【正文】 題 目： 基于單片機(jī)電梯門控制器 設(shè)計(jì) i 摘 要 伴隨著我國現(xiàn)代化程度的提高，電梯成為高層建筑中的重要交通工具。本文針電梯門的基本運(yùn)行特點(diǎn)從分析和比較入手，引出本課題所需要解決的問題，設(shè)計(jì)出一款電梯門機(jī)控制器，包括硬件和軟件兩方面的內(nèi)容。 本文分析了異步電動(dòng)機(jī) SPWM 變頻調(diào)速的工作原理和技術(shù)要點(diǎn)，異步電動(dòng)機(jī)的變頻控制系統(tǒng)采用單片機(jī)和智能功率模塊作為核心。單片機(jī)采用 16 位單片機(jī) MSP430F149，該芯片中集成了許多功能模塊，能夠簡化系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 。功率器件使用三菱智能功率模塊 PS21265AP DIPIPM，其內(nèi)置的驅(qū)動(dòng)功能和保護(hù)功能能夠大大的提高系統(tǒng)的可靠性。 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)部分按照功能和供電類型來劃分，在基本的單片機(jī)和功率器件的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)用戶操作界面和相關(guān)的電源、保護(hù)電路等，硬件部分的大部分電路具有通用性，可以作為通用變頻器的系統(tǒng)硬件。通過軟件編程實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的檢測功能和輸出控制功能，使用 C 語言編寫軟件，具有語法簡單、可移植性好和易于調(diào)試等優(yōu)點(diǎn)。 關(guān)鍵詞 : 電梯門 變頻調(diào)速 MSP430單片機(jī) SPWM 智能功率模 塊 ii 目 錄 摘 要 ............................................................................................................... i 目 錄 ............................................................................................................. ii 第 1 章 前言 .................................................................................................... 4 課題的 研究背景和意義 ....................................................................... 4 課題所需要解決的問題 ....................................................................... 4 課題的主要研究內(nèi)容和目的 ............................................................... 5 第 2 章 MSP430F149 單片機(jī)的 介紹 ............................................................. 6 系統(tǒng)微處理器結(jié)構(gòu)和原理 .................................................................... 6 MSP430 單片機(jī)特點(diǎn) ............................................................................. 6 MSP430F149 部分功能模塊 ................................................................. 6 第 3 章 電力電子器件與 SPWM 調(diào)速 .......................................................... 9 電力電子技術(shù)發(fā)展史 ............................................................................ 9 智能功率模塊 (IPM) ............................................................................. 10 基于 MSP430 單片機(jī)的電梯門控制器的設(shè)計(jì) .................................. 10 第 4 章 電梯門控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需求 .......................................................... 12 電梯門控制器的工作環(huán)境 ................................................................. 12 門機(jī)變頻控制器的控制模式 ............................................................. 12 系統(tǒng)的開門和關(guān)門過程 ..................................................................... 13 用戶界面的要求 ................................................................................. 14 系統(tǒng)硬件總體構(gòu) ................................................................................. 15 系統(tǒng)功率電路 ..................................................................................... 16 IPM 功率電源 ...................................................................................... 16 IPM 功率驅(qū)動(dòng) ...................................................................................... 16 IPM 驅(qū)動(dòng)電源 ...................................................................................... 18 IPM 驅(qū)動(dòng)與隔離電路 ........................................................................ 19 iii 系統(tǒng)低壓電源的設(shè)計(jì) ........................................................................ 19 低電壓電源處理部分 ....................................................................... 20 外部開關(guān)量輸入與隔離電路 ........................................................... 20 繼電器及驅(qū)動(dòng)電路 ........................................................................... 21 由 MSP430F149 組成的控制核心 ................................................... 21 按鍵的設(shè)計(jì) ....................................................................................... 22 顯示電路 的設(shè)計(jì) ............................................................................... 23 系統(tǒng)硬件連接埠的和接口設(shè)計(jì) ....................................................... 23 硬件電路設(shè)計(jì)的注意事項(xiàng) ............................................................... 24 第 5 章 系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) .............................................................................. 26 系統(tǒng)軟件開發(fā)環(huán)境介紹 ...................................................................... 26 系統(tǒng)基本軟件流程 .............................................................................. 27 系統(tǒng)的初始化 ...................................................................................... 29 MSP430F149 溫度保護(hù)的設(shè)計(jì) ........................................................... 31 用戶參數(shù)的 Flash 存儲(chǔ) ........................................................................ 32 SPWM 控制信號(hào)的發(fā)生程序 .............................................................. 33 用戶設(shè)置界面的軟件設(shè)計(jì) .................................................................. 36 第 6 章 結(jié) 論 ................................................................................................ 38 致 謝 .............................................................................................................. 40 參考文獻(xiàn) ........................................................................................................ 41 第 1 章 前言 課題的研究背景和意義 近年來全控性功率器件如雙極型晶體管 (BJT)、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT )、場效應(yīng)管 (MOSFET)以及新興的智能功率模塊的出現(xiàn)和迅速發(fā)展，使得變頻器中所使用的功率逆變器件的體積不斷減小、功能不斷完善。尤其是最近出現(xiàn)的智能功率模塊 (IPM)，不但能提供一定的輸出功率，而且內(nèi)部集成驅(qū)動(dòng)電路和保護(hù)電路等，具有控制、監(jiān)測和保護(hù)等功能，制造工藝的發(fā)展使 得 IPM結(jié)構(gòu)更加緊湊。 利用 SPWM技術(shù)在較高的載波頻率下工作，使得逆變器的輸出波形非常逼近于正弦波。使用全數(shù)字的控制方式不但能夠簡化電路，還能夠改善系統(tǒng)的可靠性和易用性，同時(shí)能夠輕而易舉地為系統(tǒng)添加監(jiān)控、顯示和保護(hù)等功能。在電梯門機(jī)控制系統(tǒng)中使用集成度高、體積較小、運(yùn)行穩(wěn)定的智能化專用控制設(shè)備是一種必然的發(fā)展趨勢。 課題所需要解決的問題 (1) SPWM在電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速控制中的應(yīng)用，以及這種技術(shù)在微處理器上的實(shí)現(xiàn)方法。如何在所選定 16 位單片機(jī) MSP430F149 上穩(wěn)定高效的實(shí)現(xiàn)三相 SPWM控制波形 的輸出問題。 (2)電梯系統(tǒng)中的外部控制信號(hào)以何種方式與控制器進(jìn)行通訊，控制器對(duì)外部輸入的控制信號(hào)的響應(yīng)方式。在不同的輸入狀態(tài)下控制器的輸出狀態(tài)，以及控制器如何在各個(gè)狀態(tài)之間切換。 (3)系統(tǒng)的抗干擾技術(shù)。