【正文】 通?？刹捎靡韵聨追N方式：1．采用并行接口的鍵盤顯示專用芯片8279。這一點(diǎn)是識(shí)別矩陣按鍵是否被按下的關(guān)鍵。故只在按鍵數(shù)量不多時(shí)采用這種按鍵電路。 AT89C51最小系統(tǒng) 鍵盤電路鍵盤電路分為獨(dú)立式按鍵和矩陣式按鍵。由于外部時(shí)鐘信號(hào)是通過(guò)一個(gè)2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)的，所以對(duì)外部時(shí)鐘信號(hào)的占空比沒(méi)有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時(shí)間和最大的低電平持續(xù)時(shí)間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)條件的要求。外接石英晶體及電容C1，C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)震蕩電路。XTAL2：震蕩器反相放大器的輸出端。需要注意的是：如果加密位LBI被編程，復(fù)位時(shí)內(nèi)部會(huì)鎖存EA端狀態(tài)。：程序儲(chǔ)存允許輸出是外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)，當(dāng)AT89C51由外部程序存儲(chǔ)器讀取指令時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。要注意的是：每當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖時(shí)，閃爍存儲(chǔ)器編程時(shí)，這個(gè)引腳還用于輸入編程脈沖。RST：復(fù)位輸入。閃爍編程或校驗(yàn)時(shí)，P2口接收高位地址和其它控制信號(hào)。對(duì)端口寫“1”，通過(guò)內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時(shí)，可作為輸入口。對(duì)端口寫“1”，通過(guò)內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作為輸入口。當(dāng)“1”被寫入P0口時(shí)，每個(gè)管腳都能夠作為高阻抗輸入端。閑散方式停止中央處理器的工作，能夠允許隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。和128字節(jié)的存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（RAM），這種器件采用ATMEL公司的高密度、不容易丟失存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，并且能夠與MCS51系列的單片機(jī)兼容。這樣就形成了轉(zhuǎn)速、電流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)。雖然VM系統(tǒng)比較PWM系統(tǒng)來(lái)說(shuō)也有很多缺點(diǎn)，但是由于本畢業(yè)設(shè)計(jì)的方向是用于大容量系統(tǒng)，而且考慮到經(jīng)費(fèi)的問(wèn)題，所以本設(shè)計(jì)選擇VM系統(tǒng)作為主控制系統(tǒng)。若與快速響應(yīng)的電機(jī)配合，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)。在要求快速響應(yīng)的直流調(diào)速場(chǎng)合PWM變換電源具有不可替代的優(yōu)勢(shì)。晶閘管對(duì)過(guò)電壓、過(guò)電流和高的dv/dt與di/dt都十分敏感，若超過(guò)允許值會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)損壞器件。與GM系統(tǒng)相比較，晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟(jì)性和可靠性上都有很大提高，而且在技術(shù)性能上也顯示較大的優(yōu)越性。 GM系統(tǒng)此系統(tǒng)由原動(dòng)機(jī)(柴油機(jī)、交流異步或同步電動(dòng)機(jī))拖動(dòng)直流發(fā)電機(jī)G實(shí)現(xiàn)變流，由G給需要調(diào)速的直流電動(dòng)機(jī)M供電，調(diào)節(jié)G的勵(lì)磁電流if即可改變其輸出電壓U，從而調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速n。 直流調(diào)速系統(tǒng)的選擇在現(xiàn)代化工業(yè)生產(chǎn)中，生產(chǎn)機(jī)械都不停的運(yùn)動(dòng)著，幾乎無(wú)處不使用電力傳動(dòng)裝置。