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变频恒压供水系统设计毕业论文目 录第1章 绪 论- 1 -1.1 关于研究课题的目的与意义- 1 -1.2 变频恒压供水系统的特点- 1 -1.3 变频恒压供水系统技术的实现与发展情况- 2 -1.4 变频恒压供水系统的适用范围- 3 -1.5 本章小结- 3 -第2章 方案论证- 4 -2.1 方案一- 4 -2.2 方案二- 5 -2.3 方案三- 6 -2.4 方案确定- 7 -2.5 本章小结- 7 -第3章 恒压变频供水系统的硬件设计- 8 -3.1 硬件总体设计- 8 -3.2 AT89S52的硬件设计- 8 -3.2.1 AT89S52最小系统硬件设计- 8 -3.2.2 AT24C04外部存储扩展- 10 -3.3 555定时器复位电路- 10 -3.4 A/D与D/A转换电路- 11 -3.4.1 A/D转换电路- 11 -3.4.2 D/A转换电路- 14 -3.5 光电隔离继电器驱动电路- 15 -3.6 变频器的选择- 16 -3.7 压力传感器的选择- 17 -3.8 显示器与键盘电路设计- 18 -3.8.1 显示器接口电路设计- 18 -3.8.1 键盘电路设计- 18 -3.9 报警及电源电路- 19 -3.10 本章小结- 20 -第4章 变频恒压供水系统的软件设计- 21 -4.1 单片机变频恒压供水系统主流程图- 21 -4.2 A/D子程序- 22 -4.4 中断服务程序- 22 -4.3 继电器控制子程序- 23 -4.4 本章小结- 24 -总 结- 25 -致 谢- 26 -参考文献- 27 -附录1：变频恒压供水控制系统原理图- 29 -附录2：变频恒压供水控制系统程序- 30 -III第1章 绪 论1.1 关于研究课题的目的与意义 供水系统是人民生活中的重要一环，随着人民的生活水平提高，人民对供水系统的要求也日益提高。传统的供水系统由于占地面积大，水质易污染，基建投资多，水压不能保持恒定，已经不满足人民对供水系统的节能，高效率，可靠稳定的要求。近年来，随着变频调速技术的日益成熟，它以其独特优良的控制性能被广泛应用于速度控制领域，其显著的节能效果和可靠稳定的控制方式，在供水系统中得到广泛的应用。本课题基于单片机为核心，通过编程以管网压力为设定参数，以变频器控制水泵的转速，实现管网水压的PID闭环调节，让供水系统的水压稳定在设定值。这与传统的水塔、高位水箱等供水方式相比，不论在经济性、还是系统的稳定性、可靠性、自动化程度等方面都具有优势。1.2 变频恒压供水系统的特点变频频恒压供水系统在水量增加时，变频器频率升高，水泵转速加快，供水量相应增大；用水量减少时，变频器频率降低，水泵转速减慢，供水量亦相应减小，保证了供水效率用户对水压和水量的要求，同时达到了提高供水品质和供水效率的目的；采用该设备不需建造高位水箱，水塔，水质无二次污染，是一种理想的现代化建筑供水设备。变频恒压供水系统的主要特点：1.均配有稳压泵或稳压罐稳压，在用水量小到一定值时，主泵可停止运转，减少水泵电机的机械磨损并且节约电能。与传统供水方式相比变频恒压供水能节能30%-60%。2.结构紧凑，占地面积小，安装快，投资省，运行稳定，无污染，效率高。3.配置灵活，自动化程度高，功能齐全，灵活可靠。4.运行合理，由于一天内的平均转速下降，轴上的平均扭矩和磨损减少，水泵的寿命将大为提高。5.由于能对水泵实现软停和软起，消除了启动电流对电网的冲击。6.采用单片机，程序灵活多变，精度高，可靠性强，反映速度块，操作简便，省时省力。1.3 变频恒压供水系统技术的实现与发展情况 近年，变频器在现代工业生产实践中，起着极其重要的作用。变频器具有调速范围宽，调速精度高，动态响应快，运行效率搞，应用操作方便、节能效果显著等优点。 在当今改造工业、改善工艺流程、提高自动化水平和产品质量、实现绿色工业进程中，变频器已经成为主要的技术手段。而随着电子技术的发展，变频器的性能有极大的提高，它可以实现设备的软启停控制，这可以缩减设备的电耗和降低设备的故障率，确保系统的可靠稳定运行。在供水系统的管网上安装压力传感器，把水压高低转换为电流大小的模拟信号，通过变频器，改变水泵电动机的转速。当用水量增大，管网的压力就会小于设定的压力值，变频器的输出频率增大，水泵电动机的转速加快，加大供水量，让管网压力回到设定压力值。变频调速恒压供水控制系统的应用，为人民的生活带来极大方便，也为企业带来巨大经济效益。并同时得到了科技工作者、企业家与广大民众的认可。将来的趋势必定是全面取代传统供水方式，成为供水系统的主流。目前，在我国内有不少的公司在做变频恒压供水的工程，其中大多采用的是国外品牌的变频器，如ABB公司的ACS500变频器，日本三菱电机株式会社的A140E系列变频器等，他们有的采用可编程控制器和相应的软件实现，有的采用单片机和相应的软件实现，但是其系统的性能和稳定可靠性还不能达到用户的要求。1.4 变频恒压供水系统的适用范围1.高层建筑，城乡居民小区，企事业等生活用水。2.各类工业需要恒压控制的用水，冷却水循环，热力网水循环，锅炉补水等。