣控制設(shè)備集成而成。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0--5V的模擬信號(hào)，送到單片機(jī)系統(tǒng)的A/D轉(zhuǎn)換輸入端，再經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換變成相應(yīng)的數(shù)字信號(hào)，送入單片機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。單片機(jī)經(jīng)運(yùn)算后與設(shè)定的壓力進(jìn)行比較，得出偏差值，再經(jīng)PID調(diào)節(jié)得出控制參數(shù)，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換變成0—5V的模擬信號(hào)，送入變頻器中，以控制其輸出頻率的大小，以此改變水泵的電機(jī)轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到控制管道壓力的目的。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。其變過(guò)程可以表示如下：檢測(cè)壓力（下降）――控制器輸出（上升）――變頻器頻率（上升）――電機(jī)轉(zhuǎn)速（上升），反之相反，最終達(dá)到恒壓。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。此種類型供水設(shè)備的花費(fèi)不光體現(xiàn)在變頻器上，還體現(xiàn)在PLC上，市場(chǎng)上PLC的價(jià)格也要高于單片機(jī)的價(jià)格。使其工作時(shí)需要專業(yè)人員通過(guò)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(guò)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試校正，設(shè)備才可以正常運(yùn)行。整個(gè)操作過(guò)程都必須有專業(yè)人員的界入。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)。綜上所述，其有下面兩個(gè)缺點(diǎn)。1．價(jià)格比較昂貴，不適合小型用戶的使用。2．調(diào)試不方便，需要專業(yè)人事到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)試，這也增加了人力的投入資本。方案選擇方案二采用壓力傳感器反饋電壓信號(hào)（0-5V）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)。其輸出頻率的大小由作用MCU處理器控制，使電機(jī)的轉(zhuǎn)速自動(dòng)增加或降低；當(dāng)變頻主電機(jī)由變頻器拖動(dòng)運(yùn)行至最大頻率，壓力如還不能達(dá)到設(shè)定的壓力值，則MCU自動(dòng)啟動(dòng)定頻副電機(jī)，以期保持供水壓力恒定。這樣不但減小了電動(dòng)機(jī)的無(wú)功功率，而且提高了水泵的工作效率，節(jié)約了能源。采用變頻控制方式；其操作方便，無(wú)須手動(dòng)調(diào)節(jié)進(jìn)水閥門；啟動(dòng)噪音低，由于啟動(dòng)電流很小，減小了對(duì)電網(wǎng)的沖擊，保護(hù)了用電設(shè)備。而且其系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，并且系統(tǒng)價(jià)格相對(duì)來(lái)說(shuō)也比較便宜，所以本次設(shè)計(jì)將采用方案二。單元模塊設(shè)計(jì)本節(jié)主要介紹系統(tǒng)各單元模塊的具體功能、電路結(jié)構(gòu)、工作原理、以及各個(gè)單元模塊之間的聯(lián)接關(guān)系；同時(shí)本節(jié)也會(huì)對(duì)相關(guān)電路中的參數(shù)計(jì)算、元器件選擇、以及核心器件進(jìn)行必要說(shuō)明。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。各單元模塊功能及相關(guān)電路的具體說(shuō)明如下。水管壓力測(cè)量模塊圖3-1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。本次設(shè)計(jì)采用壓電傳感器來(lái)測(cè)量水管壓力。壓阻式傳感器是利用晶體的壓阻效應(yīng)制成的傳感器。當(dāng)它受到壓力作用時(shí)，應(yīng)變?cè)碾娮璋l(fā)生變化，從而使輸出電壓發(fā)生變化。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。當(dāng)受到壓力作用時(shí)，一對(duì)橋臂的電阻變大，而另一對(duì)橋臂電阻變小，電橋失去平衡，輸出一個(gè)與壓力成正比的電壓。由于硅壓阻式壓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。另外壓阻式傳感器還有易于微型化，測(cè)量范圍寬，頻率響應(yīng)好（可測(cè)幾千赫茲的脈動(dòng)壓力）和精度高等特點(diǎn)。但在使用過(guò)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。目前大多數(shù)硅壓阻式傳感器已將溫度補(bǔ)充電路做在傳感器中，從而使得這類傳感器的溫度系數(shù)小于±0.3%的量程。如圖3-1所示。時(shí)鐘模塊設(shè)計(jì)及與器件選擇圖3-2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。該時(shí)鐘電路由兩個(gè)電容和一個(gè)晶體振蕩器組成。X1是接外部晶體管的一個(gè)引腳。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。輸出端為引腳X2，在芯片的外部通過(guò)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。單片機(jī)工作的速度是由時(shí)鐘電路提供的。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3-2所示。電路中的器件選擇可以通過(guò)計(jì)算和實(shí)驗(yàn)確定，也可以參考一些典型電路的參數(shù)。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30±10pF；石英晶體選擇6MHz或12MHz都可以。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。復(fù)位電路的設(shè)計(jì)單片機(jī)的RST引腳為主機(jī)提供一個(gè)外部復(fù)位信號(hào)輸入端口。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。復(fù)位后，單片機(jī)內(nèi)部各部件恢復(fù)到初試狀態(tài)，單片機(jī)從ROM的0000H開(kāi)始執(zhí)行程序。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)工作的可靠性。許多人在設(shè)計(jì)完單片機(jī)系統(tǒng)，并在實(shí)驗(yàn)室調(diào)試成功后，在現(xiàn)場(chǎng)卻出現(xiàn)了“死機(jī)”、“程序走飛”等現(xiàn)象，這主要是單片機(jī)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)不可靠引起的。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)。所以，系統(tǒng)的復(fù)位電路必須準(zhǔn)確、可靠地工作。圖3-3 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。為了保證應(yīng)用系統(tǒng)可靠地復(fù)位，在設(shè)計(jì)復(fù)位電路時(shí)，通常使RST保持高電平。只要RST保持高電平，則單片機(jī)就循環(huán)復(fù)位。本次設(shè)計(jì)采用上電自動(dòng)復(fù)位電路。由于R?C電路充電過(guò)程中，RST端出現(xiàn)正脈沖，從而使單片機(jī)復(fù)位。按鍵接口模塊設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用獨(dú)立式按鍵，獨(dú)立式按鍵的各按鍵相互獨(dú)立，每個(gè)按鍵都有一個(gè)輸入線，各按鍵的狀態(tài)互不影響，CPU需對(duì)按鍵狀態(tài)分別檢測(cè)，只適用于按鍵數(shù)量較少的場(chǎng)合。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(kāi)時(shí)，I/0口線有確定的電平。在掃描時(shí)，先讀取P0口的四位，若某位為低電平，應(yīng)先延時(shí)l0ms，然后再讀取該位，如果讀得的值仍為低電平，可確認(rèn)此鍵已按下，然后調(diào)用該鍵的鍵處理子程序，各鍵的優(yōu)先級(jí)別由軟件安排。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(pán)。在電路仿真當(dāng)中，為了體現(xiàn)效果，把最小步進(jìn)臨時(shí)改成了5。按下啟停鍵后，系統(tǒng)將壓力傳感器傳過(guò)來(lái)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。按下設(shè)置鍵后，系統(tǒng)顯示出設(shè)定的壓力值，如果對(duì)設(shè)置的水壓進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)增減鍵，可以進(jìn)行單位為5的調(diào)整。如圖3-4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）?！締⑼ｆI】功能：?jiǎn)?dòng)/停止，執(zhí)行開(kāi)始自動(dòng)運(yùn)行和停止功能；【設(shè)置鍵】功能：設(shè)置，與【加一鍵】和【減一鍵】鍵配合對(duì)壓力進(jìn)行調(diào)整，開(kāi)始設(shè)置。【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?！緶p一鍵】鍵功能：-1，與【設(shè)置鍵】鍵配合對(duì)壓力進(jìn)行調(diào)整，【減一鍵】鍵每按下一次則進(jìn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行-1操作。圖3-4 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)。然而，在實(shí)際應(yīng)用中，遇到的大都是連續(xù)變化的模擬量，因此，需要一種接口電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。A/D轉(zhuǎn)換器正是基于這種要求應(yīng)運(yùn)而生的。由于壓力傳感器傳過(guò)來(lái)的信號(hào)為模擬信號(hào)，在接入前要加A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，本次設(shè)計(jì)采用常用的A/D轉(zhuǎn)換芯片ADC0809.如圖3-5所示。