直流電機(jī)具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑，調(diào)速范圍廣，過(guò)載能力大，能承受頻繁的沖擊負(fù)載，可實(shí)現(xiàn)頻繁的無(wú)級(jí)快速起動(dòng)、制動(dòng)和反轉(zhuǎn)，能滿足生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)各種不同的特殊運(yùn)行要求。特別是采用了微機(jī)及其他先進(jìn)技術(shù)， 使數(shù)字式直流調(diào)速裝置具有很高的精度、優(yōu)良的控制性能和強(qiáng)大的抗干擾能力，在國(guó)內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的直流電機(jī)和交流電機(jī)各有優(yōu)缺點(diǎn)，直流電機(jī)調(diào)速性能好，但帶有機(jī)械換向器，有機(jī)械磨損及換向火花等問(wèn)題。比較簡(jiǎn)單的電機(jī)微機(jī)控制，只要用微機(jī)控制繼電器或電子開 關(guān)元件使電路開通或關(guān)斷就可以了。在單片機(jī)控制系統(tǒng)中，單片機(jī)作為系統(tǒng)控制的核心，主要用來(lái)完成一些算法，同時(shí)還要處理一些輸入/輸出、顯示任務(wù)等，單片機(jī)的使用使電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的性能得到了很大提高。同時(shí)電機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展得力于微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)、傳感器技術(shù)、永磁材料技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和微機(jī)應(yīng)用技術(shù)的最新發(fā)展成就。所以，直流傳動(dòng)控制采用微機(jī)實(shí)現(xiàn)全數(shù)字化，使直流調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)入一個(gè)嶄新的階段。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，直流傳動(dòng)系統(tǒng)已經(jīng)廣泛使用微機(jī)，實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化控制。直流調(diào)速技術(shù)不斷發(fā)展，走向成熟化、完善化、系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，在可逆脈寬調(diào)速、高精度的電氣傳動(dòng)領(lǐng)域中仍然難以替代。三十多年來(lái)，直流電機(jī)傳動(dòng)經(jīng)歷了重大的變革。因電 機(jī)種類的不同分為直流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)(簡(jiǎn)稱直流傳動(dòng))、交流電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)(簡(jiǎn)稱交流傳動(dòng))、步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)(簡(jiǎn)稱步進(jìn)傳動(dòng))、伺服電動(dòng)機(jī)傳動(dòng)(簡(jiǎn)稱伺服傳動(dòng))等等。眾所周知，與交流調(diào)速系統(tǒng)相比，由于直流調(diào)速系統(tǒng)的調(diào)速精度高，調(diào)速范圍廣，變流裝置控制簡(jiǎn)單，長(zhǎng)期以來(lái)在調(diào)速傳動(dòng)中占統(tǒng)治地位。首先實(shí)現(xiàn)了整流器的更新?lián)Q代，以晶閘管整流裝置取代了習(xí)用已久的直流發(fā)電機(jī)電動(dòng)機(jī)組及水銀整流裝置使直流電氣傳動(dòng)完成了一次大的躍進(jìn)。由于直流電氣傳動(dòng)技術(shù)的研究和應(yīng)用已達(dá)到比較成熟的地步，應(yīng)用相當(dāng)普遍，尤其是全數(shù)字直流系統(tǒng)的出現(xiàn)，更提高了直流調(diào)速系統(tǒng)的精度及可靠性。由于微機(jī)以數(shù)字信號(hào)工作，控制手段靈活方便，抗干擾能力強(qiáng)。 國(guó)內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀電力電子技術(shù)是電機(jī)控制技術(shù)發(fā)展的最重要的助推器，電力電機(jī)技術(shù)的迅猛 發(fā)展，促使了電機(jī)控制技術(shù)水平有了突破性的提高。正是這些技術(shù)的進(jìn)步使電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)在近二十多年內(nèi)發(fā)生了天翻地覆的變化。