用單片機控制的電機交流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計用單片機控制的電機交流調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計#圖18CD4527引腳圖8253是可編程序定時/計數(shù)器，片內(nèi)具有3個獨立的16位計數(shù)器通道，每個通道有6種工作方式。關(guān)于8253引腳功能、工作方式等這里不再贅述。本系統(tǒng)中，設(shè)定0、1、2通道工作在方式3（方波信號發(fā)生器），用比例分頻的輸出分別作為0、1通道的計數(shù)時鐘信號，對'f,v進行整數(shù)位分頻，產(chǎn)生FCT、VCT兩路時鐘信號。0、1通道的計數(shù)值即位整數(shù)分頻系數(shù)，由CPU通過執(zhí)行幾條輸出指令置入。2通道用來產(chǎn)生RCT、OCT時鐘信號RCT、OCT共用一路時鐘信號，且頻率固定。因fRCT280fc（max）取fc（max）1KHz，貝UfRCT280KHZ。時鐘①的頻率為2MHz，故RCT可由時鐘①經(jīng)7分頻來獲得，故置通道計數(shù)值為7。由于整數(shù)分頻和小數(shù)分頻分開進行，所以需將分頻系數(shù)Pf,Pv分別分解為純整數(shù)Zf,Zv和純小數(shù)Xf,Xv兩部分，整數(shù)部分Zf,Zv送8253的0、1通道作為計數(shù)值，小數(shù)部分Xf,Xv送比例分頻器CD4527作為比例分頻系數(shù)。Zf,乙,Xf,Xv與Uf1關(guān)系如下:84000+630W片€4005.95 t；,,>400對應(yīng)Uf1的一個值，（Zf,Xf）,（Zv,Xv）有多組取值。考慮到由于硬件的限制,Xf,Xv只能取小數(shù)點后兩位這一條件，Zf與Xf，Zv與Xv必定有一最佳組合。基于這一想法，取使（[Xf]168Uf12*1060）的絕對值趨于最小，且Zf為偶數(shù)的一組值Zf,Xf和2*106使［Z?84000*63^的絕對值也趨于最小，且zf為偶數(shù)的一組值Zv,Xv,（［Xf］,［Xv］為兩位純小數(shù)）。這種尋優(yōu)法的計算法的計算量工作量較大， 難以實時完成。本系統(tǒng)中采用查表的方法獲得Zf,Xf,Zv,Xv。用高級語言程序離線生成（Zf,Xf）Ufi和（zv,xv）Ufi兩個表格，存入內(nèi)存。系統(tǒng)運行時，根據(jù)求得的頻率指令信號Ufi，查表獲得對應(yīng)的分頻系數(shù)Zf,Xf,Zv,Xv，然后將它們送到相應(yīng)的比例分頻器和8253的0、1通道，8253的0、1通道便會產(chǎn)生相應(yīng)頻率的方波信號輸出，這樣就完成了二進制碼到方波信號的變換。 比例乘法器CD4527不能直接與CPU連接，系統(tǒng)中可擴展一片8255,用它作為二路比例乘法器與CPU的接口。8253定時/計數(shù)器則直接與CPU連接。4.4.3 光電隔離及驅(qū)動電路設(shè)計HEF4752輸出的PWM控制信號功率很小，無法直接驅(qū)動GTR，要經(jīng)過脈沖功率放大才能驅(qū)動GTR，脈沖功率放大電路選用模塊EX359。該模塊是一個帶有光隔離的功率放大電路，其電源電壓為12V，輸入信號4:5V，輸出電壓1.6V（對應(yīng)GTR導(dǎo)通）和-2V（對應(yīng)GTR關(guān)斷），工作頻率為2:5KHz，可驅(qū)動50A以下的逆變器，其內(nèi)部電路如圖19所示。圖19EX359驅(qū)動模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)444故障檢測及保護電路設(shè)計故障檢測及保護電路如圖20所示，該電路采用電阻取樣的電壓、電流保護電路，通過調(diào)節(jié)電位器RP1、RP2來設(shè)定最大的允許電壓、電流值。電路中C1、C2接8255的C口中的PC2、PC3,O端接HEF4752的L控制端。這樣保護電路可通過門1輸出控制信號的封鎖HEF4752輸出的PWM控制信號，斷開主回路電源。A1、A2接8255的C口中的PC4、PC5,通過PC4、PC5輸入故障信號，用以檢測故障類型。