毕业设计（论文）-单片机控制的电机交流调速系统设计.doc

毕业设计 用单片机控制的电机交流调速系统毕业设计毕业设计任务书毕业设计题目：单片机控制的电机交流调速系统设计毕业设计目的：本课题是一个单片机应用系统，包括硬件和软件两部分。通过本毕业设计，学生要掌握硬件设计和软件编程，为以后的工作做好准备。 毕业设计任务：1.基于51单片机设计单片机系统硬件，包括整流器，滤波器，逆变器，触发器等；2.使用PROTEL软件画系统硬件电路；3.自行设计程序并作注释。毕业设计主要技术数据：1.单片机使用89c51，交流电机额定功率4KW,额定转速1200r/min；毕业设计工作量要求：论文正文应有各个电路模块说明，硬件电路图，源程序，结论或改进，字数不少于5000字（不包含图所占）毕业设计进度计划：第1周：下达毕业设计任务，认真分析选题要完成的任务及技术指标，然后向指导教师汇报自己的理解，指导教师指出学生的问题，对于合理建议应给与肯定，并修改功能和技术指标；第2周：查阅、收集资料，根据修改后的功能和技术指标，选择确定总体方案，及时和指导教师交流，征求指导教师意见;第3周：根据方案设计硬件系统。完成硬件电路设计，画出硬件电路图，征求指导教师意见；第4周：完成软件部分整体框架设计；第5周：画出软件流程图，完成关键部分软件设计；完成全部软件设计，征求指导教师建议；第6周：整理资料，撰写完整规范的毕业设计报告（论文）并交指导教师审阅；准备答辩提纲，进行毕业答辩。毕业设计应完成的技术资料：论文、图纸、源代码参考文献：1、 楼然苗，李光飞编著.51系列单片机设计实例 北京航天航空大学出版社2、 王晓明.电气传动的微机控制 北京航天航空大学出版社3、 吴金戌，沈庆阳，郭庭吉编著.8051单片机实践与应用 清华大学出版社4、 姚为正编著.电力电子技术第二版 高等教育出版社5、 杨宁 黄元峰编著.微机控制技术第二版 高等教育出版社教研室主任意见：系主管领导意见： 任务下达日期2010年9月25日规定完成日期2010年12月3日摘 要 - 1 -第1章 引 言- 2 -1.1单片机的产生和发展- 2 -1.2交流调速系统的现状- 2 -第2章 硬 件 设 计- 4 -2.1系统总体方案设计- 4 -2.2主回路设计- 5 -2.2.1整流滤波电路的设计- 5 -2.2.2整流电路意义总结- 5 -2.3整流电路分类- 6 -2.3.1按组成器件可分为不可控电路、半控电路、全控电路三种- 6 -2.3.2按电网交流输入相数分为单相电路、三相电路- 7 -2.4滤波电路- 7 -2.4.1 RC平滑滤波电路的结构- 7 -2.4.2 RC平滑滤波电路的工作原理- 7 -2.5三相逆变电路的设计- 8 -2.5.1 SPWM 逆变器原理- 9 -第3章 触发器的选择- 11 -3.1.1命令寄存部分- 13 -3.1.2读取及产生调制波形部分- 14 -3.1.3三相输出控制电路- 14 -第4章 单片机- 15 -4.1 AT89C51单片机简介- 15 -4.2 显示器8279- 17 -4.3 三相变频变压电源电路结构图.-18-第5章 参数计算- 20 -5.1 整流电路设计-20-5.2 逆变电路的设计- 20-第6章 软件设计- 21 -6.1流程图- 21 -6.2 程序.-23-结束语- 32 -参考文献- 32 -致谢- 32 - 毕业设计 用单片机控制的电机交流调速系统用单片机控制的电机交流调速系统设计摘要单片机控制的交流变频调速系统设计思想是用开环恒压频比控制。通过改变程序来达到控制转速的目的，因此本设计的调速分为硬件和软件两个部分。由于设计中电机功率是4KW，所以整流器采用不可控电路，电容器滤波，逆变器采用三相逆变器。系统的总体结构主要由主回路，51系列单片机，SA8282触发器及测速发电机等组成。关键词 AT89C51单片机,触发器，整流器，三相异步电动机第1章 引 言1.1单片机的产生和发展 我国开始使用单片机是在1982年，短短五年时间里发展极为迅速。1986年在上海召开了全国首届单片机开发与应用交流会，有的地区还成立了单片微型计算机应用协会，那是全国形成的第一次高潮，截止今日单片机应用技术仍飞速发展。我们首先从它的构成说起：单片机，亦称单片微电脑或单片微型计算机。它是把中央处理器(CPU)、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、输入输出端口(I/O)等主要计算机功能部件都集成在一块集成电路芯片上的微型计算机。计算机的产生加快了人类改造世界的步伐，但是它毕竟体积大。微计算机（单片机）在这种情况下诞生了。单片机渗透到我们生活的各个领域，几乎很难找到哪个领域没有单片机的踪迹。