微機(jī)出現(xiàn)于20 世紀(jì)70 年代，隨著大規(guī)模及超大規(guī)模集成電路制造工藝的 迅速發(fā)展，微機(jī)的性能越來(lái)越高，價(jià)格越來(lái)越便宜。在各種機(jī)床設(shè)備及生產(chǎn)流水線中，現(xiàn)在已普 遍采用帶微機(jī)的可編程控制器，按一定的規(guī)律控制各類電機(jī)的動(dòng)作。交流電機(jī)不論是異步電機(jī)還是同步電機(jī)，結(jié)構(gòu)都比直流電機(jī)簡(jiǎn)單，工作也比直流電機(jī)可靠，但在頻率恒定的電網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)，它們的速度不能方便而經(jīng)濟(jì)地調(diào)節(jié)。數(shù)字化直流調(diào)速裝置作為最新控制水平的傳動(dòng)方式更顯示了強(qiáng)大優(yōu)勢(shì)。由于微機(jī)具有較佳的性能價(jià)格比，所以微機(jī)在工業(yè)過(guò)程及設(shè)備控制中得到日益廣泛的應(yīng)用。由于各種不同的生產(chǎn)機(jī)械運(yùn)動(dòng)規(guī)律不一樣，對(duì)傳動(dòng)裝置性能的要求也不一樣。這樣的調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)稱GM系統(tǒng)，國(guó)際上統(tǒng)稱WardLeonard系統(tǒng)。晶閘管可控整流器的功率放大倍數(shù)在104以上，其門極電流可以直接用晶閘管來(lái)控制，不再像直流發(fā)電機(jī)那樣需要較大功率的放大器。由諧波與無(wú)功功率引起電網(wǎng)電壓波形畸變，殃及附近的用電設(shè)備，造成“電力公害”。這種控制系統(tǒng)較前兩種控制系統(tǒng)有很多優(yōu)點(diǎn)，主電路線路簡(jiǎn)單，需要的功率器件少。功率開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，道童損耗小，當(dāng)開關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開關(guān)損耗不大，因而裝置效率較高。 雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖本設(shè)計(jì)為了實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負(fù)反饋分別作用，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個(gè)調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負(fù)反饋和電流負(fù)反饋，二者之間實(shí)行嵌套聯(lián)接。 系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)圖本控制系統(tǒng)的核心是數(shù)字控制器，選用 Atmel公司生產(chǎn)的AT89C51，與其它電路連接組成控制系統(tǒng)。片內(nèi)含有8位中央處理器和閃爍存儲(chǔ)單元，有較強(qiáng)的功能的AT89C51單片機(jī)能夠被應(yīng)用到控制領(lǐng)域中。掉電方式保存隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器中的內(nèi)容，但震蕩器停止工作并禁止其它所有部件的工作直到下一個(gè)復(fù)位。P0口還能夠在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器或程序存儲(chǔ)器時(shí)，轉(zhuǎn)換地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，并在這時(shí)激活內(nèi)部的上拉電阻。因?yàn)閮?nèi)部有電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)輸出一個(gè)電流。因?yàn)閮?nèi)部有電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流。P3口：P3口是一組帶有內(nèi)部電阻的8位雙向I/O口，P3口輸出緩沖故可驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL電路。當(dāng)震蕩器工作時(shí)，RET引腳出現(xiàn)兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平將使單片機(jī)復(fù)位。如果必要，可對(duì)特殊寄存器區(qū)中的8EH單元的D0位置禁止ALE操作。