开发应用微型电脑应用变频泵组单片机控制器软硬件设计徐政111翁正新（②电机中取出频率信号，并按一定规则对其进行控制的软硬件设计方案。

　　*、目丨J目随着城市建设的发展和楼顶水箱的逐步取消，越来越多的楼宇供水系统采用了由节能效果显著的变频泵组直接供水的方案由于变频泵组中泵的启停是由电机运行的频率来控制的，而许多变频泵不但没有频率输出口而且存在着严重的电磁干扰，这就给泵组中各个泵启停的调度控制带来了一定的困难，同时因为泵组需要二十四小时连续工作，因此也对控制器提出了较高的可靠性要求。本文介绍了变频泵组单片机启停调度控制器的软硬件设计。

　　二控制器的主要功能1.从各个变频泵电机电枢两端的电压调制波形中分离出电压频率信号（变频泵没有频率信号输出端口），每一路频率信号用一组发光二极管进行有级指示。

　　2.根据分离出来的电压频率的高低，各个泵运行时间的长短及管路的水压值，按照一定的规则对泵组中各个泵的启停进行循环控制，使得在一个较长时期中各个泵所受的负荷比较平均，有效地延长泵的使用寿命。

　　3.每个泵都具有手动启、停功能手动启泵具有高控制优先级，手动停止的泵或发出报警信号的泵将自动从泵组启停的循环链中撤出，当报警信号被清除或者手动停止状态取消后，再自动加入泵组的循环链中。

　　三、控制器硬件组成率信号通过8031的T1口输入；四片74LS373芯片各驱动一组二极管，用于对各个泵的运行频率进行有级显示；74LS244是带锁存的8路驱动器，用于接收报警信号及手动启停信号；另一片74LS373芯片用于输出继电器信号控制泵的启停。由于电枢电压是充满高次谐波的调制波，有很强的干扰性，因此整个硬件设计中关键的部分是如何从电枢电压波形中分离出频率量其硬件线路如，首先将VD1VD2两端的电枢电压通过分压电阻分压后加到光隔离芯片的输入端，稳压管Z5具有电压取样和保护光隔离的双重作用。然后将隔离后的信号送入反向器。光隔离虽然也具有一定的整形作用，但其输出端的波形还不是很很理想，我们用74LS14反相器再一次对它进行整形，将整形后的波形输入由74LS123和电阻、电容组成单稳态触发器，单稳态触发器的输出再送到8253计数芯片进行计频单稳态触发器的作用是把半个周期中许多具有不同占空比的方波变换成一个方波，单稳态触发器的输出脉宽不应大于变频泵高频率的二分之一周期。为了增强系统的可靠性，控制器采用了如所示的看门狗电路，它由两级单稳态电路构成，每隔一定时间软件给DOG端发一次脉冲，当DOG端在规定时间内得不到喂食脉冲时，认为程序已经走飞，级单稳态电路翻转，将输出接口置成高阻状态，以确保外部设备不会误动作，当第二级稳态电路翻转时，引起INT0中断，执行中断服务程序，使失控的程序重新回到受控状态控制器硬件以泵组中有四个变频泵为例进行介绍，其总体结构如，除了指示电路以外，所有和总线器件相连的外部信号全部用光电隔离芯片进行光电隔离，以确保内部总线与外部信号之间没有电气连接。数据存储器6264用于对程序中的标志寄存器和重要数据进行备份；8253计数器芯片内含三个定时计数器，用来对三路频率信号进行计频，另一路频控制器硬件结构四、控制器软件介绍控制器软件以泵组中有四个变频泵为例进行介绍，其结构框图见“初始化”部分用以对各个标志寄存器置初值①徐政上海七O四研究所工程师硕士上海②翁正新上海交通大学自动化系副教授上海开发应用微型电脑应用频率分离电路并对8253芯片进行初始化在“逻辑运算并置标志位”这一部分中，为了达到平均分配变频泵负载的目的，我们设计了如下几个标志寄存器。A）自动关泵寄存器，用以指明哪几个泵是正常工作状态下由程序自动关闭的。B）运行泵寄存器，用以指明哪几个泵是目前正在运行的。C）新启动泵寄存器，用以指明哪一个泵是刚启动的D）下一个启动泵寄存器。E）下一个停止泵寄存器。5个寄存器都是低4位有效，A和B寄存器的每一位代表一个泵的状态。C）寄存器的低4位中只能有一位是1，D和E寄存器用作循环移位寄存器，同一时刻，低四位中也只能有一位置1，为了方便移位，我们在初始化时将第5位置运行状态就一目了然，控制起来方便了许多。

　　定时器0中断服务程序用于实现计频功能，当定时器定时累计到1秒时，中断服务程序就去读8253各个通道和定时器1的计数值，得到的读数恰好是各个泵的运行频率为了增加控制器的可靠性，我们在程序的后，对程序中有用的数据和标志寄存器在数据存储器6264中作了三个备份。在INTO中断服务中比较这三组备份数据，只要有两组数据相同，即认为数据有效，否则认为数据已被破坏，程序从头开始执行，其原理框图如所示。

　　五结论本文介绍的控制器与进口同类产品相比有较高性价比经过一段时间的运行，控制器工作可靠、性能稳定，较好地满足了用户的要求