3.中央空调系统。4.自来水厂增压系统。5.各种流体恒压控制系统。6.各种流体恒压控制系统。1.5 本章小结 本章介绍了恒压供水系统的意义与实践运用的好处。还详细介绍了该系统的各个特点，以及国内的现况和未来的发展趋势。该系统适用于高层建筑，城乡居民小区等。第2章 方案论证2.1 方案一采用单片机编程控制的方式。由于集成电路技术的飞速的发展。微型计算机也在与时俱进，其中以单片机技术最为突出。单片机主要用于对系统进行控制，以达到各种控制和测试的目的。单片机具有较强的运算能力，软件编程简单灵活、可用实现各种逻辑控制和算法，其价格便宜，性能优良，而且借助其成型的技术，在资源利用等方面占有很大优势。单片机的主要特点： 1.体积小，集成度高，可靠性高 单片机将各功能部件都集于一身，放在一块晶体芯片上，因此集成度非常高，体积自然也是最小的。该芯片设计本身是按照工业测量和控制环境的要求，内部布线也很短，其抗噪声性能比一般常见的CPU更好。单片机的指令程序、常数以及表格等固化在程序存储器中不易被破坏，许多信号通道均在一个芯片内，故可靠性高。 2.软件和硬件相结合单片机作为控制器通常使用软件编程的方法控制系统，与其他计算机相比，单片机控制应用中使用了的较多的硬件内容，所以单片机控制应用具有软硬件相结合的特点。3.控制功能强 为了满足对对象的控制要求，单片机的指令系统均有极丰富的条件:分支转移能力，I/O口的逻辑操作及位处理能力，非常适用于专门的控制功能。 4.低电压，低功耗，便于生产便携式产品 为了满足广泛使用于便携式系统，许多单片机内的工作电压仅为1.8V3.6V，而工作电流仅为数百微安。 5.易扩展 片内具有计算机正常运行所必需的部件。芯片外部有许多供扩展用的数据总线、地址总线、控制总线及并行、串行输入/输出管脚，很容易构成各种规模的计算机应用系统。 6.应用现场环境恶劣单片机应用的环境比较恶劣，电源波动，电磁干扰，冲击振动，高温，低温等因素都会影响系统工作的稳定性。因此稳定性和可靠性在单片机的应用中占有非常重要的地位。7.广泛的应用性在人们的生活和工业生产中，许多有自动控制要求的地方都会有单片机的身影出现。其应用领域包括工业自动化方面，仪器仪表方面，家用电器方面，信息和通信产品方面以及军事装备方面。8.优异的性能价格比 单片机的性能很高，因此单片机被广泛的使用，其销量极大，各大公司的争相竞争使其价格变得十分低廉，具有优异的性能价格比。2.2 方案二采用可编程序控制器PLC的方式。可编程序控制器又称PLC,它是为了在工业中应用而专门设计的。它采用了可编程序的存储器，如面向用户的指令存储，逻辑运算，顺序控制，计数和算术运算等，存储执行逻辑运算，顺序控制，定时，计数和算术运算等操作的面向用户的指令，并能通过数字或模拟输入输出模块，控制各种类型的机器或生产过程。PLC控制一般具有性能稳定、抗干扰能力强、可靠性高、易操作、便于维护、编程简单、灵活性强等特点。PLC的主要特点：1.可靠性高，抗干扰能力强。高可靠性是电气控制设备的关键性能。PLC以现代大规模集成电路技术为基础，采用了严格的生产制造工艺，内部电路设计了先进的抗干扰技术，可靠性非常高。2.编程灵活。使用PLC的梯形图、布尔助记符，功能表图等进行编程，使编程非常容易简单，应用面很广。3.功能完善齐全，适用性强。PLC发展到今天，已经形成了各种规模的系列化产品，在很多工业场合中均有应用。但是PLC的价格过于昂贵，不宜扩展和升级，无法实现大众化，所以控制系将向单片机控制系统逐渐过度。2.3 方案三 基于工控机IPC的控制方式工控机即为工业控制计算机，也可以叫做产业电脑或工业电脑，英文简称IPC。IPC是专为工业现场设计的计算机。它具有自诊断功能，可以根据需要选择I/O模版。目前，IPC已被广泛应用于工业和每个人生活的方方面面。例如：医疗卫生、控制现场、高速公路、航天、地铁、通讯等。工控机的主要特点： 1.内置双风扇机箱，正压流尾气，灰尘过滤器和网络设备。 2.具有高度可靠的工业电源，过电压过电流保护。 3.设有看门狗计时器，当陷入故障死机时，自动复位，无需人工干预。4.开放性，兼容性好，具有PC机的全部优良性能。 5.可内置实时检测系统，以便进行多任务调度和运行。 2.4 方案确定由于PLC价格昂贵，不宜扩展和升级，无法实现大众化，而现在单片机的应用极为广泛，单片机的特点是集成度高，体积小，有很高的可靠性，有优异的性能价格比，控制功能强，而且相对比较经济，所以本课题设计依据方案一选择了单片机AT89S52作为供水系统的控制器。2.5 本章小结 本章列举了三个方案进行对比，然后选择了方案一。详细的介绍了分别以单片机，PLC，IPC为核心的变频恒压供水系统的特点，优点，缺点等。第3章 恒压变频供水系统的硬件设计3.1 硬件总体设计采用AT89S52作为控制的CPU；为了保证系统的稳定可靠运行，防止程序死机现象，采用N555组成硬件定时系统。A/D转换电路采用ADC0809将传感器检测的压力值转为数字量，D/A转换电路采用DAC0832将数字信号转换为模拟信号。系统硬件结构图如图3-1所示。