數(shù)字式直流電機(jī)雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)硬件設(shè)計(已修改)
2025-06-23 13:56 本頁面
【正文】 數(shù)字式直流調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計 控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計 控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)如圖 所示包括 80C196KC 單片機(jī)、同步信號電路、測速脈沖信號反饋電路、電流反饋電路、顯示電路、觸發(fā)脈沖輸出驅(qū)動電路。 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 /計數(shù)器、監(jiān)視定時器、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 8 位 I/0 口；全雙工串行口； 16 位監(jiān)視定時器； 4 個 16 位軟件定時器；可動態(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 個中斷源， 18 個中斷向量；可以采用 16MHz的晶振。 主回路晶軋管門極觸發(fā)脈沖輸出驅(qū)動電路速度給定程序存儲器顯示模塊電流反饋值測速脈沖信號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，而且運行速度也大為提高。同樣使用 12MHz的晶振， 80C196KC 的運算速度要比 8096 提高 1/3，使用 16MHz 的晶振，將比使用 12MHZ 晶振的8096快 1/2(因為 8096最快只能使用 12MHz 晶振 )。此外， 80C196KC的六個 HSO 通道正好可以輸出六個觸發(fā)晶閘管的脈沖，因此我們選用它來構(gòu)成數(shù)字式直流電源的控制系統(tǒng)。 同步信號電路 同步信號電路是數(shù)字式直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的一個重要的電路。同步信號電路的主要任務(wù)是為數(shù)字觸發(fā)脈沖輸出提供一個同步信號作為相位基準(zhǔn)。根據(jù)該基準(zhǔn)，通過單片機(jī)計算得出移相觸發(fā)時間，進(jìn)而確定觸發(fā)角對應(yīng)的觸發(fā)脈沖形成時刻。并通過觸發(fā)脈沖 輸出電路將觸發(fā)脈沖分配輸出。 同步信號的獲取方法有下面二種： （ 1） 同步信號獲取方法一是用圖 所示電路中最后一個異或門輸出的脈沖送到單片機(jī)的外部中斷引腳，實現(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 \電路圖 \硬件電路設(shè)計 . 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 RC 濾波電路濾除電源干擾，并通過調(diào)整 R 值實現(xiàn) 30o移相，使三個相同步電壓分別與晶閘管電源三相線電壓保持同相位。三個同步電壓分別經(jīng)電壓比較器 LM339 變?yōu)?S1， S2， S3，三個方波信號，若以“ 1”表示高電平， 以 60o為單位時間，則 S1， S2， S3 的波形在電源一個正弦波周期 (6 個相帶 )內(nèi)分別組成 6 種態(tài)： 001101100110010011， 80C196KC 通過 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。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. 對于晶閘管三相全控橋電路，一個周波有 6 個自然換向區(qū)。進(jìn)入每個換向區(qū) (60o 相帶 )要同時觸發(fā)兩個晶閘管，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)格同步的時序，還得由硬件產(chǎn)生與三相電源自然換向點同步的申請中斷的同步脈沖序列信號，這個同步脈沖序列的間隔是 60o，它可以在主電路線電壓的每個自然換相點通過 80C196KC的外部中斷引腳 EXTINTI 向 CPU 申請中斷，結(jié)合前述讀入的 S1， S2， S3 狀態(tài)字碼值，實現(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)該輸出哪個腳的脈沖。這個同步中斷信號可以利用己經(jīng)產(chǎn)生的 S1， S2， S3 信號得到。只要將三個方波信號異或，可以產(chǎn)生一個邊沿與線電壓自然換向點對齊 的方波信號，該信號再經(jīng)過一個 RC 電路和異或門處理，或者用一個 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。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電路都去掉即可。該方法用 S1， S2， S3 輸出的脈沖信號作為同步信號。軟件用查詢方式：單片機(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，來決定該觸發(fā)哪一個管子，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)動達(dá)林頓管來控制脈沖變壓器。脈沖變壓器的輸出分別接晶閘管的門極和陰極，控制晶閘管的開通和關(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 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 \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 液晶顯示簡介 液晶顯示器以其
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