导弹的导航装置，飞机上各种仪表的控制，计算机的网络通讯与数据传输，工业自动化过程的实时控制和数据处理，广泛使用的各种智能IC卡，民用豪华轿车的安全保障系统，录象机、摄象机、全自动洗衣机的控制，以及程控玩具、电子宠物等等，这些都离不开单片机。更不用说自动控制领域的机器人、智能仪表、医疗器械了。我们只需要在单片机外围接一点简单的接口电路，核心部分只是由人为的写入程序来完成。这样产品的体积变小了，成本也降低了，长期使用也不会担心精度达不到了。因此，单片机的学习、开发与应用将造就一批计算机应用与智能化控制的科学家、工程师。所以，它的魔力不仅是在现在，在将来将会有更多的人来接受它、使用它。1.2交流调速系统的现状 近20年来随着电力电子技术，计算机技术、自动控制技术的迅速发展，交流电机变频调速已得到了越来越广泛的应用，并已开始逐步替代直流调速，因其许多优点而被公认为最有发展前途的调速方式。同时，变频调速的控制技术也在不断进步和完善。在变频调速系统出现的初期，其控制技术是采用电压频率协调控制（即V/F比为常数）。此种控制技术有开环和闭环两种形式。采用开环时用于一般生产机械，但静态和动态性能都不太理想，采用闭环则可改善系统性能。后来，一些研究人员提出了转差频率控制方法。采用这种控制技术使得变频调速系统在一定的程度上改善了静态和动态性能，使之接近于直流双闭环调速系统，但是，还是不能满足高性能调速系统的要求。 改善调速系统动态性能的关键在于如何实现转矩控制。70年代初德国的F.BLASCHKE提出的矢量控制理论解决了交流电机矢转矩控制问题。这种理论的核心是将一台交流电机等效为直流电机来控制，因而获得了与直流调速系统同样优良的动态性能。经过各国科技工作者努力，矢量变换控制的变频调速方法已广泛地应用于电气传动系统中。80年代的中期，德国的DEPENBROCK又提出了直接转矩控制的理论，其思路是把交流电机与逆变器看作一个整体对待。采用空间电压矢量分析方法进行计算，直接控制转矩，免去了矢量变换的复杂计算。控制系统结构简单，便于实现全数字化，已有实际产品用于实际中。 近10多年来，各国学者和研究部门致力于无速度传感器控制系统的研究， 利用检测定子电压、电流等容易测量的物理量进行速度估算，以取代速度传感器，提高控制系统的可靠性，降低成本，目前已研究出无速度传感器矢量控制系统的实用产品。近几年来，人工智能技术如专家系统、模糊逻辑和人工神经网络等，正在显示出其实现变频调速的智能化自适应控制的巨大希望所在，有研究结果表明，智能控制技术有效利用，可使变频调速系统做到高效、自适应、自诊断、自保护、动态性能优良。第2章 硬 件 设 计2.1系统总体方案设计图1 系统总体框图 为了使系统具有较好的动静态性能，满足设计要求，可将整个系统设计为转速开环控制系统，采用转差频率调节方式，对转速进行动态调节。由于电动机功率不大，整流器采用不可控电路，电容器滤波；逆变器采用电力晶体管三相逆变器。系统的总体结构主要由主回路：整流电路，滤波电路，三相逆变电路；AT 89C51单片机， 8279通用键盘/显示器，I/O接口芯片等组成。2.2主回路设计2.2.1整流滤波电路的设计 图2 整流滤波电路2.2.2整流电路意义总结1、电源电路中的整流电路主要有半波整流电路、全波整流电路和桥式整流三种。 2、这三种整流电路输出的单向脉动性直流电特性有所不同，半波整流电路输出的电压只有半周，所以这种单向脉动性直流电主要成分仍然是50Hz的，因为输入交流市电的频率是50Hz，半波整流电路去掉了交流电的半周，没有改变单向脉动性直流电中交流成分的频率；全波和桥式整流电路相同，用到了输入交流电压的正、负半周，使频率扩大在倍为100Hz，所以这种单向脉动性直流电的交流成分主要成分是100Hz的，这是因为整流电路将输入交流电压的一个半周转换了极性，使输出的直流脉动性电压的频率比输入交流电压提高了一倍，这一频率的提高有利于滤波电路的滤波。 3、在半波整流电路中，当整流二极管截止时，交流电压峰值全部加到二极管两端。对于全波整流电路而言也是这样，当一只二极管导通时，另一只二极管截止，承受全部交流峰值电压。所以对这两种整流电路，要求电路的整流二极管其承受反向峰值电压的能力较高；对于桥式整流电路而言，两只二极管导通，另两只二极管截止，它们串联起来承受反向峰值电压，在每只二极管两端只有反向峰值电压的一半，所以对这一电路中整流二极管承受反向峰值电压的能力要求较低。 4、在全波和桥式整流电路中，都将输入交流电压的负半周转到正半周或将正半周转到负半周，这一点与半波整流电路不同，在半波整流电路中，将输入交流电压一个半周切除。 5、在整流电路中，输入交流电压的幅值远大于二极管导通的管压降，所以可将整流二极管的管压降忽略不计。