在此期間，當(dāng)訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的PSEN 信號(hào)不出現(xiàn)。如EA端為高電平，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)AT89C51可以采用片內(nèi)震蕩或者片外震蕩。對(duì)外接電容C1，C2雖然沒(méi)有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會(huì)輕微影響震蕩頻率的高低、震蕩器工作的穩(wěn)定性、起振的難易程序及溫度穩(wěn)定性。本設(shè)計(jì)采用的是片內(nèi)震蕩，復(fù)位電路采用簡(jiǎn)單上電自動(dòng)復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位電路，上電自動(dòng)復(fù)位是在上電瞬間，電壓VCC短時(shí)間內(nèi)從0V上升到5V，這一瞬間相當(dāng)于交流電，電容相當(dāng)于導(dǎo)線，5V的電壓全部加在10K電阻上，也就是說(shuō)，這時(shí)RESET的電平狀態(tài)為高電平。獨(dú)立式按鍵是指直接用I/O口線構(gòu)成的單個(gè)按鍵電路。在此電路中，按鍵輸入都采用低電平有效，上拉電阻保證了按鍵斷開時(shí)，I/O口線有確定的高電平。然而，矩陣鍵盤中的行線、列線和多個(gè)鍵相連，各按鍵按下與否均影響該鍵所在行線和列線的電平，各按鍵間將相互影響，因此，必須將行線、列線信號(hào)配合起來(lái)作適當(dāng)處理，才能確定閉合鍵的位置。但8279所需外圍元件多（顯示驅(qū)動(dòng)、譯碼等）、占用電路板面積大、綜合成本高，在中小系統(tǒng)中常常大材小用；2．采用通用并行I/O擴(kuò)展芯片（如用8158255等），但此方案同樣需要驅(qū)動(dòng)顯示，同時(shí)鍵盤顯示掃描還需占用CPU大量時(shí)間；3． 采用專用顯示控制器，并用CPU的I/O引腳完成鍵盤輸入（如MC1449PS721MAX721ICM721TLC5921等，大多是串行接口并有顯示驅(qū)動(dòng)能力，I/O占用少）。 CH451簡(jiǎn)介CH451是一個(gè)整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)和鍵盤掃描控制以及μP監(jiān)控的多功能外圍芯片。動(dòng)態(tài)顯示掃描控制，直接驅(qū)動(dòng)8位數(shù)碼管或64只發(fā)光LED。任意段位尋址，獨(dú)立控制各個(gè)LED或者數(shù)碼管的各個(gè)段的亮與滅。內(nèi)置按鍵狀態(tài)輸入的下拉電阻，內(nèi)置去抖電路。串行接口中的DIN和DCLK信號(hào)線可以與其他接口電路共用，節(jié)約引腳。（4）電氣特性：，所以數(shù)碼管不會(huì)出現(xiàn)閃屏現(xiàn)象。 CH451與單片機(jī)的連接（2）CH451與矩陣鍵盤的連接。這兩種顯示器具有耗電省、配置靈活、線路簡(jiǎn)單、安裝方便、耐振動(dòng)、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。它由若干個(gè)5X7或者5X11等點(diǎn)陣字符位組成，每個(gè)點(diǎn)陣字符位都可以顯示一個(gè)字符，每位之間有一個(gè)點(diǎn)距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因?yàn)槿绱怂运荒芎芎玫仫@示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。第2腳：VDD接5V正電源。當(dāng)RS和RW共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址，當(dāng)RS為低電平RW為高電平時(shí)可以讀忙信號(hào)，當(dāng)RS為高電平RW為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 第16腳：BLK背光電源負(fù)極，接GND。字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式LCD，目前常用161，162，202和402行等的模塊。要顯示字符時(shí)要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。 LCD1602與單片機(jī)的硬件連接 報(bào)警電路報(bào)警電路的作用是在出現(xiàn)異常情況時(shí)及時(shí)地提醒工作人員盡快采取措施，減少危險(xiǎn)避免災(zāi)難性后果的出現(xiàn)。 報(bào)警電路 A/D轉(zhuǎn)換電路經(jīng)過(guò)電流互感器和測(cè)速發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換后的輸出電壓值不能直接送入單片機(jī)中進(jìn)行處理還必須在它們之間增加A/D轉(zhuǎn)換裝置。