【正文】 本次設(shè)計(jì)用到芯片 8253 的工作方式三，當(dāng)記數(shù)值 N 為偶數(shù)時(shí)，輸出為對(duì)稱方波，前 N/2 記數(shù)期間， OUT 輸出為高電平，后 N/2 記數(shù)期間， OUT輸出為低電平。 HEF4752 簡(jiǎn)介 HEF4752 如圖 8所示， 是采用 LOCMOS 工藝制造的大規(guī)模集成電路，專門用來產(chǎn)生三相 SPWM 信號(hào)。 2）采用多載波比 自動(dòng)切換方式，隨著逆變器的輸出頻率降低，有級(jí)地自動(dòng)增加載波比，從而抑制低頻輸出時(shí)因高次諧波產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩脈沖和噪聲等所造成的惡劣影響。各管腳功能描述如表所列。 8255 的引腳圖如圖 9 所示。 WR/： 寫入信號(hào)線，低電平有效，控制數(shù)據(jù)的寫入。 PC7— PC0： C口輸入 /輸出線。 8255 地址口的選定： 片選 CS/，地址選擇端 A1， A0。掌握了確定地址的方法，地址便可以靈活的選出了。 A， B， C 與 ALE： 控制 8 路模擬通道的切換， A， B， C 分別與三根地址線或數(shù)據(jù)線相連，三者編碼對(duì)應(yīng) 8 個(gè)通道地址口。 VR（ +）和 VR（ ）為參考電壓輸入端。 8279 的組成： 1） I/O 控制及數(shù)據(jù)緩沖器 2）控制和時(shí)序寄存器及定時(shí)控制 3）掃描計(jì)數(shù)器 4）回復(fù)緩沖器，鍵盤抖動(dòng)及控制 5） FIFO/傳感器 RAM 及其狀態(tài)寄存器 6）顯示 RAM 和顯示地址寄存器 系統(tǒng)主回路的設(shè)計(jì) 主回路的結(jié)構(gòu) 系統(tǒng)主回路是交 — 直 — 交電壓型變頻電路，其圖 12如下所示： 圖 7 系統(tǒng)主回路電路圖 整流采用三相橋式不可控整流器， 1L ， 2L ， 0C 組成濾波電路， 2R ， 2C ， 2VD 三個(gè)元件和 1VD 一起構(gòu)成尖峰電壓吸收電路（又稱直流側(cè)阻容吸收電路），用以削弱因逆變器換流而引起的尖峰電壓，采用的是 GRT 三相橋式 PWM 逆變器。 QCA50A— 100A 為兩單元組件， ce極帶反 10 向續(xù)流二極管，絕緣式結(jié)構(gòu)，其極限參數(shù)為：() 10 00 , 50 , 40 0 * 2B R c e o CM dU V I A P W? ? ? ，它的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖 13 所示。 基于以上數(shù)據(jù)，選用 MDS 型三相整流橋模塊，其最大輸出電流為 40A，最高耐壓為1000V。選擇兩臺(tái)電感量各為 50mH，額定電流不小于 的電抗器 12,LL串聯(lián)。 5） 大功率晶體管阻容吸收電路 取電動(dòng)機(jī)起制動(dòng)電流 mI 為額定電流的 3倍，即 3 * ,mI A A G RT?? 關(guān)斷時(shí)間6fT us? ，升泵電壓 50PUV? ，則： 1 1 4 . 4 * 6 0 . 0 8 6 42 ( ) 2 * ( 4 5 0 5 0 )mfdPItC u F u FUU? ? ??? 1C 的耐壓值與 GRT 相同，取 1C 為 ,1000uF V 的電容， 1R 阻值取為 100 歐。39。 239。 所以： 12 39。 2 2 2 12239。2 2 2 1 1 21, c o s 1 , ( )sm m m m m m sfs E s E E EI T C C C fr r r f f r? ? ? ? ? ? ? ? ? 當(dāng)采用恒磁通控制方式進(jìn)行變頻調(diào)速時(shí)， 11/Ef近似恒定， m? 近似恒定，這時(shí)有msT K f? ，其中 1 39。控制結(jié)構(gòu)框圖 和控制曲線如下圖所示。當(dāng)Δ UnB確定后，通過調(diào)節(jié)電位器，就能改變積分系數(shù) 1K ，整定方便。將 HEF4752 的Ⅰ端接地，使 HEF4752 工作在晶體管模塊式，將 K 端接 +5v 電源，使每?jī)陕坊パa(bǔ)信號(hào)之間有較大的輸出延遲， CW 端，L 端分別接 8255C 口的 PC PC0。所以，必須在轉(zhuǎn)差調(diào)節(jié)器與 HEF4752 之間正比的方波信號(hào)為 FCT 和 VCT 時(shí)鐘信號(hào)。 為了使1 FCTVCTfUKf?