數(shù)字式直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)(已修改)
2025-06-23 13:56 本頁(yè)面
【正文】 數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì) 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖 所示包括 80C196KC 單片機(jī)、同步信號(hào)電路、測(cè)速脈沖信號(hào)反饋電路、電流反饋電路、顯示電路、觸發(fā)脈沖輸出驅(qū)動(dòng)電路。 80C196KC單片機(jī) 80C196KC 單片機(jī)是 Intel公司推出的一款高性能的 CHMOS 16 位單片機(jī)，在其內(nèi)部“嵌入”了以往被認(rèn)為是“外圍”設(shè)備的多種電路，包括：時(shí)鐘發(fā)生器、多功能 I/O 口、 A/D 轉(zhuǎn)換器、 PWM 輸出口、串行口、定時(shí) /計(jì)數(shù)器、監(jiān)視定時(shí)器、高速輸入輸出器、外設(shè)事務(wù)服務(wù)器等。 80C196KC的主要技術(shù)特 點(diǎn)如下： ? 16K 字節(jié)片內(nèi) EPROM； 448 字節(jié)寄存器陣列；寄存器 寄存器結(jié)構(gòu)； 5 個(gè) 8 位 I/0 口；全雙工串行口； 16 位監(jiān)視定時(shí)器； 4 個(gè) 16 位軟件定時(shí)器；可動(dòng)態(tài)配置的八位或十六位總線寬度； ? PWM(脈寬調(diào)制 )輸出； HSI/HSO(高速輸入輸出口 )； ? 28 個(gè)中斷源， 18 個(gè)中斷向量；可以采用 16MHz的晶振。 主回路晶軋管門(mén)極觸發(fā)脈沖輸出驅(qū)動(dòng)電路速度給定程序存儲(chǔ)器顯示模塊電流反饋值測(cè)速脈沖信號(hào)同步中斷模塊路觸發(fā)脈沖 圖 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)框圖 可以看出， 80C196KC 不但具有豐富的硬件資源，而且運(yùn)行速度也大為提高。同樣使用 12MHz的晶振， 80C196KC 的運(yùn)算速度要比 8096 提高 1/3，使用 16MHz 的晶振，將比使用 12MHZ 晶振的8096快 1/2(因?yàn)?8096最快只能使用 12MHz 晶振 )。此外， 80C196KC的六個(gè) HSO 通道正好可以輸出六個(gè)觸發(fā)晶閘管的脈沖，因此我們選用它來(lái)構(gòu)成數(shù)字式直流電源的控制系統(tǒng)。 同步信號(hào)電路 同步信號(hào)電路是數(shù)字式直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的一個(gè)重要的電路。同步信號(hào)電路的主要任務(wù)是為數(shù)字觸發(fā)脈沖輸出提供一個(gè)同步信號(hào)作為相位基準(zhǔn)。根據(jù)該基準(zhǔn)，通過(guò)單片機(jī)計(jì)算得出移相觸發(fā)時(shí)間，進(jìn)而確定觸發(fā)角對(duì)應(yīng)的觸發(fā)脈沖形成時(shí)刻。并通過(guò)觸發(fā)脈沖 輸出電路將觸發(fā)脈沖分配輸出。 同步信號(hào)的獲取方法有下面二種： （ 1） 同步信號(hào)獲取方法一是用圖 所示電路中最后一個(gè)異或門(mén)輸出的脈沖送到單片機(jī)的外部中斷引腳，實(shí)現(xiàn)每 。下面介紹具體方法。 1 2 3 4 5 6 7 8ABCD87654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eA2D a t e : 9 J un 2 0 0 7 S he e t o f F i l e : E : \畢業(yè)設(shè)計(jì) \電路圖 \硬件電路設(shè)計(jì) . d db D r a w n B y:123ABC4561 7B7 4A L S 8 61231 7A7 4A L S 8 63 6152 2 4911 12107 8 1 1315145423121 6AL M 1 391231 8A7 4L S 8 6+ 12 VS1S2S3761U 1 6BL M 1 399814U 1 6CL M 1 39I N T+ 12 V+ 12 V 圖 同步電路圖 圖中，同步變壓器與主變壓器一樣接成 Y/Y12 接法，同步電壓先由二級(jí) RC 濾波電路濾除電源干擾，并通過(guò)調(diào)整 R 值實(shí)現(xiàn) 30o移相，使三個(gè)相同步電壓分別與晶閘管電源三相線電壓保持同相位。