【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(shí)， P2 口的管腳被外部拉低，將輸出電流。 P2 口在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)接收高八位地址信號(hào)和控制信號(hào)。 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(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。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(chǔ)器的選通信號(hào)。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 紅外感應(yīng)開關(guān) 圖 紅外感應(yīng)開關(guān)實(shí)物圖 16 功能特點(diǎn) 1）全自動(dòng)感應(yīng) : 人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則立即有輸出 (集電極開路輸出 )， 人離開感應(yīng)范圍則延時(shí)關(guān)閉輸出。此功能可以實(shí)現(xiàn) “ 感應(yīng)輸出時(shí)間 ” 和 “ 封鎖時(shí)間 ” 兩者的間隔工作，可應(yīng)用于間隔探測(cè)產(chǎn)品；同時(shí)此功能可有效抑制負(fù)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(dāng)中 使用說明 ，在此期間模塊會(huì)間隔地動(dòng)作 03 次，一分鐘后進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)。距離 35 米 ； 8）透鏡尺寸 (直徑 )： (默認(rèn) )； 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(hào)?；瑒?dòng)單元的位置由 CS ， U/D和 INC 三個(gè)輸入端控制。如圖 24 所示： 圖 PWM 信號(hào)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(hào)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(jī) 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(diǎn)設(shè)計(jì)合理的、保護(hù)措施齊全的驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行控制 ， 否則很容易造成IGBT 的損壞。當(dāng) UGE 大于開啟電壓 UGE(th)時(shí)。 用 IGBT 作大功率全橋變換的功率元件時(shí)，由于工作在高速大功率開關(guān)狀態(tài)。 IGBT 導(dǎo)通后的管壓降與所加?xùn)艠O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(yīng)處于截止?fàn)顟B(tài)的 IGBT 加一反向柵壓。這種硬開通會(huì)導(dǎo)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(dòng)信號(hào)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(dòng)電路簡(jiǎn)單、成本低。 (8) 防止同一橋臂上的 IGBT 誤導(dǎo)通 IGBT 的驅(qū)動(dòng) 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(dòng)高達(dá)300A/1200V 的 IGBT。 2）內(nèi)置的光耦可隔離高達(dá) 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(xiàng)目 符號(hào) /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(dǎo)通時(shí)間 t/us VCC=20V I=5mA 過流保護(hù)電壓 u/V VCC=20V I=5mA 過流保護(hù)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(shí)的推薦工作條件。 1 20177。 1 20177。其主要應(yīng)用場(chǎng)合如表 所示。 4）內(nèi)置的過流保護(hù)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(hào)隔離電路。 IGBT 柵極驅(qū)動(dòng)實(shí)用電路最好自身對(duì) IGBT 具有保護(hù)功能，并有較強(qiáng)的抗干擾能力。 (4) 驅(qū)動(dòng)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(dòng)電路和主電路之間信號(hào)傳的暢通無阻，常采用光電耦合和變壓器耦合。 (2) 信號(hào)應(yīng)有足夠的功率 驅(qū)動(dòng)電路輸入的信號(hào)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(gè)理想的 IGBT 驅(qū)動(dòng)器應(yīng)具有以下基本要求。當(dāng)柵極和發(fā)射極間施加反向或不加信號(hào)時(shí)。它所需的驅(qū)動(dòng)電流與驅(qū)動(dòng)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(jī)的驅(qū)動(dòng) 本設(shè)計(jì)采用經(jīng)典 H 橋驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，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(jī)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：?jiǎn)纹瑱C(jī)直接產(chǎn)生 PWM 信號(hào)。為了增加感應(yīng)角度范圍，本模塊采用圓形透鏡，也使得探頭四面都感應(yīng)，但左右兩側(cè)仍然比上下兩個(gè)方向感應(yīng)范圍大、靈敏度強(qiáng)，安裝時(shí)仍須盡量按以上要求。 4）工作電壓： DC5V。 發(fā)方式：即感應(yīng)輸出后，在延時(shí)時(shí)間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍活動(dòng)，其輸出將一直保持，直到人離開后才延時(shí)關(guān)閉（感應(yīng)模塊檢測(cè)到人體的每一次活動(dòng)后會(huì)自動(dòng)順延一個(gè)延時(shí)時(shí)間段，并且以最后一次活動(dòng)的時(shí)間為延時(shí)時(shí)間的起始點(diǎn)）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的 /PSEN 信號(hào)將不出現(xiàn)。另外，該引腳被略微拉高。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí) 目的。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。當(dāng) 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(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。在 FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， 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(chǔ)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(chǔ)器 (壽命： 1000 寫 /擦循環(huán) ) ? 全靜態(tài)工作： 0Hz24KHz ? 三級(jí)程序存儲(chǔ)器保密鎖定 ? 128*8 位內(nèi)部 RAM ? 