图3-1 系统硬件结构图3.2 AT89S52的硬件设计3.2.1 AT89S52最小系统硬件设计本系统采用单片机AT89S52作为控制器，AT89S52单片机片内的Flash可允许在线重新编程，也可用通用非易失性存储编程器编程；片内数据存储器内含128字节的RAM；有40个引脚，32个外部双向输入/输出（I/O）端口；具有两个16位可编程定时器；中断系统是具有6个中断源、5个中断矢量、2级中断优先级的中断结构。复位用于启动或者重新启动单片机，当单片机上电时需要将单片机复位；或者当单片机处于未知状态，比如程序“跑飞”或进入死循环，也需要强行将单片机复位使程序重头开始重新执行，因此，此设计必须安装复位电路，以保证采集的顺利与准确。单片机最小系统如图3-2所示，AT89S52内部有一个用于构成振荡器的高增益反向放大器，该高增益反向放大器的输入端为芯片的引脚XTAL1，输出端为XTAL2。这两个引脚跨接石英晶体振荡器和微调电容，就构成了一个稳定的自激振荡器。电路中的微调电容通常选择为30pF左右，该电容的大小会影响到振荡器频率的高低、振荡器的稳定性和起振的快速性，晶体的振荡频率为12MHz。图3-2 AT89S52最小系统接线图3.2.2 AT24C04外部存储扩展根据设计要求，本设计采用AT24C04为单片机内存进行外部扩展。AT24C04是一个4K位串行CMOS EEPROM，CATALYST公司的先进CMOS技术实质上减少了器件的功耗，其引脚接线图如图3-3所示。图3-3 AT24C04电路接线图引脚功能： A0：空引脚； A1、A2：器件地址设定引脚； GND：电源地； SDA：数据口； SCL：同步时钟口； WP：写保护口； VCC：电源。3.3 555定时器复位电路555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件；555定时器成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多谐振荡器、单稳态触发器及施密特触发器等脉冲产生与变换电路。555定时器的功能主要由两个比较器决定，在控制系统中555定时电路V0口输出连续的连续的脉冲信号至RST，达到定时复位的效果，可以有效地防止程序死机现象。其引脚接线图如图3-4所示。电路使用电阻电容产生RC定时回路，用于设定脉冲的周期和脉冲的宽度。调节Rw或者电容C，可以得到不同的时间常数。 脉冲宽度计算公式： Tw=0.7（R5+R6）C14 振荡周期计算公式： T=0.7（R5+2*R6）C14 图3-4 555定时器引脚接线图3.4 A/D与D/A转换电路3.4.1 A/D转换电路ADC0809是八位逐次逼近A/D转换器。它由一个8路模拟开关、一个地址锁存器、一个A/D转换器和一个三态输出锁存器组成，如图3-5所示。多路开关可选通8个模拟通道，允许8路模拟量分时输入，共用A/D转换器进行转换。三态输出锁存器用于锁存A/D转换完的数字量，当OE端为高电平时，才可以从三态输出锁存器取走转换完的数据。图3-5 ADC0809内部结构AD0809对输入模拟量要求：信号单极性，电压范围是0-5V，若信号太小，必须进行放大；输入的模拟量在转换过程中应该保持不变，若模拟量变化太快，则需要在输入前增加采样保持电路。主要特性：1.8路输入通道，8位A/D转换器，即分辨率为8位。2.具有转换起停控制端。3.转换时间为100s(时钟为640kHz时)，130s（时钟为500kHz时）4.单个+5V电源供电5.模拟输入电压范围0+5V，不需零点和满刻度校准。ADC0809引脚电路图如图3-6所示。图3-6 ADC0809的引脚电路引脚功能：ADC0809芯片有28条引脚，采用双列直插式封装，如图所示。下面说明各引脚功能。IN0IN7：8路模拟量输入端。OUT0OUT8：8位数字量输出端。ADDA、ADDB、ADDC：3位地址输入线，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。Vcc：电源，单极+5V。GND：地。3.4.2 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： D0D7：8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WR2、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； 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3-7所示。 图3-7 DAC0832的引脚电路3.5 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3-8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。图3-8 光电隔离继电器驱动电路3.6 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RS-485/422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3-9所示。