三個(gè)同步電壓分別經(jīng)電壓比較器 LM339 變?yōu)?S1， S2， S3，三個(gè)方波信號(hào)，若以“ 1”表示高電平， 以 60o為單位時(shí)間，則 S1， S2， S3 的波形在電源一個(gè)正弦波周期 (6 個(gè)相帶 )內(nèi)分別組成 6 種態(tài)： 001101100110010011， 80C196KC 通過(guò) P1 口讀入 S1， S2， S3 的狀態(tài)，就可以分析判斷當(dāng)前應(yīng)該觸發(fā)的相應(yīng)主電路的晶閘管觸發(fā)脈沖的組號(hào)。為了便于軟件處理，電源狀態(tài)用字碼表示，例如 S1， S2， S3 為 011，則電源狀態(tài)字碼值 S1， S2， S3 為 3. 對(duì)于晶閘管三相全控橋電路，一個(gè)周波有 6 個(gè)自然換向區(qū)。進(jìn)入每個(gè)換向區(qū) (60o 相帶 )要同時(shí)觸發(fā)兩個(gè)晶閘管，并按一定的順序，每隔 60o 依次發(fā)出脈沖觸發(fā)晶閘管。因此，要使單片機(jī)的觸發(fā)操作具有與電源嚴(yán)格同步的時(shí)序，還得由硬件產(chǎn)生與三相電源自然換向點(diǎn)同步的申請(qǐng)中斷的同步脈沖序列信號(hào)，這個(gè)同步脈沖序列的間隔是 60o，它可以在主電路線電壓的每個(gè)自然換相點(diǎn)通過(guò) 80C196KC的外部中斷引腳 EXTINTI 向 CPU 申請(qǐng)中斷，結(jié)合前述讀入的 S1， S2， S3 狀態(tài)字碼值，實(shí)現(xiàn)同步認(rèn)相判斷，可準(zhǔn)確地確定當(dāng)前的自然換向區(qū)應(yīng)該輸出哪個(gè)腳的脈沖。這個(gè)同步中斷信號(hào)可以利用己經(jīng)產(chǎn)生的 S1， S2， S3 信號(hào)得到。只要將三個(gè)方波信號(hào)異或，可以產(chǎn)生一個(gè)邊沿與線電壓自然換向點(diǎn)對(duì)齊 的方波信號(hào)，該信號(hào)再經(jīng)過(guò)一個(gè) RC 電路和異或門(mén)處理，或者用一個(gè) 74LS123 單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器，即可得到一定脈寬的同步中斷信號(hào)。由同步電路產(chǎn)生的這些有關(guān)電壓的波形如圖 （ 2） 同步信號(hào)獲取方法二與方法一基本相似，把電壓比較器后面的異或門(mén)電路都去掉即可。該方法用 S1， S2， S3 輸出的脈沖信號(hào)作為同步信號(hào)。軟件用查詢(xún)方式：?jiǎn)纹瑱C(jī)每讀到 S1， S2， S3有跳變，就去觸發(fā)相應(yīng)的晶閘管。單片機(jī)根據(jù)讀到的不同的 S1， S2， S3的值，來(lái)決定該觸發(fā)哪一個(gè)管子，觸發(fā)順序如表 。 圖 同步電壓波 形圖 表 晶軋管觸發(fā)順序表 S1 1 1 1 0 0 0 S1 0 1 1 1 1 0 S3 1 0 0 0 1 1 被觸發(fā)晶閘管 1 2 3 4 5 6 觸發(fā)脈沖輸出電路 圖 ， SCR1為第一路晶閘管觸發(fā)電路，具體電路見(jiàn)圖 ，其余五路與第一路相同。 晶閘管的觸發(fā)可以采用寬脈沖觸發(fā)和雙窄脈沖觸發(fā)兩種方式。用寬脈沖觸發(fā)，觸發(fā)可靠性高，適用面寬，但容易使脈沖變壓器飽和，因此要求脈沖變壓器的鐵心體積比較大。用雙窄脈沖電路觸發(fā)晶閘管，雖然脈沖次 數(shù)比寬脈沖觸發(fā)多一倍，但是可以減小觸發(fā)裝置的輸出功率，減小脈沖變壓器的鐵心體積。 單片機(jī) HSO 通道的輸出脈沖經(jīng)光耦隔離，驅(qū)動(dòng)達(dá)林頓管來(lái)控制脈沖變壓器。脈沖變壓器的輸出分別接晶閘管的門(mén)極和陰極，控制晶閘管的開(kāi)通和關(guān)斷。 E XT I NTHS O . 0HS O . 1HS O . 2HS O . 3HS O . 4HS O . 580 C 196 KCS C R 1 觸發(fā)電路5 路觸發(fā)電路與 S C R 1觸發(fā)電路相同同步中斷信號(hào) 圖 同步觸發(fā)結(jié)構(gòu)框圖 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12ABCD121110987654321DCBAT i t l eN u m be r R e v i s i o nS i z eA1D a t e : 7 J un 2 0 0 7 S he e t o f F i l e : E : \畢業(yè)設(shè)計(jì) \電路圖 \ M y D e s i g n . d db D r a w n B y:U 2 3O P T O I S O 1R 2 4R E S 2R 2 3R E S 2R 1 9R E S 2 C 2 4C A PD 1 5D I O D ED 1 6D I O D ED 1 4D I O D EQ4N P N D A R45 39V C CH S O . 5+ 24 + 24 圖 晶閘管觸發(fā)電路 顯示電路 LCD 液晶顯示簡(jiǎn)介 液晶顯示器以其
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