+5VClAT.XRESETA-,圖20過電流，過電壓保護電路445模擬量輸入通道的設(shè)計i討鎖PWM信號W電平有效）由于本次設(shè)計中選用的MCS-51單片機沒有模數(shù)轉(zhuǎn)換器所以需要在外部電路中加上模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。經(jīng)過考慮選用的是 ADC0808芯片。它能完成8路模擬量的轉(zhuǎn)換，為了削弱反饋信號中的交流分量，在需在反饋信號輸入前加一RC濾波電路，取R10K ，C0.47uF，對應(yīng)的時間常數(shù)為0.005S。4.5系統(tǒng)軟件的設(shè)計4.5.1 程序框圖及其介紹（1） 系統(tǒng)主程序主程序框圖如圖21所示。先進行芯片初始化，然后，清系統(tǒng)工作區(qū),開放8051外部中斷，啟動軟件定時器10ms（采樣周期）。所以，系統(tǒng)初始化完畢，進入控制循環(huán)：顯示轉(zhuǎn)速-中斷服務(wù)（Un,Un和UsM,PI運算，查表求出Zf,Xf,Zv,Xv）7可逆切換程序7輸出控制量7顯示轉(zhuǎn)速。CUD.Chl.cu1Ajth 卻切miHsMUt.A.Eirrtflih,匚助州I人.儀怡出nfHTJjv 1 動怙號、aA.11確的時甘4?腔53011.圖21系統(tǒng)主程序框圖(2)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序即為軟件定時器0的中斷服務(wù)程序，其程序框圖如圖22所示。在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序中，完成轉(zhuǎn)速、U在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序中，完成轉(zhuǎn)速、UsM的采樣，進行PI運算，求出頻率指令信號Ufi，然后查表求得分頻系數(shù)Zf,Xf,Zv,Xv。(3)增量式PI運算子程序增量式PI運算子程序框圖如圖23所示，它包括按圖所示控制曲線計算轉(zhuǎn)差頻率增量Us(K),由Us(K)求出轉(zhuǎn)差頻率控制量Us(K)，再由Us(K)求出頻率指令信號Ufi(K)。

圖22轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序框圖可逆切換程序可逆切換程序由停車控制和可逆切換控制兩部分組成，其程序框圖如圖 24所示。系統(tǒng)的停車與工作由工作/停車控制開關(guān)控制，其開關(guān)狀態(tài)由PC6輸入。在可逆切換程序中，先對PC6進行判斷。若PC6=0,表示命令停車，這時接下來判斷轉(zhuǎn)速是否為0。若不為0,則經(jīng)PC2輸出“T電平，使HEF4752的L端為0,封鎖其輸出信號，使逆變器輸出為0,電動機轉(zhuǎn)速下降。當(dāng)轉(zhuǎn)速已降到0時，經(jīng)PC3輸出“1”電平信號，切換主回路電源，然后顯示停車標(biāo)志“0000”。若PC6=1,則表示繼續(xù)工作，于是轉(zhuǎn)去檢測正/反開關(guān)狀態(tài)，進入可逆切換部分。電動機的轉(zhuǎn)向由正/反控制開關(guān)控制，其開關(guān)狀態(tài)由PC7輸入。現(xiàn)以正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)為例說圖23增量式PI運算子程序框圖明切換過程。當(dāng)正/反轉(zhuǎn)開關(guān)由“正”轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)，接下來判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)向是正（CW=1明切換過程。當(dāng)正/反轉(zhuǎn)開關(guān)由“正”轉(zhuǎn)到轉(zhuǎn)，接下來判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)向是正（CW=1）“反”時，PC7輸入0電平，表示反還是反（CW=0），若轉(zhuǎn)向為正，表示與給定轉(zhuǎn)向不一致，需進行切換，于是經(jīng)為0,封鎖其輸出信號，使逆變器輸出為PC2輸出1電平，使HEF4752的L端0，電動機轉(zhuǎn)速下降。