2.3整流电路分类2.3.1按组成器件可分为不可控电路、半控电路、全控电路三种 1）不可控整流电路完全由不可控二极管组成，电路结构一定之后其直流整流电压和交流电源电压值的比是固定不变的。 2）半控整流电路由可控元件和二极管混合组成，在这种电路中，负载电源极性不能改变，但平均值可以调节。3）在全控整流电路中，所有的整流元件都是可控的（SCR、GTR、GTO 等），其输出直流电压的平均值及极性可以通过控制元件的导通状况而得到调节，在这种电路中，功率既可以由电源向负载传送，也可以由负载反馈给电源，即所谓的有源逆变。 2.3.2按电网交流输入相数分为单相电路、三相电路1）对于小功率整流器常采用单相供电。 2）三相整流电路是交流测由三相电源供电，负载容量较大,或要求直流电压脉动较小，容易滤波。三相可控整流电路有三相半波可控整流电路，三相半控桥式整流电路，三相全控桥式整流电路。因为三相整流装置三相是平衡的输出的直流电压和电流脉动小，对电网影响小，且控制滞后时间短，采用三相全控桥式整流电路时，输出电压交变分量的最低频率是电网频率的6倍，交流分量与直流分量之比也较小，因此滤波器的电感量比同容量的单相或三相半波电路小得多。另外，晶闸管的额定电压值也较低。因此，这种电路适用于大功率变流装置。2.4滤波电路经过整流电路后的输出电压已经是单相的直流电压，但是其中含有直流和交流的成分，电压的大小仍有变化，这种直流电称为脉动直流电。对于某些工作(如蓄电池充电)，脉动电流已经可以满足要求，但是对于大多数电子设备，需要平滑的直流电，故整流电路后面都要接滤波电路，尽量减小交流成分，以减小整流电压的脉动程度，适合稳压电路的需要，这就是滤波。由此组成的电路称为滤波电路。下面介绍两类主要的滤波电路。2.4.1 RC平滑滤波电路的结构 在负载上并联一个电容器，利用电容器充放电时端电压不能跃变的特性使直流输出电压保持稳定。图二整流滤波电路中，二极管VD起整流作用，与负载并联的电容C起滤波作用，这个电容器就是一个最简单的滤波器2.4.2 RC平滑滤波电路的工作原理 RC平滑滤波电路是利用电容器的端电压在电路状态改变时不能跃变的原理实现滤波的电容和电感都是基本的滤波元件，当通过电感线圈的电流发生变化时，线圈中会产生自感电动势阻碍电流变化，因此通过电感的电流不能突变，流过负载的电流也就不能突变，从而使负载电流和负载电压的脉动大为减小，电流平滑，输出电压的波形也就平稳了，达到了滤波目的。2.5三相逆变电路的设计 图3 三相逆变电路逆变器是将直流变为定频定压或调频调压交流电的变换器，传统方法是利用晶闸管组成的方波逆变电路实现，但由于其含有较大成分低次谐波等缺点，近十余年来，由于电力电子技术的迅速发展，全控型快速半导体器件BJT，IGBT，GTO 等的发展和PWM 的控制技术的日趋完善，使SPWM 逆变器得以迅速发展并广泛使用。PWM 控制技术是利用半导体开关器件的导通与关断把直流电压变成电压脉冲列，并通过控制电压脉冲宽度和周期以达到变压目的或者控制电压脉冲宽度和脉冲列的周期以达到变压变频目的的一种控制技术，SPWM 控制技术又有许多种，并且还在不断发展中，但从控制思想上可分为四类，即等脉宽PWM 法，正弦波PWM 法（SPWM 法），磁链追踪型PWM 法和电流跟踪型PWM 法，其中利用SPWM 控制技术做成的SPWM 逆变器具有以下主要特点：（1）逆变器同时实现调频调压，系统的动态响应不受中间直流环节滤波器参数的影响。（2）可获得比常规六拍阶梯波更接近正弦波的输出电压波形，低次谐波减少，在电气传动中，可使传动系统转矩脉冲的大大减少，扩大调速范围，提高系统性能。（3）组成变频器时，主电路只有一组可控的功率环节，简化了结构，由于采用不可控整流器，使电网功率因数接近于1，且与输出电压大小无关。2.5.1 SPWM 逆变器原理1 SPWM 波形所谓的SPWM 波形就是与正弦波形等效的一系列等幅不等宽的矩形脉冲波形，等效的原则是每一区间的面积相等。把一个正弦波分作几等分然后把每一等分的正弦曲线与横轴所包围的面积都用一个与此面积相等的矩形脉冲来代替，矩形脉冲的幅值不变，各脉冲的中点与正弦波每一等分的中点相重合，这样由几个等幅不等宽的矩形脉冲所组成的波形就与正弦波等效，称作SPWM 波形。同样，正弦波的负半周也用同样的方法与一系列负脉冲波等效。2 SPWM 调制及逆变桥工作原理 以SPWM 三相逆变桥为例进行说明，SPWM三相逆变器主电路由六个全控式功率开关器件构成三相逆变桥，它们各有一个继流二极管反并联结，整个逆变器由三相不可控整流器提供电压为Us的直流电压。调制波和载波的交点决定了SPWM 脉冲序列的宽度和脉冲间的间隔宽度。当A 相的UraUt 时，VT1 导通，输出正弦脉冲电压Us/2，当UraUt 时，VT1 关断Uda=0,在Ura 负半周，用同样方法控制VT4，输出负的脉冲电压序列，改变调制波频率时，输出电压基波频率随之改变，降低调制波幅值时如Ura，各段脉冲的宽度变窄，输出电压基波幅值减少。