【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。這一點是識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立式按鍵和矩陣式按鍵。由于外部時鐘信號是通過一個2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(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)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。：程序儲存允許輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當AT89C51由外部程序存儲器讀取指令時，每個機器周期兩次PSEN 有效，即輸出兩個脈沖。要注意的是：每當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖時，閃爍存儲器編程時，這個引腳還用于輸入編程脈沖。RST：復(fù)位輸入。閃爍編程或校驗時，P2口接收高位地址和其它控制信號。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時，可作為輸入口。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸入口。當“1”被寫入P0口時，每個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，能夠允許隨機存取數(shù)據(jù)存儲器、定時/計數(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)存儲器（RAM），這種器件采用ATMEL公司的高密度、不容易丟失存儲技術(shù)生產(chǎn)，并且能夠與MCS51系列的單片機兼容。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)來說也有很多缺點，但是由于本畢業(yè)設(shè)計的方向是用于大容量系統(tǒng)，而且考慮到經(jīng)費的問題，所以本設(shè)計選擇VM系統(tǒng)作為主控制系統(tǒng)。若與快速響應(yīng)的電機配合，動態(tài)響應(yīng)快，動態(tài)抗擾能力強。在要求快速響應(yīng)的直流調(diào)速場合PWM變換電源具有不可替代的優(yōu)勢。晶閘管對過電壓、過電流和高的dv/dt與di/dt都十分敏感，若超過允許值會在很短的時間內(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)由原動機(柴油機、交流異步或同步電動機)拖動直流發(fā)電機G實現(xiàn)變流，由G給需要調(diào)速的直流電動機M供電，調(diào)節(jié)G的勵磁電流if即可改變其輸出電壓U，從而調(diào)節(jié)電動機的轉(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)機械都不停的運動著，幾乎無處不使用電力傳動裝置。直流電機具有優(yōu)良的調(diào)速特性，調(diào)速平滑，調(diào)速范圍廣，過載能力大，能承受頻繁的沖擊負載，可實現(xiàn)頻繁的無級快速起動、制動和反轉(zhuǎn)，能滿足生產(chǎn)過程自動化系統(tǒng)各種不同的特殊運行要求。特別是采用了微機及其他先進技術(shù)， 使數(shù)字式直流調(diào)速裝置具有很高的精度、優(yōu)良的控制性能和強大的抗干擾能力，在國內(nèi)外得到廣泛的應(yīng)用。傳統(tǒng)的直流電機和交流電機各有優(yōu)缺點，直流電機調(diào)速性能好，但帶有機械換向器，有機械磨損及換向火花等問題。比較簡單的電機微機控制，只要用微機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。在單片機控制系統(tǒng)中，單片機作為系統(tǒng)控制的核心，主要用來完成一些算法，同時還要處理一些輸入/輸出、顯示任務(wù)等，單片機的使用使電動機控制系統(tǒng)的性能得到了很大提高。同時電機控制技術(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)、自動控制技術(shù)和微機應(yīng)用技術(shù)的最新發(fā)展成就。所以，直流傳動控制采用微機實現(xiàn)全數(shù)字化，使直流調(diào)速系統(tǒng)進入一個嶄新的階段。隨著計算機控制技術(shù)的發(fā)展，直流傳動系統(tǒng)已經(jīng)廣泛使用微機，實現(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、標準化，在可逆脈寬調(diào)速、高精度的電氣傳動領(lǐng)域中仍然難以替代。三十多年來，直流電機傳動經(jīng)歷了重大的變革。因電 機種類的不同分為直流電動機傳動(簡稱直流傳動)、交流電動機傳動(簡稱交流傳動)、步進電機傳動(簡稱步進傳動)、伺服電動機傳動(簡稱伺服傳動)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，變流裝置控制簡單，長期以來在調(diào)速傳動中占統(tǒng)治地位。首先實現(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)電機電動機組及水銀整流裝置使直流電氣傳動完成了一次大的躍進。由于直流電氣傳動技術(shù)的研究和應(yīng)用已達到比較成熟的地步，應(yīng)用相當普遍，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。