圖3-5 A/D轉(zhuǎn)換電路D/A轉(zhuǎn)換模塊圖3-6D/A轉(zhuǎn)換電路D/A轉(zhuǎn)換電路用我們比較熟悉的DAC0832來(lái)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）。這樣可以在輸出的同時(shí)，采集下一個(gè)數(shù)字量，以提高轉(zhuǎn)換速度。如圖3-6所示。顯示模塊設(shè)計(jì)但片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，通常都需要進(jìn)行人—機(jī)對(duì)話。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。顯示器、鍵盤(pán)電路就是用來(lái)完成人機(jī)對(duì)話的人—機(jī)通道。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。若選擇靜態(tài)顯示，則LED驅(qū)動(dòng)器的選擇較為簡(jiǎn)單，只要驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)能力與顯示器電流相匹配即可。而且只須要考慮段的驅(qū)動(dòng)因?yàn)楣碴?yáng)極接+5V，而共陰接地，所以位的驅(qū)動(dòng)不要考慮。動(dòng)態(tài)顯示則不同，由于一位數(shù)據(jù)的顯示是由段選和位選信號(hào)共同配合完成的，因此，要同時(shí)考慮段和位的驅(qū)動(dòng)能力，而且段的驅(qū)動(dòng)能力決定位的驅(qū)動(dòng)能力。如圖3-7所示。圖3-7顯示模塊電路電機(jī)控制設(shè)計(jì)壓力傳感器將壓力信號(hào)經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后輸入到單片機(jī)，如果壓力和設(shè)定壓力有偏差，單片機(jī)將控制變頻器調(diào)頻使壓力值穩(wěn)定，當(dāng)變頻主電機(jī)由變頻器拖動(dòng)運(yùn)行至最大頻率，壓力如還不能達(dá)到設(shè)定的壓力值，則MCU自動(dòng)啟動(dòng)定頻副電機(jī)，以期保持供水壓力恒定。這樣不但減小了電動(dòng)機(jī)的無(wú)功功率，而且提高了水泵的工作效率，節(jié)約了能源。圖3-8電機(jī)控制電路穩(wěn)壓電源模塊大部分的電子電路與電子設(shè)備都需要有一個(gè)穩(wěn)定的直流電源提供能量，而且對(duì)于我們通常所接觸的控制器而言，一般都是利用電網(wǎng)提供的交流電源，經(jīng)過(guò)整流、濾波、穩(wěn)壓后，濾去其不穩(wěn)定的脈動(dòng)、干擾成分，提供一個(gè)穩(wěn)定的直流電壓，來(lái)使電子電路與電子設(shè)備保持正常的工作。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(guò)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。固定式三端穩(wěn)壓電源(7805)是由輸出腳Vo,輸入腳Vi和接地腳GND組成,它的穩(wěn)壓值為+5V,它屬于CW78xx系列的穩(wěn)壓器,輸入端接電容可以進(jìn)一步的濾波,輸出端也要接電容可以改善負(fù)載的瞬間影響,此電路的穩(wěn)定性也比較好。由于固定式三端穩(wěn)壓電源（7805）的輸出電流有1.5A，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。故本次設(shè)計(jì)電源電路需要采用擴(kuò)流電路，如圖3-9。圖3-9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(guò)電阻R1中的電流，Ic為流過(guò)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。因?yàn)?805的的最大輸出電流為1.5A，當(dāng)Io取1.5A時(shí)，則穩(wěn)壓器的擴(kuò)展后的輸出電流為3A，加一只二極管VD與R1并聯(lián)，把外接整流管的VT1的發(fā)射結(jié)電阻限制在0.7V以內(nèi)，當(dāng)輸出電流超過(guò)額定植時(shí)，保護(hù)電阻R2上的壓降增大，必然會(huì)使VT1的Vbe減小，從而使VT1的輸出電流減小，以至不導(dǎo)通，這樣便達(dá)到了保護(hù)外接管的目的。電路中的VT1可選用3CD6等PNP型硅低頻大功率管。特殊器件的介紹本系統(tǒng)中主要使用了如下一些功能器件：DAC0832,ADC0809,變頻器。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(shuō)明。變頻器介紹通用變頻器的選擇包括變頻器的型式選擇和容量選擇兩個(gè)方面。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。表3-1三菱FR-500系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格型號(hào)FR-A540-K-CH0.75.5適用電機(jī)容量（KW）（注1）0.75.5輸出額定容量（KVA）（注2）1.9額定電流（A）2.546912過(guò)載能力（注2）150%60s200%0.5s（反時(shí)限特性）電壓（注4）三相380V至480V50Hz/60Hz再生制動(dòng)轉(zhuǎn)矩最大值·允許使用率100%轉(zhuǎn)矩·2%ED電源額定輸入交流電壓、頻率三相380V至480V50Hz/60Hz交流電壓允許波動(dòng)范圍323至528V50Hz/60Hz允許頻率波動(dòng)范圍±5%電源容量（KVA）（注5）912保護(hù)結(jié)構(gòu)（JEM1030）封閉型（IP20NEMA1）（注6）冷卻方式自冷強(qiáng)制風(fēng)冷大約重量（㎏）連同DU3.56.0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(wú)跳閘變頻器）和矢量控制高性能型變頻器。變頻器類型的選擇要根據(jù)負(fù)載的要求進(jìn)行。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，通常可選擇普通功能型的變頻器。對(duì)于恒轉(zhuǎn)矩類負(fù)載或有較高靜態(tài)轉(zhuǎn)速精度要求的機(jī)械采用具有轉(zhuǎn)矩控制功能的高功能型變頻器則是比較理想的。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。為了實(shí)現(xiàn)大調(diào)速比的恒轉(zhuǎn)矩調(diào)速，常采用加大變頻器容量的辦法。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。大多數(shù)變頻器容量可從三個(gè)角度表述：額定電流、可用電動(dòng)機(jī)功率和額定容量。其中后兩項(xiàng)，變頻器生產(chǎn)廠家由本國(guó)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。選擇變頻器時(shí)，只有變頻器的額定電流是一個(gè)反映半導(dǎo)體變頻裝置負(fù)載能力的關(guān)鍵量。負(fù)載電流不超過(guò)變頻器額定電流是選擇變頻器容量的基本原則。1.負(fù)荷的調(diào)速范圍。在調(diào)速范圍不大的情況下，選擇較為簡(jiǎn)易的V/F控制方式的變頻器。當(dāng)調(diào)速范圍很大時(shí)，應(yīng)考慮采用有反饋的矢量控制方式。2.恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載只是在負(fù)荷一定的情況下負(fù)載阻轉(zhuǎn)矩是不變的，但對(duì)于負(fù)荷變化時(shí)其轉(zhuǎn)距仍然隨負(fù)荷變化。當(dāng)轉(zhuǎn)矩變動(dòng)范圍不大時(shí)，可選擇較為簡(jiǎn)易的V/F控制方式的變頻器，但對(duì)于轉(zhuǎn)矩變動(dòng)范圍較大的負(fù)載，應(yīng)考慮采用無(wú)反饋的矢量控制方式。3.如果負(fù)載對(duì)機(jī)械特性的要求不高，可考慮選擇較為簡(jiǎn)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。在眾多變頻器中基于運(yùn)行可靠性、價(jià)格適中我們選定三菱公司出品的FR-500系列。由式（3-1）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：（3-1）（3-2）即頻率的調(diào)節(jié)范圍為～之間，另外，考慮到此前我們選用的YVP100L1-4型變頻電機(jī)其標(biāo)稱功率P=2.2KW，額定電流IN=5.2A，對(duì)于三菱公司的FR-500系列變頻器標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格型號(hào)的查看，如上表3-1所示，擬選用FR-A540-2.2K-CH型號(hào)的變頻器DAC0832介紹下面我就把DAC0832芯片各引腳功能介紹一下，圖3-9為其管腳圖：ILE：允許輸入鎖存。CS：片選信號(hào)。它與ILE結(jié)合起來(lái)用以控制WR1是否作用。WR1：寫(xiě)信號(hào)1。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。WR2：寫(xiě)信號(hào)2。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。XFER：傳送控制信號(hào)，用它來(lái)控制了WR2是否起作用。在控制多個(gè)DAC0832同時(shí)輸出時(shí)特別有用。D0～D7：8位數(shù)字輸入，D0為最低位。Iout1：DAC電流輸出1。它是邏輯電平為1的各位輸出電流之和。Iout2；DAC電流輸出2。它是邏輯電平為0的各位輸出電流之和。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。VREf：基準(zhǔn)電壓輸入，可以超出±10V范圍，芯片用于四象限乘時(shí)，為模擬電壓輸入。Vcc：邏輯電源。+5V～+15V，最佳用+15V。圖3-9DAC0832引腳圖AGND：模擬地。芯片模擬信號(hào)接地點(diǎn)。DGND：數(shù)字地，芯片數(shù)字信號(hào)接地點(diǎn)。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。若ILE=“1”、CS=“0”與WR1=“0”時(shí)，使輸入寄存器的LE=“1”，當(dāng)WR1變?yōu)椤?”時(shí)，輸入寄存器便將數(shù)據(jù)鎖存。同樣。若XFER=“0”且WR2=“0”時(shí)，使得DAC寄存器的LE=“1”，DAC寄存器的輸出隨輸入變化，當(dāng)WR2上升沿時(shí)，將輸入寄存器中的信息鎖存在DAC寄存器中。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。VREF端是外電路提供的+10V至-10V的參考電源，Iout1與Iout2是兩個(gè)電流輸出端。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?；蛘呤筗R1=“0”，CS=“0”，ILE=“l(fā)”，即輸入寄存器為不鎖存狀態(tài)，當(dāng)WR2和XFER端接負(fù)脈沖信號(hào)，也可達(dá)到同樣目的。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。