这种SPWM 每相只有一个开关器件反复通断，称单极性SPWM 波形。若有同一桥臂上下两个开关交替地导通与关断，则输出脉冲在“+”和“”之间变化，这样得到双极式的SPWM 波形，其调制方法与单极式相似，只是输出脉冲电压的极性不同，当UraUt 时，VT1 导通VT4 关断，Uao=+Us/2；当UrsUt 时VT1 关断，VT4 导通，输出相电压Uao=-Us/2,同理VT3 和VT6，VT3 和VT5 交替导通得到UAO，UCO 第3章 触发器的选择图4 SA8282引脚排列图PWM控制技术是通过控制电路按一定规律来控制开关管的通断,以得到一组等幅而不等宽的矩形脉冲波形并使其逼近正弦电压波形。其方法有模拟方法和数字方法两种，其中模拟方法的电路比较复杂,且有温漂现象，会影响精度,降低系统的性能。数字方法则是按照不同的数字模型用计算机算出各切换点并将其存入内存,然后通过查表及必要的计算生成PWM波，因此数字方法受内存影响较大,且与系统精度之间存在着矛盾。SA8282是英国MITEL公司生产的全数字化三相PWM发生器，它频率范围宽、精度高，并可与微处理器进行接口,同时能够完成外围控制功能,因而可实现智能化。SA8282采用28脚DIP封装。图4是其引脚排列图，其各引脚的功能说明如下：AD0AD7：八位地址与数据复用总线，用于从微处理器接受地址与数据信息。WR（R/W、RD（DS）、 ALE（AS）：此三个引脚为Intel（MOTOROLA）控制模式；SA8282在工作时可自动适应Intel或MOTOROLA控制模式，当ALE（AS）管脚变为高电平时，SA8282内部检测电路将自动锁存RD（DS）线上的状态，如果检测结果为低电平，则采用MOTOROLA控制模式；如果检测结果为高电平，则采用Intel控制模式。RST：复位端，低电平有效；CS：片选输入该控制线可使SA8282与其它外围接口芯片共享同一组总线。RPHT、RPHB、YPHT、YPHB、BPHT、BPHB：标准TTL电平输出端口（即PWM驱动信号）可分别驱动三相逆变器的六个功率开关器件。TRIP：输出封锁状态指示用于表明输出是否被锁存，低电平有效。SET TRIP：关断触发信号输入端,当输入为高时, TRIP及六个PWM输出端将被迅速锁存在低电平状态,且只有在, RST复位时才能解除。WSS：波形采样同步端口；ZPB、ZPPY、ZPPR：分别是三相信号的零相位脉冲输出端。CLK：时钟信号输入端。VDD：+5V偏置电源。VSS：接地端。此外，SA8282芯片还具有以下特点：图5 内部原理结构框图 ()全数字化SA8282与微处理器相连时可自动适应Intel和MOTOROLA两种总线接口而且编程简捷方便。其全数字化的脉冲输出具有很高的精度和稳定性。()工作方式灵活SA8282具有六个标准的TTL电平输出端,可以驱动逆变器的六个功率开关器件。电路的载波频率、调制频率、调制比、最小脉宽、死区时间等工作参数均可直接通过软件设定,而不需要任何外接电路,从而降低了硬件成本。()工作频率范围宽、精度高SA8282的三角载波频率可调,当时钟频率为12.5MHz时,载波频率最高可达24KHz,输出调制频率最高可达4KHz,输出频率的分辨率为12位。3.1工作原理SA8282的内部原理结构框图如图5所示。它主要包括初始化命令和控制命令寄存部分、从ROM中读取及产生PWM调制波形部分以及三相输出控制电路等三个功能部分。3.1.1命令寄存部分该部分由总线控制、地址数据总线、暂存器R0R2、虚拟寄存器R3R4及24位初始化寄存器和24位控制寄存器构成。该部分在工作时应首先进行初始化（从微处理器向初始化寄存器和控制寄存器输入控制字进行系统参数设置），然后由微处理器向两个24位寄存器输入命令字，这两个寄存器分别被称为初始化寄存器和控制寄存器。由于总线的数据宽度被限制在8位字长，因此要想把数据送到一个24位寄存器，应先分三次分别送到三个暂存寄存器R0、R1、R2中。而数据由暂存寄存器R0、R1、R2送到初始化寄存器或控制寄存器是通过虚拟寄存器R3、R4的送数写指令来实现的，R3、R4实际上不存在，它们只在指令中出现。往R3送数的写指令用于将数据从R0、R1、R2传送到控制寄存器，而往R4送数的写指令则可将数据从R0、R1、R2传送到初始化寄存器。3.1.2读取及产生调制波形部分该部分由地址发生器、波形ROM及相位和控制逻辑构成。由于调制波形关于90、180、270对称所以波形ROM中仅保存了090的波形瞬时值。工作时，SA8282可根据地址发生器的信号直接从波形ROM中读取波形数据,然后通过相位控制逻辑将其组成0360的完整波形和三相波形,而不需要处理器进行处理。