然后判斷電動機轉(zhuǎn)速是否為0。當(dāng)轉(zhuǎn)速未降到0時，不開放L端，電動機轉(zhuǎn)速繼續(xù)下降。一旦轉(zhuǎn)速降到0,則經(jīng)PC1輸出0電平至CW端，經(jīng)PC2輸出0電平，開放L端，于是HEF4752輸出相序為U、W、V的PWM控制信號，逆變器重新開始工作,輸出相序為U、W、V，使電動機反向啟動，至此，切換過程結(jié)束。從反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)的切換過程與上述過程相仿，不再贅述。甘鍍P1VM暗號ttiJt信號顯帛停卡懈志tDOWV開放RWMttiJt信號顯帛停卡懈志tDOWV開放RWM肓號(IfPC寸時額P怙TM信號開曲PW麗信號圖24可逆切換程序故障處理程序故障處理程序即為8051外部中斷服務(wù)程序，其程序框圖如圖25所示。

圖25故障處理程序4.5.2部分子程序?qū)τ?809的編程，采用軟件延時的方法Main:MOVR1,#DATAMOVDPTR,#7FF8HMOVR7,#08HLOOP:MOVX@DPTR,AMOVR6,#0AHDLAY:NOPNOPNOPDJNZR6,DLAYMOVXA,@DPTRMOV@R1,AINCDPTRINCR1DJNZR7,L0OP對于8253編程，計數(shù)器工作在方式3MOVDPTR,#7FFFHMOVA,0B6HMOVX@DPTR,AMOVDPTR,#7FFFHMOVA,#32HMOVX@DPTR,ACLRAMOVX@DPTR,A對于8255編程。工作在方式0,A口作為輸入，B，C口作為輸出。MOVA,#90HMOVDPTR,#0FF7FHMOVX@DPTR,AMOVDPTR,#0FF7CHMOVXA,@DPTRMOVDPTR,#0FF7DHMOVA,#DATA1MOVX@DPTR,#0FF7EHMOVA,#DATA2MOVX@DPTR,A5結(jié)束語畢業(yè)設(shè)計是學(xué)生綜合學(xué)習(xí)的一個難得的機會，同時它也是檢驗這幾年學(xué)習(xí)水平的一個機會。在設(shè)計中涉及到的知識面很廣，它需要我們查閱大量的資料，從中吸取對設(shè)計有幫助的東西來達到一個優(yōu)化的目的。 在設(shè)計過程中肯定有我們以前沒有學(xué)習(xí)過的新知識需要我們自學(xué)，這就需要耐心，需要刻苦的鉆研和推敲,特別是對于各部分的銜接是經(jīng)過論證后得出的。通過畢業(yè)設(shè)計，真正的學(xué)習(xí)到了不少東西，特別是對于自己動腦思考問題,動手解決問題的能力無疑是上了一個臺階，讓自己知道了從事技術(shù)方面的學(xué)生扎實的基本功是必不可少的，對于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和加強得引起高度的重視， 光課堂的學(xué)習(xí)是不夠的，通過自學(xué)是提高的一個途徑，能夠?qū)⑺鶎W(xué)到的知識和自學(xué)的新知識柔和在一起已證明了我們具有一定的能力。當(dāng)然了，方案肯定能再次得到優(yōu)化，這是以后在工作中需要考慮的問題。參考文獻王曉明.電氣傳動的微機控制.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1999張毅剛彭喜元.MCS-51單片機應(yīng)用設(shè)計.哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，2001黃俊.電力電子技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，1997天津電氣傳動設(shè)計研究所.電氣傳動自動化手冊.天津，2001致謝作者在研究學(xué)習(xí)和課題設(shè)計期間，經(jīng)唐宇老師的悉心指導(dǎo)和耐心啟發(fā)，學(xué)習(xí)到了設(shè)計課題的基本方法，具備了將一定的理論知識用于實踐的能力，提高了自學(xué)水平，基本上達到的學(xué)以致用。唐老師