图3-9 变频器接口电路3.7 压力传感器的选择本设计采用MIK-P300型扩散硅压力变送器，MIK-P300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3-1所示。表3-1 压力传感器技术性能供电电源24VDC输出信号420mA、15V、010mA、020mA、05V、RS485量程范围-0.100.02100Mpa补偿温度-1070介质温度-40125环境温度-4085外壳防护IP65压力类型表压绝压密封压综合精度0.1、0.3、0.5级可选零点温度漂移0.03%FS/灵敏度温度漂移0.03%FS/过载压力200%FS长期稳定性0.2%FS/年固有频率5kHz650kHz其接口电路图如3-10所示。 图3-10 压力传感器接口图3.8 显示器与键盘电路设计3.8.1 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3-11所示。图3-11 显示器接口电路3.8.1 键盘电路设计本系统采用独立式按键，键盘接口电路如图3-12所示，功能键有S1确定键，S2加数键，S3减数键。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。图3-12 键盘接口电路3.9 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3-13所示，报警控制信号由单片机AT89S52的P1.2端输出加到三级管的基极。当P1.6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。图3-13 报警电路电源模块包含变压、整流、滤波和稳压四部分，其中稳压部分采用LM7805集成块，如图3-14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3-15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。图3-14 电源电路 图3-15 独立电源电路3.10 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。第4章 变频恒压供水系统的软件设计4.1 单片机变频恒压供水系统主流程图图4-1 系统的主程序流程图主程序主要实现: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4-1图。4.2 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4-2所示。图4-2 A/D子程序流程图4.4 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4-3所示。图4-3 中断服务程序流程图4.3 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4-4所示。图4-4 继电器控制子程序流程图4.4 本章小结 本章介绍了单片机变频恒压供水系统的单片机控制器软件包括住程序、控制量计算子程序、继电器控制子程序、A/D转换子程序、中断显示子程序和频率输出子程序等。总 结本论文研究的是变频恒压供水系统。恒压供水系统以变频器为核心进行设计，借助于变频器强大而灵活的控制功能变频器优良的变频调速性能，实现了恒压供水的控制。该系统变频器进行调节，按实际需要随意设定压力给定值，根据压差调整水泵的工作情况，实现恒压供水，使给水泵始终在高效率下运行，在启动时压力波动小，可控制在给定值的5%范围内。恒压供水在日常生活中非常重要，基于变频器技术设计的生活恒压供水控制系统可靠性高、效率高、节能效果显著、动态响应速度快。因实现了恒压自动控制，不需要操作人员频繁操作，节省了人力，提高了供水质量，减轻了劳动强度，可实现无人值班，节约管理费用。对整个供水过程来说，系统的可扩展性好，管理人员可根据每个季节的用水情况，选择不同的压力设定范围，不但节约了用水，而且节约了电能，达到了更优的节能方式，实现供水的最优化控制和稳定性控制。目前在国内外变频调速恒压供水控制系统的研究设计中，对于能适应不同的用水场合，结合现代控制技术、网络和通讯技术同时兼顾系统的电磁兼容性(EMC)的变频但压供水系统的水压闭环控制的研究还是不够的。因此，有待于进一步研究改善变频恒压供水系统的性能，使其能被更好的应用于生活、生产实践中。致 谢文本是在导师董娜娜老师的悉心指导下完成的。从论文的选题、研究方案的实施到论文的撰写和修改，董娜娜老师指出了我的不足，给我提供了很多指导和帮助，这篇论文凝聚着老师的大量心血。董娜娜老师的认真严谨踏实的治学态度，创造性和多角度思考的思维方式，一丝不苟的工作作风给我带来很多的启迪和教诲。在此，特向董娜娜老师表示最深厚的感谢!大学生活即将结束，在这段大学光阴中，得到了很多。