該芯片與單片機(jī)的接口采用串行接口方式，引線很少，與單片機(jī)連接簡(jiǎn)單。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。濾波器接在主電路與負(fù)載之間，用于濾除脈動(dòng)直流電壓中的交流成分。本設(shè)計(jì)采用的是三相全控整流電路 [3]。從后面的分析可知，按此編號(hào)，晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)?VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。此時(shí)，對(duì)于共陰極組的3個(gè)晶閘管，陽(yáng)極所接交流電壓值最高的一個(gè)導(dǎo)通。時(shí)，各晶閘管均在自然換相點(diǎn)處換相。直接從線電壓波形看，由于共陰極組中處于通態(tài)的晶閘管對(duì)應(yīng)的最大（正得最多）的相電壓，而共陽(yáng)極組中處于通態(tài)的晶閘管對(duì)應(yīng)的是最?。ㄘ?fù)得最多）的相電壓，輸出整流電壓Ud為這兩個(gè)相電壓相減，是線電壓中最大的一個(gè)，因此輸出整流電壓Ud波形為線電壓在正半周的包絡(luò)線。電感的這種作用使得電流波形變得平直，電感無(wú)窮大時(shí)趨于一條平直的直線。從ωt1角開始把一個(gè)周期等分為6段，每段為60176。,組成晶閘管電壓波形也相應(yīng)發(fā)生變化如圖所示。期間，ia波形的形狀也近似為一條直線，但為負(fù)值。時(shí)，如α＝90176。檢測(cè)電路中，電壓傳感器接入220V的A相交流電，輸出的電流信號(hào)經(jīng)100歐姆的電阻后，轉(zhuǎn)變?yōu)榇笮? ~ 2. 5V 的電壓信號(hào)（實(shí)際輸出為 2. 5V ~ 2. 5V），此電壓信號(hào)接入LM258構(gòu)成的加法器轉(zhuǎn)換成0 ~ 5V的直流信號(hào)，此信號(hào)輸入到AD 轉(zhuǎn)換器TLC1543的模擬信號(hào)輸入通道，TCL1543的輸出信號(hào)即可接入AT89C51單片機(jī)，利用I2C總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，單片機(jī)經(jīng)過(guò)軟件檢測(cè)，即可得知同步電壓Us 過(guò)零點(diǎn)信號(hào)。這個(gè)子程序的功能是決定如何產(chǎn)生第一個(gè)觸發(fā)脈沖的上升沿。ms。這樣，定時(shí)器對(duì)應(yīng)于每個(gè)觸發(fā)角的初始化設(shè)定值就可以直接賦值給定時(shí)器1了。在這個(gè)函數(shù)中，表示觸發(fā)脈沖結(jié)束。當(dāng)定時(shí)時(shí)間一到，定時(shí)器開始執(zhí)行中斷服務(wù)子程序。 檢測(cè)電路 電流環(huán)檢測(cè)電路電流檢測(cè)電路的作用是將測(cè)量電機(jī)回路中的直流電流反饋到單片機(jī)，讓單片機(jī)來(lái)進(jìn)行PI運(yùn)算。ACS712采用小型的SOIC8封裝，采用單電源5V供電。被測(cè)電流通路與傳感器引腳（引腳5～8）的絕緣電壓＞，幾乎是絕緣的。穩(wěn)定斬波技術(shù)是一種新技術(shù)，它給片內(nèi)的霍爾元器件和放大器提供最小的偏置電壓，該技術(shù)幾乎可以消除芯片由于溫度所產(chǎn)生的輸出漂移。30A。測(cè)速發(fā)電機(jī)(tachogenerator)是一種檢測(cè)機(jī)械轉(zhuǎn)速的電磁裝置。具體為：（1）輸出電壓與轉(zhuǎn)速保持良好的線性關(guān)系；（2）剩余電壓（轉(zhuǎn)速為零時(shí)的輸出電壓）較??；（3）輸出電壓的極性和相位能反映被測(cè)對(duì)象的轉(zhuǎn)向；（4）溫度變化對(duì)輸出特性的影響?。唬?）輸出電壓的斜率大，即轉(zhuǎn)速變化所引起的輸出電壓的變化要大；（6）摩擦轉(zhuǎn)矩和慣性要小。測(cè)速發(fā)電機(jī)按輸出信號(hào)的形式，可分為交流測(cè)速發(fā)電機(jī)和直流測(cè)速發(fā)電機(jī)兩大類。雖然它們存在機(jī)械換向問(wèn)題，會(huì)產(chǎn)生火花和無(wú)線電干擾，但它的輸出不受負(fù)載性質(zhì)的影響，也不存在相角誤差，所以在實(shí)際中的應(yīng)用也較廣泛。在自動(dòng)控制系統(tǒng)及計(jì)算解答裝置中作為測(cè)量元件之用。ZYSA型永磁直流測(cè)速發(fā)電機(jī)適用于一般正常工作環(huán)境。本設(shè)計(jì)使用的直流電動(dòng)機(jī)是JSZYT系列永磁直流電機(jī)。產(chǎn)品規(guī)格：功率500W，電壓DC（直流）220V，轉(zhuǎn)速11800轉(zhuǎn)可調(diào)，尺寸長(zhǎng)度250MM 出軸直徑16MM。Ti越小，u隨e增加的速度越快。 PI調(diào)節(jié)器的原理線路 由于A點(diǎn)為“虛”地，可寫出下式：