2）具有轉(zhuǎn)換起?？刂贫恕?/p>

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)。

6）工作溫度范圍為-40～＋85攝氏度

7）低功耗，約15mW。

2．外部特性（引腳功能）圖3-10ADC0809引腳圖ADC0809芯片有28條引腳，采用雙列直插式封裝，如圖3-10所示。下面說(shuō)明各引腳功能。IN0～I(xiàn)N7：8路模擬量輸入端。

2-1～2-8：8位數(shù)字量輸出端。

ALE：地址鎖存允許信號(hào)，輸入，高電平有效。

START：A／D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)，輸入，高電平有效。

EOC：A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，輸出，當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸出一個(gè)高電平（轉(zhuǎn)換期間一直為低電平）。

OE：數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，輸入，高電平有效。當(dāng)A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí)，此端輸入一個(gè)高電平，才能打開(kāi)輸出三態(tài)門，輸出數(shù)字量。

CLK：時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。

REF（+）、REF（-）：基準(zhǔn)電壓。

Vcc：電源，單一＋5V。

GND：地。ADC0809的工作過(guò)程是：首先輸入3位地址，并使ALE=1，將地址存入地址鎖存器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存器復(fù)位。下降沿啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換，之后EOC輸出信號(hào)變低，指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到A／D轉(zhuǎn)換完成，EOC變?yōu)楦唠娖?，指示A／D轉(zhuǎn)換結(jié)束，結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器，這個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)OE輸入高電平時(shí)，輸出三態(tài)門打開(kāi)，轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量輸出到數(shù)據(jù)總線上。3．內(nèi)部結(jié)構(gòu)表3-2ADC0809通道選擇CBA選擇的通道000IN0001IN1010IN2011IN3100IN4101IN5110IN6111IN7ADC0809由一個(gè)8路模擬開(kāi)關(guān)、一個(gè)地址鎖存與譯碼器、一個(gè)A/D轉(zhuǎn)換器和一個(gè)三態(tài)輸出鎖存器組成。多路開(kāi)關(guān)可選通8個(gè)模擬通道，允許8路模擬量分時(shí)輸入,共用A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換。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)。A／D轉(zhuǎn)換器的主要技術(shù)指標(biāo)是轉(zhuǎn)換誤差、分辨率、轉(zhuǎn)換速度。ST為轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào)。當(dāng)ST上跳沿時(shí)，所有內(nèi)部寄存器清零；下跳沿時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在轉(zhuǎn)換期間，ST應(yīng)保持低電平。EOC為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)。當(dāng)EOC為高電平時(shí)，表明轉(zhuǎn)換結(jié)束；否則，表明正在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換。OE為輸出允許信號(hào)，用于控制三條輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。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)。D7－D0為數(shù)字量輸出線。CLK為時(shí)鐘輸入信號(hào)線。因ADC0809的內(nèi)部沒(méi)有時(shí)鐘電路，所需時(shí)鐘信號(hào)必須由外界提供，通常使用頻率為500KHZ，VREF（＋），VREF（－）為參考電壓輸入。ADC0809通道選擇表如表3-2所示。8位A/D8位A/D轉(zhuǎn)換器IN0IN1IN2IN3IN4IN5IN6IN78路A/D轉(zhuǎn)換器ABCALE地址鎖存與譯碼D0D1D2D3D4D5D6D7VCCGND三態(tài)輸出鎖存器EOCOEVREF(+)VREF(-)圖3-11ADC0809芯片的內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)74LS245介紹圖3-1274LS245引腳圖74LS245是我們常用的芯片，用來(lái)驅(qū)動(dòng)led或者其他的設(shè)備,用法很簡(jiǎn)單如上圖,這里簡(jiǎn)單的給出一些資料，他是8路同相三態(tài)雙向總線收發(fā)器，可雙向傳輸數(shù)據(jù)。74LS245還具有雙向三態(tài)功能，既可以輸出，也可以輸入數(shù)據(jù)。當(dāng)片選端/CE低電平有效時(shí)，DIR=“0”，信號(hào)由B向A傳輸；DIR=“1”，信號(hào)由A向B傳輸；當(dāng)/CE為高電平時(shí)，A、B均為高阻態(tài)。單片機(jī)AT89C51AT89C51是美國(guó)ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4Kbytes的可反復(fù)察寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲(chǔ)器技術(shù)生產(chǎn)，兼容MCS-51的指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大。AT89C51引腳圖如圖3-13所示：圖3-13單片機(jī)引腳圖主要性能參數(shù)：與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容、4K字節(jié)可重察寫(xiě)Flash閃速存儲(chǔ)器、全靜態(tài)操作0HZ—24MHZ、32個(gè)可編程I/O口線、2個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器、6個(gè)中斷源、低功耗空閑和掉電模式。引腳功能：Vcc：電源電壓GND：地P0口：P0口是一組8位漏極開(kāi)路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)用口，作為輸出口用時(shí)，每位能吸收8個(gè)TTL邏輯門電路，對(duì)端口寫(xiě)1可作為高阻抗輸入端用。在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，這組口線分時(shí)轉(zhuǎn)換地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問(wèn)期間激活內(nèi)部上拉電阻。在Flash編程是P0口接收指令字節(jié)，而在程序校驗(yàn)時(shí)，輸出指令字節(jié)，校驗(yàn)時(shí)，要求外接上拉電阻。P1口：P1口是一個(gè)帶上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫(xiě)1，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。Flsah編程和程序校驗(yàn)期間，P1就收低8位地址。P2口：P2是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)端口寫(xiě)1，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作輸入口時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn)8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，P2口線上的內(nèi)容，在整個(gè)訪問(wèn)期間不改變。Flash編程或校驗(yàn)時(shí)，P2亦就收高位地址和其它控制信號(hào)。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL邏輯門電路。對(duì)P3口寫(xiě)入1是，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并作為輸入口。作輸入端時(shí)，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流。表3-3P3口第二功能端口引腳第二功能P3.0串行輸入口P3.1串行輸出口P3.2外中斷0P3.3外中斷1P3.4定時(shí)/計(jì)數(shù)器0P3.5定時(shí)/計(jì)數(shù)器1P3.6外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通P3.7外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：P3口還接受一些用于Flash閃速存儲(chǔ)器編程和程序校驗(yàn)的控制信號(hào)。RST:復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時(shí)，RST引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上高電平將使單片機(jī)復(fù)位。EA/VPP：外部訪問(wèn)允許。欲使CPU僅訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器，EA端必須保持低電平。需注意的是：如果加密位LB1被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。如EA端為高電平，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。Flash存儲(chǔ)器編程是，該引腳加上+12V的編程允許電源Vpp，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓Vpp。XTAL1：振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器的輸入端。XTAL2：振蕩器反相放大器的輸出端.各單元模塊的聯(lián)接完成各模塊的設(shè)計(jì)后，模塊按照功能的不同連接成整體的電路圖。各模塊的具體聯(lián)接圖見(jiàn)附錄一。軟件設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)原理及設(shè)計(jì)所用工具軟件的主要功能是根據(jù)系統(tǒng)的工作原理，框圖，先制定各部分程序的流程圖，然后再根據(jù)流程圖編寫(xiě)各部分程序，通過(guò)調(diào)試各部分程序運(yùn)行正確無(wú)誤后，再進(jìn)行主程序的調(diào)試，看是否能實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。系統(tǒng)能否完全正常工作，最主要的也是最關(guān)鍵的是看軟件程序是否正確，它關(guān)系到系統(tǒng)功能的實(shí)現(xiàn)，可以說(shuō)，軟件是一個(gè)系統(tǒng)的靈魂。本設(shè)計(jì)所使用的軟件工具如下：1.開(kāi)發(fā)平臺(tái)：KeilC51；2.編寫(xiě)語(yǔ)言：C/C++;KeilC51是美國(guó)KeilSoftware公司出品的51系列兼容單片機(jī)C語(yǔ)言軟件開(kāi)發(fā)系統(tǒng)，是目前最流行開(kāi)發(fā)80C51系列單片機(jī)的軟件，提供了包括C編譯器、宏匯編、連接器、庫(kù)管理和一個(gè)功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開(kāi)發(fā)方案，通過(guò)一個(gè)集成開(kāi)發(fā)環(huán)境（micro;Vision）將這些部份組合在一起。與匯編相比，C語(yǔ)言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢(shì)，因而易學(xué)易用。用過(guò)匯編語(yǔ)言后再使用C來(lái)開(kāi)發(fā)，體會(huì)更加深刻。