感谢长春工业大学人文信息对我的栽培，这片土地有我的很多美好回忆，不但另我在学习上有很大的提高，在自身修养和综合素质上也有了明显的进步。感谢大学中的朋友和同学，你们的鼓励一直是我前进的动力，你们的存在使我的大学生活更加多姿多彩。感谢大学中的所有授课老师在学习上给于我的帮助，是你们让我明白知识的浩瀚和知识的重要性。最后感谢在这篇论文中给我提供支持和指导、建议的同学和其他老师，你们的指导让我受益匪浅，正是你们无私帮助，论文才能顺利地完成，这里也衷心地感谢他们。参 考 文 献1 于微波，张德江计算机控制系统M北京:高等教育出版社. 2011.2 林育兹变频器应用案例M北京：高等教育出版社. 2007.3 张燕宾变频调速应用实践M机械工业出版社. 2000.4 马宏骞.变频调速技术与应用项目教程M电子工业出版社. 2011.5 金传伟，毛宗源变频调速技术在水泵控制系统中的应用J电子技术应用. 2000.6 刘国荣. 单片机微型计算机技术M北京：机械工业出版社. 1996.7 李华，孙晓民，李红静. MCS-51系列单片机实用接口技术M北京航空航天大学出版社. 1999.8 孟凤果，曹振君. 单片机应用自学通M北京：中国电力出版社. 2005.9 陆安定. 电动机节能改造使用手册M上海：上海科技出版社. 1995.10 杨素行. 微型计算机系统原理及应用M北京：清华大学出版社. 1995.11 Sachedev M S,Phadke A G. Microprocessor Relays and Protection SystemsM. IEEE Tutorial Course,IEEE Press. 1988.12 Kennedy J，Eberhart R. Particle swam optimizationA. Proceedings of IEEE International Conference on Neural NetworksC. Rerth IEEE. 1995.13 Xu J X，Hang C C，Parallel structure and tuning of a fuzzy PID controllerJ. Automatica. 2000.14 Parsopoulos K E,Vrahatis M N. Recent approach to global optimization problems through particle swam optimizationJ. Natural Computing. 2002.15 George S,Wang K,Zhu S M. Speed of sound in seawater as a function of salinityJ. Temperature and Pressure . 1997.- 39 -附录1：变频恒压供水控制系统原理图附录2：变频恒压供水控制系统程序 A/D数据采集转化及显示子程序：#include #define uchar unsigned char#define uint unsigned intsbit st=P32;sbit oe=P31;sbit eoc=P30;ucharcodetab=0x03,0x9f,0x25,0x0d,0x99,0x49,0x41,0x1f,0x01,0x09;uchar codetd=0x00,0x10,0x20,0x30,0x40,0x50,0x60,0x70;/通道先择数组uint ad_0809,ad_data1,ad_data2,ad_data3,ad_data0;uchar m,number;uchar x8;/八通道数据待存数组void delaynms(uint x);/nms延时程序void display();/显示程序void ad0809();/芯片启动程序void key();/键扫描程序main()number=1;P1=0x00; while(1) ad0809();/调AD0809 启动子程序 key();/调按键子程序 ad_0809=xnumber;/把相关通道数据给ad_0809display();/调显示 /nms 延时程序 void delaynms(uint x) uchar i; while(x-0) for(i=0;i125;i+) ; void display() uchar a; ad_data1=(ad_0809*49/25)/100;/读得的数据乘以2 再乘以98%除以100 得百位 ad_data2=(ad_0809*49/25)%100)/10;/读得的数据乘以2 再乘以98%再分出十位 ad_data3=(ad_0809*49/25)%100)%10);/读得的数据乘以2 再乘以98%再分出个位 for(a=0;a10;a+) P0=tabad_data3;/送小数点后第二位显示 P2=0x07;delaynms(3); P0=tabad_data2;/送小数点后第一位显示 P2=0x0b; delaynms(3); P0=tabad_data1;/送整数显示P0_7=0; P2=0x0d; delaynms(3); P0=tabnumber; P2=0x0e; delaynms(3); void