成立，必須滿足 VCTff ? ，故取 14 ()VCT nomf=168000Hz/=336000Hz 在 f1=20 50 Hz 范圍內(nèi)，維持 VCTf =336000 Hz 不變，這樣可自動(dòng)維持 U1/f1=常數(shù)。K 20Hz = fVCT(nom) 所以可解得 39。這個(gè) V 用來補(bǔ)償定子繞組上的電阻壓降。顯然， Pf、 Pv 應(yīng)與Uf1 頻率指令信號(hào)成一定關(guān)系變化，其關(guān)系可推導(dǎo)如下： 所以 可解得： 分頻系數(shù)變化范圍較大，需采用 16位分頻器，所以可通過擴(kuò)展一片可編程定時(shí) /計(jì)數(shù)器 8253 來完成整數(shù)分頻。 CD4527 是 BCD比例乘法器，其 Q端輸出脈沖書具有如下關(guān)系 N0 = BCD 輸入數(shù) * cpN / 10 如果輸入的 BCD 數(shù)為 6，則每輸入 10個(gè)時(shí)鐘脈沖，可在輸出端得到 6個(gè)輸出脈沖。 INHIN： 時(shí)鐘 CP 禁止輸入端。 ST 和 CF：分別為選通端和級(jí)聯(lián)端。 Q、 Q/：脈沖輸出端。由于 INHout1 到 CP1 端第 9 個(gè)脈沖后才為“ 0”，即 INHout2 在φ第 10 個(gè)脈沖來時(shí)才為“ 0”，允許脈沖輸入，故 100 個(gè)φ脈沖中只從 CP2 端輸入 10 個(gè)，所以輸出脈沖數(shù)為 10B? ，總的輸出脈沖數(shù)為： 17 式中： A、 B— 比例分頻系數(shù)，分別對(duì)應(yīng)于 1/10 位和 1/100 位。39。 0、 1通道的計(jì)數(shù)值即位整數(shù)分頻系數(shù)，由 CPU 通過執(zhí)行幾條輸出指令置入。 由于整數(shù)分頻和小 數(shù)分頻分開進(jìn)行，所以需將分頻系數(shù) ,fvPP分別分解為純整數(shù),fvZZ和純小數(shù) ,fvxx兩部分，整數(shù)部分 ,fvZZ送 8253 的 0、 1 通道作為計(jì)數(shù)值，小數(shù)部分 ,fvxx送比例分頻器 CD4527 作為比例分頻系數(shù)。這種尋優(yōu)法的計(jì)算法的計(jì)算量工作量較大，難以實(shí)時(shí)完成。比例乘法器 CD4527 不能直接與 CPU 連接，系統(tǒng)中可擴(kuò)展一片 8255，用它作為二路比例乘法器與 CPU 的接口。 圖 15 EX359驅(qū)動(dòng)模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu) 電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速測(cè)量電路的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)采用 M/ T 法進(jìn)行速度的測(cè)量。設(shè)在 T0 時(shí)間內(nèi)取得的測(cè)速脈沖數(shù)為 m1 ,在 TS = T0 +Δ T 時(shí)間內(nèi)取得的時(shí)基脈沖計(jì)數(shù)取為 m2 ,則轉(zhuǎn)速 n =60θ2 πTS 。 19 圖 16 轉(zhuǎn)速測(cè)量電路 電動(dòng)機(jī)的電流、電壓測(cè)量電路的設(shè)計(jì) 電壓檢測(cè)采用運(yùn)算放大器配合光電耦合器件與單片實(shí)現(xiàn)接口， 直流檢測(cè)往往存在二個(gè)最明顯的困難 :一是直流測(cè)量?jī)x表不便串入電路中 。通過實(shí)驗(yàn)和分析 ,找出最佳線性工作狀態(tài) ,且消除了不平衡電壓。具有高輸入阻抗、線性度良好等特點(diǎn)。 圖 17 直流電流檢測(cè)電 鍵盤顯示電路的設(shè)計(jì) 鍵盤顯示電路采用了 8279 專用控制芯片，它具有顯示器自動(dòng)掃描、閉合鍵的鍵號(hào)自動(dòng)識(shí)別的功能其最大的鍵盤配置可達(dá) 64 個(gè)，最多可接 16 位顯示器，完全滿足系統(tǒng) 20 的要求 8279 與 8051 接口也十分方便這樣簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)，又提高了單片機(jī)的工作效率。 為了能夠精確地顯示 PID 參數(shù)、電機(jī)轉(zhuǎn)速等系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)，以及你能夠詳盡地描述系統(tǒng)的啟動(dòng)、制動(dòng)等運(yùn)行狀態(tài)。 