KeilC51軟件提供豐富的庫(kù)函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開(kāi)發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。另外重要的一點(diǎn)，只要看一下編譯后生成的匯編代碼，就能體會(huì)到KeilC51生成的目標(biāo)代碼效率非常之高，多數(shù)語(yǔ)句生成的匯編代碼很緊湊，容易理解。在開(kāi)發(fā)大型軟件時(shí)更能體現(xiàn)高級(jí)語(yǔ)言的優(yōu)勢(shì)。KeilC51語(yǔ)言編譯工具都是以ANSL-C作為基礎(chǔ)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的，因此，一種C語(yǔ)言環(huán)境下所編寫(xiě)的C語(yǔ)言程序，只需將部分與硬件相關(guān)的地方和編譯連接的參數(shù)進(jìn)行適當(dāng)修改,就可方便移植到另外一種系列上。也就是說(shuō)，基于C語(yǔ)言環(huán)境下的嵌入式系統(tǒng)能基本達(dá)到平臺(tái)的無(wú)關(guān)性。用C語(yǔ)言開(kāi)發(fā)的代碼便于開(kāi)發(fā)小組計(jì)劃項(xiàng)目,靈活管理,分工合作以及后期維護(hù)，基本上可以杜絕因開(kāi)發(fā)人員變化而給項(xiàng)目進(jìn)度,后期維護(hù)或升級(jí)所帶來(lái)的影響。從而保證整個(gè)系統(tǒng)的品質(zhì)，可靠性以及可升級(jí)性。主程序流程圖恒壓供水控制器對(duì)生活供水、消防供水系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，要求軟件具有高可靠性、高穩(wěn)定性、高抗干擾能力，檢測(cè)信號(hào)準(zhǔn)確，有良好的動(dòng)靜態(tài)性能，該軟件按結(jié)構(gòu)化流水設(shè)計(jì)，分為若干功能部分，采用C語(yǔ)言編寫(xiě)。本設(shè)計(jì)的軟件主程序用來(lái)動(dòng)態(tài)顯示系統(tǒng)的壓力，壓力的采樣和系統(tǒng)的控制環(huán)節(jié)都在中斷處理程序中,主流程圖如圖4-1：主程序初始化,開(kāi)T0中斷,設(shè)置T0為10ms的中斷主程序初始化,開(kāi)T0中斷,設(shè)置T0為10ms的中斷壓力的動(dòng)態(tài)顯示按鍵處理子程序YN是否鍵按下開(kāi)始圖4-1主程序流程圖T0中斷服務(wù)程序主要包括：A/D轉(zhuǎn)換程序；D/A轉(zhuǎn)換程序；控制程序。程序流程圖如下：如圖4-2示，變頻器控制M1電機(jī)，M2電動(dòng)機(jī)由單片機(jī)控制，其標(biāo)志位為M2。1．A/D轉(zhuǎn)換子程序其主要任務(wù)是把壓力傳感器檢測(cè)的壓力轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，并送入單片機(jī)處理，程序見(jiàn)附錄。2．D/A轉(zhuǎn)換子程序其主要任務(wù)是把經(jīng)PID處理過(guò)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬量，來(lái)控制變頻器輸出電壓的頻率，來(lái)控制水泵的轉(zhuǎn)速，以達(dá)到控制供水壓力的目的。讀A/D轉(zhuǎn)換器讀A/D轉(zhuǎn)換器返回Y進(jìn)入T0中斷PID調(diào)節(jié)是否為最大值標(biāo)志位M2是否為1是否為最小值標(biāo)志位M2是否為1NYY置標(biāo)志位M2為1，(開(kāi)M2電機(jī))。PID調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)送D/A轉(zhuǎn)換器清標(biāo)志位M2為0,(關(guān)M2電機(jī))NNNNY圖4-2T0中斷服務(wù)程序流程圖3．PID調(diào)節(jié)程序本設(shè)計(jì)就是通過(guò)單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的PID調(diào)節(jié)器來(lái)實(shí)現(xiàn)水壓的恒定，并自動(dòng)調(diào)節(jié)水泵的數(shù)量。在工業(yè)控制過(guò)程中，目前采用最多的控制方式仍然是PID方式。PID有幾個(gè)重要的功能：提供反饋控制；通過(guò)積分作用可以消除穩(wěn)態(tài)誤差：通過(guò)微分作用預(yù)測(cè)將來(lái)。由于PID控制器具有簡(jiǎn)單而固定的形式，在很寬的操作條件范圍內(nèi)，另一方面是因?yàn)镻ID控制器允許工程技術(shù)人員以一種簡(jiǎn)單而直接的方式來(lái)調(diào)節(jié)系統(tǒng)性能，其程序見(jiàn)附錄。數(shù)字PID控制算法通常分為位置式PID控制算法和增量式PID控制算法。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，在控制工程中，用計(jì)算機(jī)PID控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字PID控制器，組成計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)?？梢造`活的改變PID參數(shù)，同時(shí)可以改變控制策略來(lái)達(dá)到控制目的。這是模擬PID控制器中所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。這里所說(shuō)的控制策略是數(shù)字PID的改進(jìn)算法，如積分分離PID控制算法、不完全微分PID控制算法、微分先行PID控制算法和帶死區(qū)的PID控制算法等。在各個(gè)控制階段采取各種控制方法，以此來(lái)獲得控制目標(biāo)。本設(shè)計(jì)采用增量式PID控制，下面把增量式PID控制算法介紹一下：1)增量式PID控制算法所謂增量式PID是指數(shù)字控制器的輸出只是控制量的增量Δu(k)。離散的PID表達(dá)式為：（4-1）當(dāng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的是控制量的增量(如驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī))時(shí)，可由式(4-1)導(dǎo)出提供增量的PID控制算法。根據(jù)遞推原理可得（4-2）用式(4-1)減去(4-2)，可得（4-3）其中：式(4-3)稱為增量式PID控制算法?？梢钥闯?，由于一般計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用恒定的采樣周期T，一旦確定了KP，KI，KD，只要使用前后三次測(cè)量值的偏差，即可有(4-3)求出控制增量。采用增量式算法時(shí)，計(jì)算機(jī)輸出的控制增量Δu(k)對(duì)應(yīng)的是本次執(zhí)行機(jī)構(gòu)位置的增量。對(duì)應(yīng)閥門實(shí)際位置的控制量，目前采用較多的是利用如上算式并通過(guò)執(zhí)行軟件來(lái)完成。獨(dú)立按鍵程序設(shè)計(jì)1）程序設(shè)計(jì)思路按鍵接收子程序主要是實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前設(shè)定壓力的調(diào)整。