32 條可編程 I/O 線 ? 兩個(gè) 16 位定時(shí)器 /計(jì)數(shù)器 ? 5 個(gè)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(shí)鐘電路 2．管腳說明： VCC：供電電壓。 AT89S51 具有如下特點(diǎn)： 40 個(gè)引腳， 4k Bytes Flash 片內(nèi)程序存儲(chǔ)器， 128 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM）， 32 個(gè)外部雙向輸入 /輸出（ I/O）口， 5 個(gè)中斷優(yōu)先級(jí) 2層中斷嵌套中斷， 2 個(gè) 16 位可編程定時(shí)計(jì)數(shù)器 ,2 個(gè)全雙工串行通信口，看門狗（ WDT）電路，片內(nèi)時(shí)鐘振蕩器。AT90 系列單片機(jī)是增強(qiáng) 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(jī) ,也叫 AVR 單片機(jī) . PHLIPIS 51PLC 系列單片機(jī) (51 單片機(jī) )： PHILIPS 公司的單片機(jī)是基于 80C51 內(nèi)核的單片機(jī) ,嵌入了掉電檢測(cè)、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(yīng)用設(shè)計(jì)中可以滿足多方面的性能要求 . TI 公司單片機(jī) (51 單片機(jī) )： 德州儀器提供了 TMS370 和 MSP430 兩大系列通用單片機(jī) .TMS370 系列單片機(jī)是 8位 CMOS 單片機(jī) ,具有多種存儲(chǔ)模式、多種外圍接口模式 ,適用于復(fù)雜的實(shí)時(shí)控制場(chǎng)合 。 在大型電路中，這種模塊化應(yīng)用極大地縮小了體積，簡(jiǎn)化了電路，降低了損壞、錯(cuò)誤率，也方便于更換。 單片機(jī)在醫(yī)用設(shè)備中的用途亦相當(dāng)廣泛，例如醫(yī)用呼吸機(jī)，各種分析儀，監(jiān)護(hù)儀，超聲診斷設(shè)備及病床呼叫系統(tǒng)等等。 用單片機(jī)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(jī)的學(xué)習(xí)、開發(fā)與應(yīng)用將造就一批計(jì)算機(jī)應(yīng)用與智能化控制的科學(xué)家、工程師。 Intel 公司在 20 世紀(jì) 80 年代初發(fā)布了 MCS51 系列單片機(jī)，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(jī)。 單片 機(jī)發(fā)展歷史大體可分為三個(gè)階段： 第一階段（ 1976 年至 1978 年）：這是單片機(jī)剛開始出現(xiàn)時(shí)的初級(jí)階段，以 Intel公司的 MCS48 系列為代表，此系列單片微型計(jì)算機(jī)具有 8 位 CPU、并行 I/O 端口、 8位時(shí)序同步計(jì)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(fù)雜，就是功能太簡(jiǎn)單且極易被仿制。因?yàn)樗w積小，通常都藏在被控機(jī)械的 “ 肚子 ” 里。它由主機(jī)、鍵盤、顯示器等組成。 單片機(jī)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(jī)是靠程序的，并且可以修改。它的體積小、質(zhì)量 輕、價(jià)格便宜、為學(xué)習(xí)、應(yīng)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(jī)，復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)上甚至可能有數(shù)百臺(tái)單片機(jī)在同時(shí)工作！單片機(jī)的數(shù)量不僅遠(yuǎn)超過 PC 機(jī)和其他計(jì)算的綜合，甚至比人類的數(shù)量還要多。事實(shí)上單片機(jī)是世界上數(shù)量最多的計(jì)算機(jī)。目前，高端的 32 位單片機(jī)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(hào)出廠價(jià)格跌落至 1 美元，最高端的型號(hào)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(jī)，但因?yàn)樾詢r(jià)比不理想并未得到很廣泛的應(yīng)用。 早期的單片機(jī)都是 8 位或 4 位的。另外，設(shè)置復(fù)位按鈕對(duì)系統(tǒng)出現(xiàn)過流故障時(shí)進(jìn)行復(fù)位， 如圖 所示： 圖 總體控制方案 10 第二章 硬件部分 單片機(jī)介紹 單片機(jī)也被稱為 微控制器 （ Microcontroller），是因?yàn)樗钤绫挥迷诠I(yè)控制領(lǐng)域。 總體控制方案設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)以 AT89S51 單片機(jī)為核心，控制 PWM 波形的生成，進(jìn)而對(duì)直流電機(jī)進(jìn)行控制。 8 PWM 調(diào)速原理 通過改變電動(dòng)機(jī)電樞電壓接通或斷開時(shí)間的比值來控制電動(dòng)機(jī)速度，這種方法 稱為脈沖寬度調(diào)制，簡(jiǎn)稱 PWM，其原理圖如圖 所示： 圖 PWM 原理圖 在脈沖作用下，當(dāng)電動(dòng)機(jī)通電時(shí)，速度增加；電動(dòng)機(jī)斷電時(shí)，速度逐漸減少。 絕大多數(shù)直流電動(dòng)機(jī)采用開關(guān)驅(qū)動(dòng)方式。采用晶閘管變流裝置供電的直流調(diào)速系統(tǒng)簡(jiǎn)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(jī)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(jī)主磁通中只能減弱磁通，使電動(dòng)機(jī)從額定轉(zhuǎn)速向上變速，屬恒功率調(diào)速方法，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較慢，雖能無級(jí)平滑調(diào)速，但調(diào)速范圍小 。 Φ — 每極磁通量 。目前，國(guó)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(dǎo)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(dòng)簡(jiǎn)單和可以自關(guān)斷等優(yōu)點(diǎn)，克服了晶閘管的主要缺點(diǎn)。 [4] 國(guó)外主要電氣公司如瑞典的 ABB 公司、德國(guó)的西門子公司、 AEG 公司、日本的三菱公司、東芝公司、美國(guó)的 GE 公司、西屋公司等，均已經(jīng)開發(fā)出多個(gè)數(shù)字直流調(diào)速裝置，有 成熟的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模板化的應(yīng)用產(chǎn)品。所以應(yīng)用先進(jìn)控制算法，開發(fā)全數(shù)字化智能運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)將成為新一代運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(dòng)機(jī)控制方法能夠得到實(shí)現(xiàn)。變頻技術(shù)和脈寬調(diào)制技術(shù)已成為電動(dòng)機(jī)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(duì)自動(dòng)化的需求也越來越高，直流電動(dòng)機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域也不斷擴(kuò)大。以上技術(shù)的應(yīng)用，使直流調(diào)速系統(tǒng)的性能指標(biāo)大幅提