ALE作為 8279 的時(shí)鐘信號(hào)直接連到其 CLK 端由 8279 設(shè)置適當(dāng)?shù)姆诸l數(shù)，分頻至 100KHz。這樣保護(hù)電路可通過門 1 輸出控制信號(hào)的封鎖 HEF4752 輸出的 PWM 控制信號(hào)，斷開主回路電源。所以，系統(tǒng)初始化完畢，進(jìn)入控制循環(huán)：顯示轉(zhuǎn)速→中斷服務(wù)（ *,nnUU和 ,SMU PI? 運(yùn)算，查表求出 , , ,f f v vz x z x ）→可逆切換程序→輸出控制量→顯示轉(zhuǎn) 速。 23 圖 21 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序框圖 （ 4） 可逆切換程序 可逆切換程序由停車控制和可逆切換控制兩部分組成，其程序框圖如圖 23所示。若不為 0，則經(jīng) PC2 輸出“ 1”電平，使 HEF4752 的 L 端為 0，封鎖其輸出信號(hào)，使逆變器輸出為 0，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降?，F(xiàn)以正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)為例說明切換過程。一旦轉(zhuǎn)速降到 0，則經(jīng) PC1 輸出 0電平至 CW 端，經(jīng) PC2輸出 0 電平，開放 L 端，于是 HEF4752 輸出相序?yàn)?U、 W、 V的 PWM 控制信號(hào)，逆變器重新開始工作，輸出相序?yàn)?U、 W、 V，使電動(dòng)機(jī)反向啟動(dòng)，至此，切換過程結(jié)束。工作在方式 0， A 口作為輸入， B， C 口作為 輸出 。 在控制電路中主要在去了如下抗干擾措施： 1) 電源系統(tǒng)抗干擾措施，在電源輸入端設(shè)電源濾波器：電源變壓器采用抗干擾性能好的屏蔽變壓器；主機(jī)部分采用單獨(dú)的穩(wěn)壓電路，采用 78 和 79 系列三端穩(wěn)壓塊，輔以 pi 型濾波電路；外圍電路采用單獨(dú)的電源供電。 4) 印制電路板抗干擾措施，設(shè)計(jì)時(shí)主要從盡量控制噪音源，盡量減少噪音的傳播和耦合，盡量減少噪音的吸收三個(gè)方面考慮設(shè)計(jì)印制電路板和布線，具體措施如下： ? 堅(jiān)硬之電路板設(shè)計(jì)分為 3 個(gè)區(qū)，模擬電路區(qū)（易受干擾）、數(shù)字電路區(qū)（易受干擾，同時(shí)又是干擾源）、功率驅(qū)動(dòng)區(qū)（干擾源）來減少噪音的傳播和 耦合。 ? 每個(gè)集成電路芯片的電源和地之間加一個(gè)去耦電容，電容選用了高頻特性好的獨(dú)石電容或瓷片電容。設(shè)置軟件陷阱后，一旦單片機(jī)受干擾，使程序指針混亂，執(zhí)行一段程序后，就會(huì)落入程序陷阱，回到初始化程序開始執(zhí)行，從而避免系統(tǒng)死機(jī)。 5) 設(shè)置電機(jī)啟 /停、正 /反轉(zhuǎn)等輸入狀態(tài)寄存器，當(dāng)檢測(cè)到的實(shí)際輸出狀態(tài)與 設(shè)置輸出狀態(tài)不符時(shí)，將輸出狀態(tài)的寄存器的內(nèi)容重新輸出來予以糾正。在 此次課 程設(shè)計(jì)中涉及到的知識(shí)面很廣，經(jīng)過 查閱大量的資料，從中吸取對(duì)設(shè)計(jì)有幫助的東西來達(dá)到一個(gè)優(yōu)化的目的。 30 參考文獻(xiàn) [1] 陳杰 ,黃鴻．傳感器與檢測(cè)技術(shù) [M].北京：高等教育出版社， 2021． [2] 何希才 .傳感器技術(shù)與應(yīng)用 [M].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,2021. [3] 王幸之 .AT89 系列單片機(jī)原理與接口技術(shù) [M].北京 :北京航空航天大學(xué)出版社 ,2021. [4] 鄭學(xué)堅(jiān) 周斌 .微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用 [M].北京：清華大學(xué)出版社， 2021. [5] 楊寧 胡學(xué)軍 .單片機(jī)與控制技術(shù) [M]. 北京航空航天大學(xué)出版社 [6] 王建華 黃河清 .計(jì)算機(jī)控制技術(shù) [M]. 高等教育出版社 31 附錄一