ad0809() uchar i,m=1; for(i=0;i8)number=1;/八通道 PID控制子程序 ：#include #include #include struct _pid int pv; /*integer that contains the process value*/ int sp; /*integer that contains the set point*/ float integral; float pgain; float igain; float dgain; int deadband; int last_error; ; struct _pid warm,*pid; int process_point, set_point,dead_band; float p_gain, i_gain, d_gain, integral_val,new_integ; /*- pid_init DESCRIPTION This function initializes the pointers in the _pid structure to the process variable and the setpoint. *pv and *sp are integer pointers. -*/ void pid_init(struct _pid *warm, int process_point, int set_point) struct _pid *pid; pid = warm; pid-pv = process_point; pid-sp = set_point; /*- pid_tune DESCRIPTION Sets the proportional gain (p_gain), integral gain (i_gain), derivitive gain (d_gain), and the dead band (dead_band) of a pid control structure _pid. -*/ void pid_tune(struct _pid *pid, float p_gain, float i_gain, float d_gain, int dead_band) pid-pgain = p_gain; pid-igain = i_gain; pid-dgain = d_gain; pid-deadband = dead_band; pid-integral= integral_val; pid-last_error=0; /*- pid_setinteg DESCRIPTION Set a new value for the integral term of the pid equation. This is useful for setting the initial output of the pid controller at start up. -*/ void pid_setinteg(struct _pid *pid,float new_integ) pid-integral = new_integ; pid-last_error = 0; /*- pid_bumpless DESCRIPTION Bumpless transfer algorithim. When suddenly changing setpoints, or when restarting the PID equation after an extended pause, the derivative of the equation can cause a bump in the controller output. This function will help smooth out that bump. The process value in *pv should be the updated just before this function is used. -*/ void pid_bumpless(struct _pid *pid) pid-last_error = (pid-sp)-(pid-pv); /*- pid_calc DESCRIPTION Performs PID calculations for the _pid structure *a. This function uses the positional form of the pid equation, and incorporates an integral windup prevention algorithim. Rectangular integration is used, so this function must be repeated on a consistent time basis for accurate control. RETURN VALUE The n