【正文】 部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出4TTL 門電流。并因此作為輸入時， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口在 FLASH 編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。 15 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時器 0 外部輸入） T1（記時器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當 /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。 紅外感應開關(guān) 圖 紅外感應開關(guān)實物圖 16 功能特點 1）全自動感應 : 人進入其感應范圍則立即有輸出 (集電極開路輸出 )， 人離開感應范圍則延時關(guān)閉輸出。此功能可以實現(xiàn) “ 感應輸出時間 ” 和 “ 封鎖時間 ” 兩者的間隔工作，可應用于間隔探測產(chǎn)品；同時此功能可有效抑制負載切換過程中產(chǎn)生的 各種干擾。 6）尺寸小，便于安裝在各類設(shè)備當中 使用說明 ，在此期間模塊會間隔地動作 03 次，一分鐘后進入待機狀態(tài)。距離 35 米 ； 8）透鏡尺寸 (直徑 )： (默認 )； 9）工作溫度： 20℃ +70℃ 。 方案二：數(shù)控電位器結(jié)合 NE555 多諧振蕩器輸出 PWM 信號?；瑒訂卧奈恢糜?CS ， U/D和 INC 三個輸入端控制。如圖 24 所示： 圖 PWM 信號產(chǎn)生電路 在上述電路原理圖中，設(shè) VH 和 VW 之間的阻值為 RA,VL 和 VW 之間的阻值為RB,則 PWM 信號的占空比為 VL VW VH C1 VO VCC CS U/D INC X9313 4 8 7 NE 6 555 3 2 5 1 5 1 6 2 接 單 片 機 C2 18 AABR=T R +RtD ? 充 () 調(diào)節(jié) INC ，可以使 RA 在 0Ω ~10kΩ 之間變化（小的接觸誤差可以忽略），即 D 在0~100%之間變化。然而，要很好使用 IGBT，必須根據(jù)它的特點設(shè)計合理的、保護措施齊全的驅(qū)動電路進行控制 ， 否則很容易造成IGBT 的損壞。當 UGE 大于開啟電壓 UGE(th)時。 用 IGBT 作大功率全橋變換的功率元件時，由于工作在高速大功率開關(guān)狀態(tài)。 IGBT 導通后的管壓降與所加柵極電壓有關(guān)。重則將使逆變電路處于短路直通狀態(tài)，因此恰好給應處于截止狀態(tài)的 IGBT 加一反向柵壓。這種硬開通會導致 IGBT 較大的開關(guān)損耗，影響 IGBT 的開關(guān)功率與輸出能力，因此，為使合格元件能正常工作，驅(qū) 19 動信號可以大于柵極規(guī)定的電壓、電流，并流 有一定的余量。 (6) 驅(qū)動電路簡單、成本低。 (8) 防止同一橋臂上的 IGBT 誤導通 IGBT 的驅(qū)動 EXB8..Series 集成芯片為日本富士公司推出的 IGBT 專用芯片，能驅(qū)動高達300A/1200V 的 IGBT。 2）內(nèi)置的光耦可隔離高達 2500V/min 的電壓。 6）單列直插式封裝使得其具有高密度的安裝方式。 20 圖 EXB8..Series 的功能方框圖 表 給出了 EXB8..Series 的電氣特性 ： 表 EXB8..Series 的電氣特性 項目 符號 /單位 條件 額定參數(shù) EXB840 EXB841 EXB850 EXB851 最小值 典型值 最大值 最小值 典型值 最大值 導通時間 t/us VCC=20V I=5mA 過流保護電壓 u/V VCC=20V I=5mA 過流保護延遲 t/us VCC=20V I=5mA 10 10 反向偏置電源電壓 U/V VCC=20V I=5mA 5 5 表 給出了 EXB8..Series 工作時的推薦工作條件。 1 20177。 1 20177。其主要應用場合如表 所示。 4）內(nèi)置的過流保護功能使得 IGBT 能夠更加安全地工作。模塊內(nèi)功能較全，用 +20V 直流電源供電，能產(chǎn)生 +15V 開柵電壓和 5V 關(guān)柵電壓，內(nèi)裝 TLP550 高速光耦信號隔離電路。 IGBT 柵極驅(qū)動實用電路最好自身對 IGBT 具有保護功能，并有較強的抗干擾能力。 (4) 驅(qū)動電路必須與主電路隔離 在許多電路 (如橋式逆變器 ) 中的 IGBT 的工作電位差別很大，不允許控制電路與其直接耦合，為了保證驅(qū)動電路和主電路之間信號傳的暢通無阻，常采用光電耦合和變壓器耦合。 (2) 信號應有足夠的功率 驅(qū)動電路輸入的信號作用于 IGBT 的柵極和射極之間。