根據(jù)按鍵電路的設(shè)計(jì)可知，當(dāng)【SET】鍵按下時(shí)可以產(chǎn)生中斷請(qǐng)求，CPU響應(yīng)中斷請(qǐng)求時(shí)，則進(jìn)入該中斷服務(wù)程序。在程序中，將對(duì)當(dāng)前設(shè)定的壓力進(jìn)行調(diào)整，利用【SET】、【+1】和【-1】鍵配合使用，每次對(duì)【+1】鍵的按下則進(jìn)行累加；同樣對(duì)【-1】鍵按下則進(jìn)行減1操作。開(kāi)始開(kāi)始置無(wú)鍵按下（P0口FFH）標(biāo)志進(jìn)入鍵盤(pán)處理程是否有鍵按下？（讀P0口值）調(diào)延時(shí)子程序是否有鍵按下？（再次讀P0口值）確認(rèn)有鍵按下保存鍵值YYNN圖4-3鍵盤(pán)掃描程序流程圖2）按鍵去抖動(dòng)的處理開(kāi)始開(kāi)始為F7H否？為EFH否為FBH否？為DFH否？讀鍵值（P0口）置標(biāo)志位執(zhí)行RUN置標(biāo)志位執(zhí)行SET執(zhí)行+1執(zhí)行－1返回YNYYYNNNN圖4-4按鍵處理程序流程圖由于機(jī)械觸點(diǎn)的彈性作用，在閉合及斷開(kāi)的瞬間均伴隨有一連串的抖動(dòng)，抖動(dòng)時(shí)間的長(zhǎng)短由按鍵的機(jī)械特性決定，一般為5～10ms。而按鍵穩(wěn)定閉合時(shí)間的長(zhǎng)短則是由操作人員的按鍵動(dòng)作決定的，一般為零點(diǎn)幾秒至數(shù)秒。鍵抖動(dòng)會(huì)引起一次按鍵被誤讀多次，為了確保CPU對(duì)鍵的一次閉合僅作一次處理，按鍵的抖動(dòng)可以用硬件或者軟件方法來(lái)消除。本次設(shè)計(jì)中采用軟件方法來(lái)消除按鍵抖動(dòng)，具體的鍵盤(pán)掃描程序框圖如圖4-3所示。而按鍵處理的程序框圖如圖4-4所示。讀取P0口的值于（11000011）二進(jìn)制數(shù)或運(yùn)算再到鍵盤(pán)處理程序中處理，以屏蔽高兩位和低兩位對(duì)程序的影響。LED動(dòng)態(tài)顯示程序模塊的設(shè)計(jì)在采用動(dòng)態(tài)掃描顯示方式時(shí)，要使得LED顯示比較均勻，又有足夠的亮度，需要設(shè)置適當(dāng)?shù)膾呙桀l率。當(dāng)掃描頻率在70Hz左右時(shí)，能夠產(chǎn)生足夠的圖形和較好的顯示效果。一般可以采用時(shí)間間隔10ms對(duì)LED進(jìn)行動(dòng)態(tài)掃描一次，每一位LED的顯示時(shí)間為1ms。在單片機(jī)中，定時(shí)器功能既可以由硬件（定時(shí)/記數(shù)器）實(shí)現(xiàn)，也可以通過(guò)軟件定時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)。軟件延時(shí)程序占用CPU的時(shí)間，因此，它降低了CPU的利用率；硬件定時(shí)是利用單片機(jī)片內(nèi)定時(shí)器，啟動(dòng)以后定時(shí)器可與CPU并行工作，不占用CPU的時(shí)間，使得CPU有較高的工作效率。本設(shè)計(jì)采用硬件定時(shí)和軟件定時(shí)并用的方式，即用定時(shí)器1溢出中斷功能實(shí)現(xiàn)10ms定時(shí)，通過(guò)軟件延時(shí)程序?qū)崿F(xiàn)1ms的定時(shí)。T1定時(shí)器中斷服務(wù)程序的功能，從顯示緩沖區(qū)分別取出4位LED顯示數(shù)據(jù)的位碼和段碼，送P0口，依次顯示每一位，顯示4位需要4ms的時(shí)間。在設(shè)定時(shí)間時(shí)候，對(duì)當(dāng)前需要調(diào)整的設(shè)定值應(yīng)具有閃爍功能，用來(lái)提醒當(dāng)前處于設(shè)置狀態(tài)。保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)關(guān)T1中斷保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)關(guān)T1中斷把DATA1中數(shù)據(jù)寫(xiě)到DATA中根據(jù)CLK，送位選COM端恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)，開(kāi)T1中斷，恢復(fù)T1初值返回四位顯示是否結(jié)束YNCOM＋1圖4-5LED動(dòng)態(tài)顯示程序程序流程圖進(jìn)入T1中斷系統(tǒng)調(diào)試本章對(duì)系統(tǒng)的各模塊進(jìn)行了仿真調(diào)試。Proteus仿真軟件介紹Proteus軟件是LabcenterElectronics公司的一款電路設(shè)計(jì)與仿真軟件，它包括ISIS、ARES等軟件模塊，ARES模塊主要用來(lái)完成PCB的設(shè)計(jì)，而ISIS模塊用來(lái)完成電路原理圖的布圖與仿真。Proteus的軟件仿真基于VSM技術(shù)，它與其他軟件最大的不同也是最大的優(yōu)勢(shì)就在于它能仿真大量的單片機(jī)芯片，比如MCS-51系列、PIC系列等等，以及單片機(jī)外圍電路，比如鍵盤(pán)、LED、LCD等等。通過(guò)Proteus軟件的使用我們能夠輕易地獲得一個(gè)功能齊全、實(shí)用方便的單片機(jī)實(shí)驗(yàn)室。軟件仿真有很多特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，如：可以隨意方便的更換和改變電路中的器件及線路，仿真的過(guò)程中不會(huì)損壞器件，從而降低了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的成本。本文中由于我們主要使用Proteus軟件在單片機(jī)方面的仿真功能，所以我們重點(diǎn)研究ISIS模塊的用法，在下面的內(nèi)容中，如不特別說(shuō)明，我們所說(shuō)的Proteus軟件特指其ISIS模塊。我們首先來(lái)熟悉一下Proteus的界面。Proteus是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的Windows窗口程序，和大多數(shù)程序一樣，沒(méi)有太大區(qū)別，其啟動(dòng)界面如圖5-1所示：圖5-1Proteus啟動(dòng)界面如圖中所示，區(qū)域①為菜單及工具欄，區(qū)域②為預(yù)覽區(qū)，區(qū)域③為元器件瀏覽區(qū)，區(qū)域④為編輯窗口，區(qū)域⑤為對(duì)象拾取區(qū)，區(qū)域⑥為元器件調(diào)整工具欄，區(qū)域⑦為運(yùn)行工具條。首先點(diǎn)擊啟動(dòng)界面區(qū)域③中的“P”按鈕（PickDevices，拾取元器件）來(lái)打開(kāi)“PickDevices”（拾取元器件）對(duì)話框從元件庫(kù)中拾取所需的元器件。在對(duì)話框中的“Keywords”里面輸入我們要檢索的元器件的關(guān)鍵詞，比如我們要選擇項(xiàng)目中使用的AT89C51，就可以直接輸入。輸入以后我們能夠在中間的“Results”結(jié)果欄里面看到我們搜索的元器件的結(jié)果。在對(duì)話框的右側(cè)，我們還能夠看到我們選擇的元器件的仿真模型、引腳以及PCB參數(shù)。這里有一點(diǎn)需要注意，可能有時(shí)候我們選擇的元器件并沒(méi)有仿真模型，對(duì)話框?qū)⒃诜抡婺Ｐ秃鸵_一欄中顯示“NoSimulatorModel”（無(wú)仿真模型）。那么我們就不能夠用該元器件進(jìn)行仿真了，或者我們只能做它的PCB板，或者我們選擇其他的與其功能類似而且具有仿真模型的元器件。

