【正文】 AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，128字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，兩個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)5向量?jī)杉?jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。 功率MOSFET近年來(lái)由于MOSFET元件的性能逐漸提升，除了傳統(tǒng)上應(yīng)用于諸如微處理器、微控制器等數(shù)位訊號(hào)處理的場(chǎng)合上，也有越來(lái)越多類比訊號(hào)處理的積體電路可以用MOSFET來(lái)實(shí)現(xiàn)。這種器件為N溝道型MOSFET。采用自舉驅(qū)動(dòng)方法可降低生產(chǎn)成本，提高電路可靠性。功率MOSFET管驅(qū)動(dòng)電路圖如圖38所示。ACS712型號(hào)工作電壓為12，輸出電流為5A~+5A，最大誤差177。實(shí)際系統(tǒng)中，變壓器采用副邊12V雙端輸出的變壓器，整流電路采用4個(gè)IN4001整流二極管進(jìn)行橋式不可控制整流后，進(jìn)過35V，1000uF大電容進(jìn)行濾波，然后分別進(jìn)過LM781LM7912和LM7805產(chǎn)生三種直流電給系統(tǒng)供電，詳細(xì)電路如圖312a)、312b)所示，其中圖312b)為單片機(jī)AT89C51的供電電源， V給AT89C51供電。MATLAB主要包括仿真和鏈接兩大部分；MATLAB最主要的特點(diǎn)可以概況如下：(1)具有優(yōu)秀的友好的工作運(yùn)行平臺(tái)與程序編寫的環(huán)境；(2)具有簡(jiǎn)單易懂且易用的，符合人們思維的程序語(yǔ)言；(3)具有強(qiáng)大的矩陣科學(xué)計(jì)算功能和強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力；(4)具有優(yōu)秀的圖形顯示和處理功能；(5)具有應(yīng)用廣泛的，各個(gè)專業(yè)模塊集合的工具箱simulink；(6)具有與其它程序接口的能力和處理發(fā)布平臺(tái)的能力；(7)具有應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)和開發(fā)能力，與C語(yǔ)言兼容的能力。同時(shí)，該模型提供的各仿真模塊具有通用性。感謝大學(xué)四年來(lái)所有的老師，這些老師知識(shí)淵博，閱歷豐富，講課獨(dú)具風(fēng)格，為我們打下專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)。///在程序存儲(chǔ)區(qū)定義字型碼表uchar code wm[4]={0xfe,0xfd,0xfb,0xf7}。 ///子函數(shù)聲明display()。 ///電機(jī)控制的初始化 in2=0。 EA=1。 ///調(diào)用顯示程序 speedcan()。 TR1=1。 ///求速度百位值送百位顯示緩沖 qw=speedbuf/1000。 } else if(i==2) ///顯示百位 { P0=zm[bw]。 TH0=0。 P1=0xff。 } } if(i==0xfb) ///第三個(gè)鍵是否按下 { delays()。 ///速度加,(快速) if(a=15) a=15。 if(i==0x7f) a=5。 ///停止轉(zhuǎn)動(dòng) in2=0。 } } if(i==0xef) { delays()。 ///延時(shí)去抖動(dòng) if(i==0xfd) ///再判斷按鍵是否按下 { in1=1。i)。 ///停止計(jì)數(shù) speedbuf=((TH0*256+TL0)*8)/3。 } else if(i==1) ///顯示十位 { P0=zm[sw]。 ///求速度個(gè)位值送各位顯示緩沖 sw=(speedbuf/10)%10。 TH1=0Xfa。 ///調(diào)用按鍵掃描程序 control()。 TH0=0。 P2=0。unint ys=0。sbit ena=P3^7。致 謝經(jīng)過半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)接近尾聲，由于經(jīng)驗(yàn)的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起工作的同學(xué)們的支持，想要完成這個(gè)設(shè)計(jì)是難以想象的。圖41 直流無(wú)刷電機(jī)定子電壓電流波形圖42 直流無(wú)刷電機(jī)仿真波形 直流無(wú)刷電機(jī)仿真圖圖4圖44和圖45給出了直流無(wú)刷電機(jī)在MATLAB中的仿真圖。換相子程序則檢測(cè)直流無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置，當(dāng)經(jīng)過扇區(qū)的分界線時(shí)，產(chǎn)生中斷，告知主程序即將換相，為產(chǎn)生正確的PWM做好準(zhǔn)備。電機(jī)有三路霍爾信號(hào)，將其分別送到AT89C51的3個(gè)I/O 口 PCO、PCPC2中，AT89C51芯片會(huì)根據(jù)輸入3路的霍爾信號(hào)，進(jìn)行軟件編程設(shè)置對(duì)應(yīng)的PWM波時(shí)序。該器件封裝便于客戶輕松實(shí)施。當(dāng)上橋臂管驅(qū)動(dòng)截止時(shí)，電容C通過驅(qū)動(dòng)芯片內(nèi)MOSFET管QV2放電，Q1截止。如果輸入電源反接，QI管則關(guān)斷，系統(tǒng)沒有回路，電流無(wú)法流通，這樣就能夠起到電源反接保護(hù)的作用。為了改善某些參數(shù)的特性，比如提高M(jìn)OSFET的工作電流、工作電壓、降低導(dǎo)通電阻、提高開關(guān)特性等，廠家制成不同的結(jié)構(gòu)及工藝，比如現(xiàn)有的VMOS、DMOS、TMOS等結(jié)構(gòu)。