由于微機以數(shù)字信號工作，控制手段靈活方便，抗干擾能力強。 國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀電力電子技術(shù)是電機控制技術(shù)發(fā)展的最重要的助推器，電力電機技術(shù)的迅猛 發(fā)展，促使了電機控制技術(shù)水平有了突破性的提高。正是這些技術(shù)的進步使電動機控制技術(shù)在近二十多年內(nèi)發(fā)生了天翻地覆的變化。微機出現(xiàn)于20 世紀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，微機的性能越來越高，價格越來越便宜。在各種機床設(shè)備及生產(chǎn)流水線中，現(xiàn)在已普 遍采用帶微機的可編程控制器，按一定的規(guī)律控制各類電機的動作。交流電機不論是異步電機還是同步電機，結(jié)構(gòu)都比直流電機簡單，工作也比直流電機可靠，但在頻率恒定的電網(wǎng)上運行時，它們的速度不能方便而經(jīng)濟地調(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方式更顯示了強大優(yōu)勢。由于微機具有較佳的性能價格比，所以微機在工業(yè)過程及設(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)機械運動規(guī)律不一樣，對傳動裝置性能的要求也不一樣。這樣的調(diào)速系統(tǒng)簡稱GM系統(tǒng)，國際上統(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控制，不再像直流發(fā)電機那樣需要較大功率的放大器。由諧波與無功功率引起電網(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，主電路線路簡單，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，當開關(guān)頻率適當時，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)計為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速和電流兩種負反饋分別作用，在系統(tǒng)中設(shè)置了兩個調(diào)節(jié)器，分別調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和電流，即分別引入轉(zhuǎn)速負反饋和電流負反饋，二者之間實行嵌套聯(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單元，有較強的功能的AT89C51單片機能夠被應(yīng)用到控制領(lǐng)域中。掉電方式保存隨機存取數(shù)據(jù)存儲器中的內(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復(fù)位。P0口還能夠在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，轉(zhuǎn)換地址和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，并在這時激活內(nèi)部的上拉電阻。因為內(nèi)部有電阻，某個引腳被外部信號拉低時輸出一個電流。因為內(nèi)部有電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流。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4個TTL電路。當震蕩器工作時，RET引腳出現(xiàn)兩個機器周期以上的高電平將使單片機復(fù)位。如果必要，可對特殊寄存器區(qū)中的8EH單元的D0位置禁止ALE操作。在此期間，當訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的PSEN 信號不出現(xiàn)。如EA端為高電平，CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。 最小系統(tǒng)設(shè)計AT89C51可以采用片內(nèi)震蕩或者片外震蕩。對外接電容C1，C2雖然沒有十分嚴格的要求，但電容容量的大小會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)計采用的是片內(nèi)震蕩，復(fù)位電路采用簡單上電自動復(fù)位和手動復(fù)位電路，上電自動復(fù)位是在上電瞬間，電壓VCC短時間內(nèi)從0V上升到5V，這一瞬間相當于交流電，電容相當于導(dǎo)線，5V的電壓全部加在10K電阻上，也就是說，這時RESET的電平狀態(tài)為高電平。獨立式按鍵是指直接用I/O口線構(gòu)成的單個按鍵電路。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，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、列線信號配合起來作適當處理，才能確定閉合鍵的位置。但8279所需外圍元件多（顯示驅(qū)動、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擴展芯片（如用8158255等），但此方案同樣需要驅(qū)動顯示，同時鍵盤顯示掃描還需占用CPU大量時間；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)動能力，I/O占用少）。 