一般選 UGE 要綜合考慮，選取 +12V 20V 為好。一個理想的 IGBT 驅(qū)動器應具有以下基本要求。當柵極和發(fā)射極間施加反向或不加信號時。它所需的驅(qū)動電流與驅(qū)動功率非常小，可直接與模擬或數(shù)字功能塊相接，不需加任何附加接口電路而且轉(zhuǎn)換功率也大大提高。 [10] 直流電機的驅(qū)動 本設(shè)計采用經(jīng)典 H 橋驅(qū)動直流電機，由于供電電壓為 220V，所以開 關(guān)器件需采用耐高壓元件，這里使用 大功率全橋變換的功率元件 IGBT。 X9313 的分辨率等于最大的電阻值被 31 除。 我們通單片機控制數(shù)控電位器來調(diào)整 NE555 多諧振蕩器的輸出方波的占空比。 方案一：單片機直接產(chǎn)生 PWM 信號。為了增加感應角度范圍，本模塊采用圓形透鏡，也使得探頭四面都感應，但左右兩側(cè)仍然比上下兩個方向感應范圍大、靈敏度強，安裝時仍須盡量按以上要求。 4）工作電壓： DC5V。 發(fā)方式：即感應輸出后，在延時時間段內(nèi)，如果有人體在其感應范圍活動，其輸出將一直保持，直到人離開后才延時關(guān)閉（感應模塊檢測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段，并且以最后一次活動的時間為延時時間的起始點）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。另外，該引腳被略微拉高。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時 目的。當振蕩器復位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。當 P3 口寫入 “ 1” 后，它們被內(nèi)部上拉為高電平，并用作輸入。P2 口當用于外部程序存儲器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時， P2 口輸出地址的高八位。在 FLASH 編程和校驗時， P1口作為第八位地址接收。 P0 能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù) /地址的第八位。 1．主要特性： ? 8031 CPU 與 MCS51 兼容 ? 4K 字節(jié)可編程 FLASH 存儲器 (壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ) ? 全靜態(tài)工作： 0Hz24KHz ? 三級程序存儲器保密鎖定 ? 128*8 位內(nèi)部 RAM ? 32 條可編程 I/O 線 ? 兩個 16 位定時器 /計數(shù)器 ? 5 個中斷源 ? 可編程串行通道 ? 低功耗的閑置和掉電模式 ? 片內(nèi)振蕩器和時鐘電路 2．管腳說明： VCC：供電電壓。 AT89S51 具有如下特點： 40 個引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲器， 128 bytes 的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）， 32 個外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個中斷優(yōu)先級 2層中斷嵌套中斷， 2 個 16 位可編程定時計數(shù)器 ,2 個全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。AT90 系列單片機是增強 RISC 結(jié)構(gòu)、全靜態(tài)工作方式、內(nèi)載在線可編程 Flash 的單片機 ,也叫 AVR 單片機 . PHLIPIS 51PLC 系列單片機 (51 單片機 )： PHILIPS 公司的單片機是基于 80C51 內(nèi)核的單片機 ,嵌入了掉電檢測、模擬以及片內(nèi) RC 振蕩器等功能 ,這使 51LPC 在高集成度、低成本、低功耗的應用設(shè)計中可以滿足多方面的性能要求 . TI 公司單片機 (51 單片機 )： 德州儀器提供了 TMS370 和 MSP430 兩大系列通用單片機 .TMS370 系列單片機是 8位 CMOS 單片機 ,具有多種存儲模式、多種外圍接口模式 ,適用于復雜的實時控制場合 。 在大型電路中，這種模塊化應用極大地縮小了體積，簡化了電路，降低了損壞、錯誤率，也方便于更換。 單片機在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當廣泛，例如醫(yī)用呼吸機，各種分析儀，監(jiān)護儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 用單片機可以構(gòu)成形式多樣的控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。