3.1.3三相输出控制电路SA8282中的每相输出控制电路均由脉冲取消和脉冲延时电路构成。脉冲取消电路用于去掉脉冲宽度小于取消时间的脉冲，以保证最小输出脉冲宽度大于器件的开关周期。延时电路可保证死区间隔，其作用是在改变任一相中两个开关器件的状态时提供一个较短的延迟时间，以使这段时间里的两个开关都处于关状态，从而防止在转换瞬间桥臂开关元件出现共通（两个开关在状态转换期间造成直通短路）现象。第4章 单片机4.1 AT89C51单片机简介AT89C51是一种与8051兼容的带4K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的低电压，高性能CMOS8位微处理器，俗称单片机。AT89C2051是一种带2K字节闪烁可编程可擦除只读存储器的单片机。单片机的可擦除只读存储器可以反复擦除100次。AT89C51单片机为很多嵌入式控制系统提供了一种灵活性高且价廉的方案。主要特性：与MCS-51 兼容、4K字节可编程闪烁存储器、寿命：1000写/擦循环、数据保留时间为10年、全静态工作于0Hz到24Hz、三级程序存储器锁定、128*8位内部RAM、32位可编程I/O线、两个16位定时器/计数器、5个中断源、可编程串行通道、低功耗的闲置和掉电模式、片内振荡器和时钟电路。图6 AT89C51单片机引脚图管脚说明：VCC：供电电压。GND：接地。P0口：P0口为一个8位漏级开路双向I/O口，每脚可吸收8TTL门电流。当P1口的管脚第一次写“1”时，被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器，它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时，P0 口作为原码输入口，当FIASH进行校验时，P0输出原码，此时P0外部必须被拉高。P1口：P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口，P1口缓冲器能接收输出4个TTL门电流。P1口管脚写入“1”后，被内部上拉为高，可用作输入，P1口被外部下拉为低电平时，将输出电流，这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时，P1口作为第八位地址接收。 P2口：P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口，P2口缓冲器可接收，输出4个TTL门电流，当P2口被写“1”时，其管脚被内部上拉电阻拉高，且作为输入。并因此作为输入时，P2口的管脚被外部拉低，将输出电流。这是由于内部上拉的缘故。P2口当用于外部程序存储器或16位地址外部数据存储器进行存取时，P2口输出地址的高八位。在给出地址“1”时，它利用内部上拉优势，当对外部八位地址数据存储器进行读写时，P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。P3口：P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O口，可接收输出4个TTL门电流。当P3口写入“1”后，它们被内部上拉为高电平，并用作输入。作为输入，由于外部下拉为低电平，P3口将输出电流（ILL）这是由于上拉的缘故。P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。P3口也可作为AT89C51的一些特殊功能口，如表1所示：表1 P3口各引脚功能表接口管脚备选功能P3.0RXD串行输入口P3.1TXD串行输出口P3.2/INT0外部中断0P3.3/INT1外部中断1P3.4T0记时器0外部输入P3.5T1记时器1外部输入P3.6/WR外部数据存储器写选通P3.7/RD外部数据存储器读选通RST：复位输入。当振荡器复位时，要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。ALE/PROG：当访问外部存储器时，地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间，此引脚用于输入编程脉冲。在平时，ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号，此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是：每当用作外部数据存储器时，将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置“0”。