搜索到所需的元器件以后，我們可以雙擊元器件名來(lái)將相應(yīng)的元器件加入到我們的文檔中，那么接著我們還可以用相同的方法來(lái)搜索并加入其他的元器件。當(dāng)我們已經(jīng)將所需的元器件全部加入到文檔中時(shí)，我們可以點(diǎn)擊“OK”按鈕來(lái)完成元器件的添加。添加好元器件以后，下面我們所需要做的就是將元器件按照我們的需要連接成電路。首先在元器件瀏覽區(qū)中點(diǎn)擊我們需要添加到文檔中的元器件，這時(shí)我們就可以在瀏覽區(qū)看到我們所選擇的元器件的形狀與方向，如果其方向不符合你的要求，你可以通過(guò)點(diǎn)擊元器件調(diào)整工具欄中的工具來(lái)任意進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整完成之后在文檔中單擊并選定好需要放置的位置即可。接著按相同的操作即可完成所有元器件的布置，接下來(lái)是連線。事實(shí)上Proteus的自動(dòng)布線功能是如此的完美以至于我們?cè)谧霾季€時(shí)從來(lái)都不會(huì)覺(jué)得這是一項(xiàng)任務(wù)，而通常像是在享受布線的樂(lè)趣。布線時(shí)我們只需要單擊選擇起點(diǎn)，然后在需要轉(zhuǎn)彎的地方單擊一下，按照你所需走線的方向移動(dòng)鼠標(biāo)到線的終點(diǎn)單擊即可。