因此，單 12 片機的學習、開發(fā)與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。 Intel 公司在 20 世紀 80 年代初發(fā)布了 MCS51 系列單片機，其代表芯片包括8051,8031,8052,8751，和 8752，這些統(tǒng)稱為 51 系列單片機。 單片 機發(fā)展歷史大體可分為三個階段： 第一階段（ 1976 年至 1978 年）：這是單片機剛開始出現(xiàn)時的初級階段，以 Intel公司的 MCS48 系列為代表，此系列單片微型計算機具有 8 位 CPU、并行 I/O 端口、 8位時序同步計數(shù)器，尋址范圍不大于 4KB，但沒有串口?，F(xiàn)在有些工廠的技術(shù)人員或其它業(yè)余電子開發(fā)者搞出來的某些產(chǎn)品，不是電路太復雜，就是功能太簡單且極易被仿制。因為它體積小，通常都藏在被控機械的 “ 肚子 ” 里。它由主機、鍵盤、顯示器等組成。 單片機在硬件資源方面的利用率必須很高才行，所以匯編雖然原始卻還是在大量使用。 單片機是靠程序的，并且可以修改。它的體積小、質(zhì)量 輕、價格便宜、為學習、應用和開發(fā)提供了便利條件。汽車上一般配備 40 多部單片機，復雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺單片機在同時工作！單片機的數(shù)量不僅遠超過 PC 機和其他計算的綜合，甚至比人類的數(shù)量還要多。事實上單片機是世界上數(shù)量最多的計算機。目前，高端的 32 位單片機主頻已經(jīng)超過 300MHz，性能直追 90 年代中期的專用處理器，而普通的型號出廠價格跌落至 1 美元，最高端的型號也只有 10 美元。隨著工業(yè)控制領(lǐng)域要求的提高，開始出現(xiàn)了 16 位單片機，但因為性價比不理想并未得到很廣泛的應用。 早期的單片機都是 8 位或 4 位的。另外，設(shè)置復位按鈕對系統(tǒng)出現(xiàn)過流故障時進行復位， 如圖 所示： 圖 總體控制方案 10 第二章 硬件部分 單片機介紹 單片機也被稱為 微控制器 （ Microcontroller），是因為它最早被用在工業(yè)控制領(lǐng)域。 總體控制方案設(shè)計 本設(shè)計以 AT89S51 單片機為核心，控制 PWM 波形的生成，進而對直流電機進行控制。 8 PWM 調(diào)速原理 通過改變電動機電樞電壓接通或斷開時間的比值來控制電動機速度，這種方法 稱為脈沖寬度調(diào)制，簡稱 PWM，其原理圖如圖 所示： 圖 PWM 原理圖 在脈沖作用下，當電動機通電時，速度增加；電動機斷電時，速度逐漸減少。 絕大多數(shù)直流電動機采用開關(guān)驅(qū)動方式。采用晶閘管變流裝置供電的直流調(diào)速系統(tǒng)簡稱 VM 系統(tǒng)，又稱靜止的 WardLeonard 系統(tǒng)，通過控制電壓的改變來改變晶閘管觸發(fā)控制角α。 改變電樞電壓主要有三種方式 :旋轉(zhuǎn)變流機組、靜止變流裝置、脈寬調(diào)制（ PWM）變換器 (或稱直流斬波器 )。 (2)改變電機主磁通中只能減弱磁通，使電動機從額定轉(zhuǎn)速向上變速，屬恒功率調(diào)速方法，動態(tài)響應較慢，雖能無級平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍小 。 Φ — 每極磁通量 。目前，國內(nèi)許多大專院校、科研單位和廠家也都在開發(fā)全數(shù)字直流調(diào)速裝置。 [5] 隨著新型電力半導體器件的發(fā)展， IGBT(絕緣柵雙極型晶體管 )具有開關(guān)速度快、驅(qū)動簡單和可以自關(guān)斷等優(yōu)點，克服了晶閘管的主要缺點。 [4] 國外主要電氣公司如瑞典的 ABB 公司、德國的西門子公司、 AEG 公司、日本的三菱公司、東芝公司、美國的 GE 公司、西屋公司等，均已經(jīng)開發(fā)出多個數(shù)字直流調(diào)速裝置，有 成熟的系列化、標準化、模板化的應用產(chǎn)品。所以應用先進控制算法，開發(fā)全數(shù)字化智能運動控制系統(tǒng)將成為新一代運動控制系統(tǒng)設(shè)計的發(fā)展方向。功率器件控制條件的變化和微 電子技術(shù)的使用也使新型的電動機控制方法能夠得到實現(xiàn)。變頻技術(shù)和脈寬調(diào)制技術(shù)已成為電動機控制的主流技術(shù)。 隨著現(xiàn)代化步伐的加快，人們生活水平的不斷提高，對自動化的需求也越來越高，直流電動機應用領(lǐng)域也不斷擴大。以上技術(shù)的應用，使直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標大幅提