此时， ALE只有在执行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，该引脚被略微拉高。如果微处理器在外部执行状态ALE禁止，置位无效。/PSEN：外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间，每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时，这两次有效的/PSEN信号将不出现。/EA/VPP：当/EA保持低电平时，则在此期间外部程序存储器（0000H-FFFFH），不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时，/EA将内部锁定为RESET；当/EA端保持高电平时，此间内部程序存储器。在FLASH编程期间，此引脚也用于施加12V编程电源（VPP）。XTAL1：反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。XTAL2：来自反向振荡器的输出。振荡器特性：XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。4.2 显示器8279图7 8279引脚图 8279是一种通用可编程键盘，显示器接口芯片。如图7所示，它能完成键盘输入和显示控制两种功能，键盘部分提供一种扫描方式，对键盘不断扫描，自动消抖，自动识别出按下的键并给出编码，能对双键或N键同时按下进行保护。8279的组成：1）I/O控制及数据缓冲器2）控制和时序寄存器及定时控制3）扫描计数器4）回复缓冲器，键盘抖动及控制5）FIFO/传感器RAM及其状态寄存器6）显示RAM和显示地址寄存器4.3三相变频变压电源电路结构图图8 三相变频变压电源电路结构图利用单片机和集成芯片配合产生SPWM波形控制逆变开关的通断，控制算法更加容易实现编程，使得系统结构简单，控制精度高，可靠性强，同时参数修改容易、编程任务少，单片机的处理任务大为减轻。并且，由于可通过SA8282对三相输出电压分别进行调整，可在存在三相不平衡负载的场合中得到应用。第5章 参数计算5.1 整流电路设计采用三相桥式不可控整流电路将交流电整流为直流电，电路如图2左半部分由6个二极管组成。通过二极管的峰值电流为：Im =21.414In =21.4140.5=1.42A 流过二极管电流的有效值： 二级管电流定额：In =(1.5or2)Id/1.57=0.78or1.04A 考虑滤波电容充电电流的影响，需要留有较大的电流余量，选用IN=2A，整流二极管电压定额：Ud =(2or3)Um =(2or3)1.414220=622or933V 根据上面计算的电压和电流以及市场价格和供货情况，实际选用的整流二极管为5A、1000V。 5.2 逆变电路的设计如图3逆变电路的功率器件选用6个IGBT和6个快速续流二极管。IGBT正反向峰值电压为： Um=1.41420=311V 考虑到23倍安全系数，取耐压值为1000V。通态峰值电流： Im=21.414In=21.4140.5=1.41A 考虑1.52倍安全系数，取电流定额为5A。续流二级管的耐压和续流计算与上相同，考虑到市场价格供货和价格的情况实际选 用IGBT为GT25Q101，续流二极管为MUR860。第6章 软件设计6.1流程图图9 显示程序流程图 图10 转速快慢流程图6.2 程序89c51的初始化程序如下：INIT:MOV DPTR，#7FFFH ；置89c51命令/状态口地址 MOV A，#0D1H ；置清显示命令字 MOVX DPTR，A ；送清显示命令 WEIT:MOVX A，DPTR ；读状态 JB ACC.7，WEIT ；等待清显示RAM结束 MOV A，#34H ；置分频系数，晶振12MHz MOVX DPTR，A ；送分频系数 MOV A，#00H ；置键盘/显示命令 MOVX DPTR，A ；送键盘/显示命令 MOV IE，#84H ；允许89c51中断 RET显示子程序如下：DIS:MOV DPTR，#7FFFH ；置89c51命令/状态口地址 MOV R0，#30H ；字段码首地址 MOV R7，#08H ；8位显示 MOV A，#90H ；置显示命令字 MOVX DPTR，A ；送显示命令 MOV DPTR，#7FFEH ；置数据口地址LP:MOV A，R0 ；取显示数据 ADD A，#6 ；加偏移量 MOVC A，APC ；查表，取得数据的段码 MOVX DPTR，A ；送段码显示 INC R0 ；调整数据指针 DJNZ R7，LP ； RET SEG:DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH ；字符0、1、2、3、4、5段码 DB 7DH，07H，7EH，6FH，77H，7CH ；字符6、7、8、9、A、B段码 DB 39H，5EH，79H，71H，73H，3EH ；字符C、d、E、F、P、U段码 DB 76H，38H，40H，6EH，FFH，00H ；字符H、L、-、Y、“空”段码键盘中断子程序如下：KEY: PUSH PSW PUSH DPL PUSH DPH PUSH ACC PUSH B SETB PSW.3 MOV DPTR，#7FFFH ；置状态口地址 MOVX A，DPTR ；读FIFO状态 ANL A，#0FH ； JZ PKYR ； MOV A，#40H ；置读FIFO命令 MOVX DPTR，A ；送读FIFO命令 MOV DPTR，#7FFEH ；置数据口地址 MOVX A，DPTR ；读数据 LJMP KEY1 ；转键值处理程序PKYR: POP B POP ACC POP DPH POP DPL POP PSW RETI ； KEY1: ；键值处理程序键盘程序清单：KEY1: ACALLKS1 ； 有无键按下子程序 JNZLK1 ；有键按下，转去抖延时 AJMPKEY1 ；无键按下，继续扫描LK1: ACALLDELA12；12ms延时程序调用 ACALLKS1 ；判断键是否真正按下 JNZLK2 ；有键按下，转逐列扫描 AJMPKEY1 ；无键按下，继续扫描LK2: MOVR2,#0FEH；设置首列扫描字 MOV R4,#00H ；保存首列号 LK4:MOVDPTR,#7F01H；列扫描字送至PA口 MOVA,R2 MOVXDPTR,A INCDPTR ；指向PC口 INCDPTR MOVXA,DPTR ；读入行状态 JBACC.0,LONE ；第0行无键按下，转LONE MOVA,#00H ；有键按下，设置行首键号 AJMPLKP ；转求键号 LONE: JBACC.1,LTWO ；第1行无键按下，转LTWO MOVA,#08H ；有键按下，设置行首键号 AJMPLKP ；转求键号 LTWO:JBACC.2,LTHR ；第2行无键按下，转LTHR MOVA,#10H ；有键按下，设置行首键? AJMPLKP ；转求键号 LTHR:JBACC.3,NEXT ；第3行无键按下，查下一列 MOVA,#18H ；有键按下，设置行首键LKP:ADDA,R4 ；求键号，键号=行首键号+列号 PUSHACC ；保护键号LK3:ACALLKS1 ；等待键释放 JNZLK3 ；键未释放，继续等待 POPACC ；键释放，键号送A AJMPOVER ；键扫描结束NEXT: INCR4 ；列号加1，指向下一列 MOVA,R2 ；判断8列扫描完否 JNBACC.7,KND ；8列扫描完，继续 RLA ；扫描字左移一位 MOVR2,A ；送扫描字 AJMPLK4 ；转下一列扫描 KND:AJMPKEY1 OVER:RET ；键扫描结束KS1:MOVDPTR,#7F01H；指向PA口 MOVA,#00H ；设置扫描字 MOVXDPTR,A ；扫描字送PA口 INCDPTR ；指向PC口 INCDPTR MOVXA,DPTR ；读入PC口状态 CPL ；以高电平表示有键按下 ANLA,#0FH ；屏蔽高4位 RET 初始化程序如下：INIT: MOV DPTR，#7FFFH ；置89c51命令/状态口地址 MOV A，#0D1H ；置清显示命令字 MOVX DPTR，A ；送清显示命令 WEIT: MOVX A，DPTR ；读状态 JB ACC.7，WEIT ；等待清显示RAM结束 MOV A，#34H ；置分频系数，晶振12MHz MOVX DPTR，A ；送分频系数 MOV A，#00H ；置键盘/显示命令 MOVX DPTR，A ；送键盘/显示命令 MOV IE，#84H ；允许89c51中断 RET显示子程序如下： DIS:MOV DPTR，#7FFFH ；置89c51命令/状态口地址 MOV R0，#30H ；字段码首地址 MOV R7，#08H ；8位显示 MOV A，#90H ；置显示命令字 MOVX DPTR，A ；送显示命令 MOV DPTR，#7FFEH ；置数据口地址 LP: MOV A，R0 ；取显示数据 ADD A，#6 ；加偏移量 MOVC A，APC ；查表，取得数据的段码 MOVX DPTR，A ；送段码显示 INC R0 ；调整数据指针 DJNZ R7，LP ； RET 键盘中断子程序如下：KEY: PUSH PSW PUSH DPL PUSH DPH PUSH ACC PUSH B SETB PSW.3 MOV DPTR，#7FFFH ；置状态口地址 MOVX A，DPTR ；读FIFO状态 ANL A，#0FH ； JZ PKYR ； MOV A，#40H ；置读FIFO命令 MOVX DPTR，A ；送读FIFO命令 MOV DPTR，#7FFEH ；置数据口地址 MOVX A，DPTR ；读数据 LJMP KEY1 ；转键值处理程序PKYR: POP B POP ACC POP DPH POP DPL POP PSW RETI ；驱动电路子程序的设计PUSH: MOVR3 , # NUM PUSH A PUSH PSW LOOP: SETB P1.0 ACALL DELAY1 CLR P1.0 ACALL DELAY2 DJNZ R3,LOOP POP PSW POP A RET延时子程序的设计MOVR2,#18H LCALL7FEBH RET ORG7FEBH;通用延时子程序(07EBH&0FEBH&.)L7FEB:PUSH02H;R2(复位后R2即为02H)存放时间常数,进栈保护L7FED:PUSH02H;R2进栈保护L7FEF:PUSH02H;进栈L7FF1:DJNZR2,$;R2不为零等待POP02H;出栈 DJNZR2,L7FEF;R2不为零转POP02H;出栈DJNZR2,L7FED;R2不为零转POP02H;出栈DJNZR2,L7FEB;R2不为零转RET;子程序返回END主程序如下:CON: MOVR3, # NMOV TMOD , # 10HMOV TL1 , # LOWMOV TH1 , # H IGHJNB FLAG ,LEFTMOV R0 , RMAJMP TIME - SLEFT: MOV R0 , LMTIME: SETB EASETB ET1SETB TR1利用软件形成脉冲序列的程序清单： PULSE_S:MOVR7,#NUM；设定脉冲个数 PUSHA；保护现场 PUSHPSWLOOP:SETBP1.0；输出高电平 ACALLDELAY1；延时 CLRP1.0；输出低电平 ACALLDELAY2；延时 DJNZR7,LOOP；R70，继续输出脉冲 POPPSW；恢复现场 POPA RET定时中断子程序TIME0:CLREA；关中断INC30H MOVA,30H XRLA,#50H；判断是否到8秒JZS_8；8秒定时到，转至S_8AJMPRECOUN；未到8秒，继续计时S_8:SETBP3.2；触发外部中断0NOP CLRP3.2 NOPRECOUN:MOVTH0,#3CH MOVTL0,#0B0H；设定定时器初值 SETBEA；开中断 RETI；中断返回中断子程序T_CON:PUSHA；保护现场 PUSHPSW MOVR7,#N；设定控制步数JNBFLAG,LEFT；判断旋转方向 RIGHT:MOVR0,RM；正转模型起始地址 AJMPROTATE LEFT:MOVR0,LM ROTATE: MOVA,R0；取第一拍控制模型 MOVP1,A；输出第一拍控制模型 ACALLDELAY1；延时 INCR0 MOVA,R0；取第二拍控制模型 MOVP1,A；输出第二拍控制模型 ACALLDELAY1；延时 INCR0 MOVA,R0；取第三拍控制模型 MOVP1,A；输出第三拍控制模型 ACALLDELAY1；延时 DJNZR7,ROTATE；未走完要求的步数，继续POPPSW；恢复现场 POPA RET；返回 结束语毕业设计是学生综合学习的一个难得的机会，同时它也是检验这几年学习水平的一个机会。在设计中涉及到的知识面很广，它需要我们查阅大量的资料，从中吸取对设计有帮助的东西来达到一个优化的目的。在设计过程中肯定有我们以前没有学习过的新知识需要我们自学，这就需要耐心，需要刻苦的钻研和推敲，特别是对于各部分的衔接是经过论证后得出的。通过毕业设计，真正的学习到了不少东西，特别是对于自己动脑思考问题，动手解决问题的能力无疑是上了一个台阶，让自己知道了从事技术方面的学生扎实的基本功是必不可少的，对于创新能力的培养和加强得引起高度的重视，光课堂的学习是不够的，通过自学是提高的一个途径，能够将所学到的知识和自学的新知识柔和在一起已证明了我们具有一定的能力。当然了，方案肯定能再次得到优化，这是以后在工作中需要考虑的问题。参考文献1，电子技术 主编：陈钦礼 机械工业出版社2，机电一体化 主编：邱七安 西安电子科技大学出版社3，电力电子技术 主编：姚为正 高等教育出版社致谢本人在研究学习和课题设计期间，经景老师的悉心指导和耐心启发，学习到了设计课题的基本方法，具备了将一定的理论知识用于实践的能力，提高了自学水平，基本上达到的学以致用。景老师严谨的治学态度，渊博的知识，和谐的为人及忘我的工作精神让我钦佩不已，这不但使的我的毕业设计能够顺利的完成，还在为人做事方面给我做了一个好的榜样。我真诚的感谢他景老师。感谢宝鸡职业技术花学院的培养。感谢评阅和阅读本论文的老师付出的辛勤劳动!- 33 -