ComponentMode：組件模式，點(diǎn)擊該按鈕，能夠顯示出區(qū)域③中的元器件，以便我們選擇。SelectionMode：選擇模式，通常情況下我們都需要選中它，比如布局時(shí)和布線時(shí)。WireLabelMode：線路標(biāo)簽?zāi)Ｊ剑x中它并單擊文檔區(qū)電路連線能夠?yàn)檫B線添加標(biāo)簽。經(jīng)常與總線配合使用。

TextScriptMode：文本模式，選中它能夠?yàn)槲臋n添加文本。

BusesMode：總線模式，選中它能夠在電路中畫(huà)總線。關(guān)于總線畫(huà)法的詳細(xì)步驟與注意事項(xiàng)我們?cè)谙旅鏁?huì)進(jìn)行專門講解。

TerminalsMode終端：模式，選中它能夠?yàn)殡娐诽砑痈鞣N終端，比如輸入、輸出、電源、地等等。

VirtualInstrumentsMode：虛擬儀器模式，選中它我們能夠在區(qū)域③中看到很多虛擬儀器，比如示波器、電壓表、電流表等等。好了，下面我們就來(lái)添加電源。首先點(diǎn)擊，選擇終端模式，然后在元器件瀏覽區(qū)中點(diǎn)擊POWER（電源）來(lái)選中電源，通過(guò)區(qū)域⑥中的元器件調(diào)整工具進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，然后就可以在文檔區(qū)中單擊放置電源了。放置并連接好線路的電路圖一部分如圖5-2所示。圖5-2演示電路圖連接好電路圖以后我們還需要做一些修改。由上圖我們可以看出，圖中的R1電阻值為10k，這個(gè)電阻作為限流電阻顯然太大，將使發(fā)光二極管D1亮度很低或者根本就不亮，影響我們的仿真結(jié)果。所以我們要進(jìn)行修改。修改方法如下：首先我們雙擊電阻圖標(biāo)，這時(shí)軟件將彈出“EditComponent”對(duì)話框（見(jiàn)下圖所示的對(duì)話框），對(duì)話框中的“ComponentReferer”是組件標(biāo)簽之意，可以隨便填寫(xiě)，也可以取默認(rèn)，但要注意在同一文檔中不能有兩個(gè)組件標(biāo)簽相同；“Resistance”就是電阻值了，我們可以在其后的框中根據(jù)需要填入相應(yīng)的電阻值。填寫(xiě)時(shí)需注意其格式，如果直接填寫(xiě)數(shù)字，則單位默認(rèn)為Ω；如果在數(shù)字后面加上K或者k，則表示kΩ之意。這里我們填入270，表示270Ω。