CH451簡介CH451是一個整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動和鍵盤掃描控制以及μP監(jiān)控的多功能外圍芯片。動態(tài)顯示掃描控制，直接驅(qū)動8位數(shù)碼管或64只發(fā)光LED。任意段位尋址，獨立控制各個LED或者數(shù)碼管的各個段的亮與滅。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)碼管不會出現(xiàn)閃屏現(xiàn)象。 CH451與單片機的連接（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、線路簡單、安裝方便、耐振動、壽命長等優(yōu)點。它由若干個5X7或者5X11等點陣字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。第2腳：VDD接5V正電源。當RS和RW共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當RS為低電平RW為高電平時可以讀忙信號，當RS為高電平RW為低電平時可以寫入數(shù)據(jù)。 第16腳：BLK背光電源負極，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、符號等點陣式LCD，目前常用161，162，202和402行等的模塊。要顯示字符時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與單片機的硬件連接 報警電路報警電路的作用是在出現(xiàn)異常情況時及時地提醒工作人員盡快采取措施，減少危險避免災(zāi)難性后果的出現(xiàn)。 報警電路 A/D轉(zhuǎn)換電路經(jīng)過電流互感器和測速發(fā)電機轉(zhuǎn)換后的輸出電壓值不能直接送入單片機中進行處理還必須在它們之間增加A/D轉(zhuǎn)換裝置。該芯片與單片機的接口采用串行接口方式，引線很少，與單片機連接簡單。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載之間，用于濾除脈動直流電壓中的交流成分。本設(shè)計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，晶閘管的導(dǎo)通順序為 VT1－VT2－VT3－VT4－VT5－VT6。此時，對于共陰極組的3個晶閘管，陽極所接交流電壓值最高的一個導(dǎo)通。時，各晶閘管均在自然換相點處換相。直接從線電壓波形看，由于共陰極組中處于通態(tài)的晶閘管對應(yīng)的最大（正得最多）的相電壓，而共陽極組中處于通態(tài)的晶閘管對應(yīng)的是最?。ㄘ摰米疃啵┑南嚯妷?，輸出整流電壓Ud為這兩個相電壓相減，是線電壓中最大的一個，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，電感無窮大時趨于一條平直的直線。從ωt1角開始把一個周期等分為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，但為負值。時，如α＝90176。檢測電路中，電壓傳感器接入220V的A相交流電，輸出的電流信號經(jīng)100歐姆的電阻后，轉(zhuǎn)變?yōu)榇笮? ~ 2. 5V 的電壓信號（實際輸出為 2. 5V ~ 2. 5V），此電壓信號接入LM258構(gòu)成的加法器轉(zhuǎn)換成0 ~ 5V的直流信號，此信號輸入到AD 轉(zhuǎn)換器TLC1543的模擬信號輸入通道，TCL1543的輸出信號即可接入AT89C51單片機，利用I2C總線進行數(shù)據(jù)傳輸，單片機經(jīng)過軟件檢測，即可得知同步電壓Us 過零點信號。這個子程序的功能是決定如何產(chǎn)生第一個觸發(fā)脈沖的上升沿。ms。這樣，定時器對應(yīng)于每個觸發(fā)角的初始化設(shè)定值就可以直接賦值給定時器1了。在這個函數(shù)中，表示觸發(fā)脈沖結(jié)束。當定時時間一到，定時器開始執(zhí)行中斷服務(wù)子程序。 檢測電路 電流環(huán)檢測電路電流檢測電路的作用是將測量電機回路中的直流電流反饋到單片機，讓單片機來進行PI運算。ACS712采用小型的SOIC8封裝，采用單電源5V供電。被測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。測速發(fā)電機(tachogenerator)是一種檢測機械轉(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)速為零時的輸出電壓）較??；（3）輸出電壓的極性和相位能反映被測對象的轉(zhuǎn)向；（4）溫度變化對輸出特性的影響小；（5）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。測速發(fā)電機按輸出信號的形式，可分為交流測速發(fā)電機和直流測速發(fā)電機兩大類。雖然它們存在機械換向問題，會產(chǎn)生火花和無線電干擾，但它的輸出不受負載性質(zhì)的影響，也不存在相角誤差，所以在實際中的應(yīng)用也較廣泛。在自動控制系統(tǒng)及計算解答裝置中作為測量元件之用。ZYSA型永磁直流測速發(fā)電機適用于一般正常工作環(huán)境。本設(shè)計使用的直流電動機是JSZYT系列永磁直流電機。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點為“虛”地，可寫出下式：