修改好各組件屬性以后就要將程序（HEX文件）載入單片機(jī)了。首先雙擊單片機(jī)圖標(biāo)，系統(tǒng)同樣會(huì)彈出“EditComponent”對(duì)話框，如下圖。在這個(gè)對(duì)話框中我們點(diǎn)擊“Programfiles”框，來(lái)打開(kāi)選擇程序代碼窗口，選中相應(yīng)的HEX文件后返回，這時(shí)，按鈕左側(cè)的框中就填入了相應(yīng)的HEX文件，我們點(diǎn)擊對(duì)話框的“OK”按鈕，回到文檔，程序文件就添加完畢了。裝載好程序，我們就可以進(jìn)行仿真了。首先來(lái)熟悉一下上面第一個(gè)圖中區(qū)域⑦的運(yùn)行工具條。因?yàn)楸容^簡(jiǎn)單，我們只作一下介紹。工具條從左到右依次是“Play”、“Step”、“Pause”、“Stop”按鈕，即運(yùn)行、步進(jìn)、暫停、停止。下面我們點(diǎn)擊“Play”按鈕來(lái)仿真運(yùn)行，效果如下圖所示，可以看到系統(tǒng)按照我們的程序在運(yùn)行著，而且我們還能看到其高低電平的實(shí)時(shí)變化。如果我們已經(jīng)觀察到了結(jié)果就可以點(diǎn)擊“Stop”來(lái)停止運(yùn)行。如圖5-3所示。圖5-3仿真加載程序圖軟件調(diào)試水管壓力顯示的仿真為了能夠?qū)崿F(xiàn)仿真，在仿真時(shí)用滑動(dòng)變阻器來(lái)模擬水管水壓。通過(guò)調(diào)節(jié)電阻的大小來(lái)改變水管的水壓值。在調(diào)節(jié)電阻值的時(shí)候，顯示管上所顯示的值隨之變化。合上按鍵電路中的啟停鍵系統(tǒng)工作。用戶通過(guò)開(kāi)閉【啟停鍵】來(lái)控制系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)，當(dāng)開(kāi)關(guān)【啟停鍵】未合上時(shí)，系統(tǒng)不工作，顯示管顯示FREE.如圖5-4所示。當(dāng)開(kāi)關(guān)【啟停鍵】合上時(shí)，系統(tǒng)開(kāi)始工作，顯示出當(dāng)前水壓，調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器顯示值的大小隨其變化。如圖5-5所示。圖5-4顯示仿真圖5-5模擬壓力傳感器仿真恒壓值的仿真圖5-6恒壓值顯示合上設(shè)置鍵后，系統(tǒng)顯示出恒定壓力值，通過(guò)增減鍵可以調(diào)節(jié)其大小。單片機(jī)把信息輸入DAC0832后將數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換為模擬信號(hào)，通過(guò)變頻器后調(diào)節(jié)水泵的轉(zhuǎn)速，用來(lái)保持恒定的水壓。如圖5-6所示，為開(kāi)始設(shè)定的恒壓值。系統(tǒng)設(shè)定的開(kāi)始恒壓值是150。因?yàn)楹銐毫Φ男枨蟛煌?，就要根?jù)不同用戶的需要來(lái)調(diào)整恒壓值。合上設(shè)置鍵后，按增一鍵一下，數(shù)值增加5，減一鍵一下，數(shù)值減少5。這樣就可以調(diào)節(jié)所需要的壓力。如圖5-7所示，按可三下增一鍵后顯示165。圖5-7調(diào)節(jié)后的恒壓值顯示

結(jié)論本論文的研究主要完成了以下內(nèi)容：通過(guò)對(duì)變頻恒壓供水控制系統(tǒng)的工作原理和控制原理的分析，用單片機(jī)匯編語(yǔ)言結(jié)合硬件電路，設(shè)計(jì)出以AT89C51為核心的恒壓供水控制器。并將數(shù)值PID算法應(yīng)用到變頻恒壓供水控制器中，使得用戶在使用時(shí)更加方便快捷。變頻調(diào)速恒壓供水是現(xiàn)代化城市和生活小區(qū)供水的發(fā)展方向，采用單片機(jī)控制的變頻供水系統(tǒng)具有工作可靠、實(shí)現(xiàn)容易、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，是較理想的控制器。當(dāng)然由于自己能力所限和時(shí)間的緊迫，這個(gè)設(shè)計(jì)還有很多缺陷，無(wú)法應(yīng)用于實(shí)際，在電路設(shè)計(jì)方面也有考慮不足，由于沒(méi)能做出實(shí)物，還無(wú)法對(duì)電路進(jìn)行調(diào)試。只有在以后的工作中去完善。

總結(jié)與體會(huì)經(jīng)歷兩個(gè)多月的時(shí)間，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)：基于單片機(jī)的恒壓供水系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)圓滿完成。本設(shè)計(jì)完成的是應(yīng)用在工業(yè)生活領(lǐng)域的實(shí)踐性設(shè)計(jì)。通過(guò)這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)，我基本上掌握了一般的設(shè)計(jì)步驟：首先明確設(shè)計(jì)任務(wù)，以及工業(yè)生產(chǎn)和社會(huì)生活所要求控制達(dá)到的具體的技術(shù)指標(biāo)通過(guò)討論思考及必要的簡(jiǎn)單實(shí)驗(yàn)和實(shí)際考查完成對(duì)總體工業(yè)生產(chǎn)實(shí)際系統(tǒng)的了解；進(jìn)而要對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)深入的方案論證、計(jì)算以及聯(lián)系實(shí)際的生產(chǎn)工況、生產(chǎn)條件、企業(yè)經(jīng)濟(jì)等一系列條件，確立自己的設(shè)計(jì)方案，然后就是對(duì)自己確立的方案進(jìn)行硬件實(shí)現(xiàn)，包括所用元器件選型，以及控制部分整個(gè)單片機(jī)系統(tǒng)的硬件選型與設(shè)計(jì)。我進(jìn)行了軟件部分的設(shè)計(jì)，我經(jīng)過(guò)流程圖繪制，搞清楚各個(gè)部分實(shí)現(xiàn)的功能，進(jìn)而對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程實(shí)現(xiàn)，到此基本上這個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)已經(jīng)完成大半雖然完成了設(shè)計(jì)工作，但由于本人的時(shí)間和能力有限，所以目前還有很多不足之處，有待進(jìn)一步的完善與發(fā)現(xiàn)：在日常生活中，深夜的用水量很小，采用單純變頻調(diào)速供水設(shè)備容易使水泵頻繁啟停，影響水泵的壽命。針對(duì)這種情況，我們可以考慮再在原有供水設(shè)備的基礎(chǔ)上，附加一個(gè)小氣壓罐和一臺(tái)穩(wěn)壓水泵組成一個(gè)副系統(tǒng)。這樣在用水量很小時(shí)，主系統(tǒng)(由變頻器控制的主供水泵)自動(dòng)切斷，而由副系統(tǒng)供水從而防止了主供水泵的頻繁啟動(dòng)。

謝辭在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中我的指導(dǎo)教師陳永強(qiáng)老師給予了我無(wú)私的幫助與耐心的指導(dǎo)，期間解決了我在設(shè)計(jì)過(guò)程中的許許多多的疑問(wèn)，同時(shí)對(duì)于自己設(shè)計(jì)過(guò)程中的某些知識(shí)盲點(diǎn)也耐心地給予講述，從而使得自己的畢業(yè)設(shè)計(jì)能順利完成。在此，對(duì)于陳永強(qiáng)老師的無(wú)私幫助表示最真誠(chéng)的感謝。同時(shí)，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程得到了信息工程系的大力幫助，提供了很好的設(shè)計(jì)環(huán)境，開(kāi)放了系里的機(jī)房，使得自己不論在收集資料還是做實(shí)驗(yàn)、撰寫(xiě)設(shè)計(jì)論文等方面都很方便。對(duì)此特別表示感謝。當(dāng)然，設(shè)計(jì)的評(píng)閱也花費(fèi)了老師們很大的精力，并且對(duì)于自己整個(gè)設(shè)計(jì)的不足之處，也給予了熱心的指正。對(duì)此，表示衷心地感謝。

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