與一般逆變器不同，它的輸出頻率不是獨(dú)立調(diào)節(jié)的，而是受控于轉(zhuǎn)子位置信號(hào)，是一個(gè)“自控式逆變器”。AT89C51單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價(jià)廉的方案。 系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)本文所設(shè)計(jì)的直流無(wú)刷電機(jī)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái)包括微控制器部分、功率驅(qū)動(dòng)及逆變電路部分、檢測(cè)電路部分、電源電路部分以及其他接口單元。雖然無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn)的原理與有刷直流電動(dòng)機(jī)類似，但由于它不能通過簡(jiǎn)單的功率開關(guān)管的單向?qū)щ娦?，達(dá)到改變電源極性來(lái)實(shí)現(xiàn)反轉(zhuǎn)的局限，無(wú)刷直流電機(jī)通常采用改變繞組的通電順序方式來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn)。圖23(a)所示磁動(dòng)勢(shì)Fm和定子合成磁動(dòng)勢(shì)Fa的空間位置，轉(zhuǎn)子受永磁順時(shí)針方向的電磁轉(zhuǎn)矩的驅(qū)動(dòng)進(jìn)行順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，電流路徑為：電源正極 → VT1管→ A相繞組 →B相繞組→ VT6管→負(fù)極。其轉(zhuǎn)子附有永磁體用來(lái)檢測(cè)轉(zhuǎn)子的極性。 位置傳感器位置傳感器即檢測(cè)直流無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)子磁極的位置，將位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，經(jīng)過運(yùn)算處理控制定子繞組的換相，使電樞電流隨著轉(zhuǎn)子位置的不同進(jìn)行同步換相，在一定氣隙下產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子不斷續(xù)旋轉(zhuǎn)。不同的繞組形式對(duì)電機(jī)的反電動(dòng)勢(shì)波形產(chǎn)生不同影響，甚至間接影響到電機(jī)本身的性能[文獻(xiàn)]。基于有刷直流電機(jī)改進(jìn)的直流無(wú)刷電機(jī)，內(nèi)部電樞繞組與功率開關(guān)器件相連，其驅(qū)動(dòng)過程是通過內(nèi)部主轉(zhuǎn)子位置傳感器的輸出信號(hào)來(lái)完成的，使電樞繞組依次通電。 家用電器、大型同步電機(jī)啟動(dòng)等。通常采用的電機(jī)主要有三種：直流電機(jī)、交流異步電機(jī)和直流無(wú)刷電機(jī)。 和有刷直流電機(jī)相比，直流無(wú)刷電機(jī)由于取消了電機(jī)的滑動(dòng)接觸機(jī)構(gòu)，因而消除了故障的主要根源。目前來(lái)看，相對(duì)成熟的無(wú)轉(zhuǎn)子位置傳感器運(yùn)行方式主要有：1 續(xù)流二極管電流通路檢測(cè)法。1987年，聯(lián)邦德國(guó)金屬加工設(shè)備展覽會(huì)在北京舉辦，當(dāng)時(shí)BOSCH和SIEMENS兩家公司相繼展出了永磁自同步伺服系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)器，這在我們當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)，引起了眾多相關(guān)研究學(xué)者的關(guān)注，自此以后，國(guó)內(nèi)也相繼掀起了研發(fā)和技術(shù)引進(jìn)的熱潮。現(xiàn)今，直流無(wú)刷電機(jī)集電機(jī)、變速機(jī)構(gòu)、檢測(cè)元件、控制軟件和硬件于一體，形成為新一代的電動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)。在電磁結(jié)構(gòu)上和有刷直流電動(dòng)機(jī)一樣，不過無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的電樞繞組是處在定子上的，永久磁鋼安裝在轉(zhuǎn)子上，采用多相形式的電樞繞組，在通過逆變器之后，然后連接到直流電源上面，定子方面利用了電子換向來(lái)替換傳統(tǒng)電機(jī)的電刷和換向器，在各繞組依次通電后，跳躍式的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)會(huì)氣隙中生成，同時(shí)與轉(zhuǎn)子的主磁場(chǎng)相互作用，因此產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，和其它電機(jī)相比，直流無(wú)刷電機(jī)具有高可靠性和高效率等優(yōu)勢(shì)，由于現(xiàn)階段，隨著具體性能的提高與價(jià)格的下降等優(yōu)勢(shì)的新型稀土永磁材料不斷出現(xiàn)，這給永磁直流無(wú)刷電機(jī)在成本方面帶來(lái)了下降，因此其優(yōu)勢(shì)將會(huì)越發(fā)的凸顯出來(lái)。隨著這社會(huì)的不斷發(fā)展、人們的生活水平不斷提高，同時(shí)辦公自動(dòng)化、現(xiàn)代化生產(chǎn)、發(fā)展等關(guān)鍵設(shè)備也都慢慢走向高智能化、小型化和高效率化，電機(jī)作為執(zhí)行元件的重要部分，需要具有效率高、速度快和精度高等等特點(diǎn)，因此直流無(wú)刷電機(jī)的應(yīng)用得到了逐步的推廣。從現(xiàn)階段來(lái)看，隨著不斷地有新材料技術(shù)的出現(xiàn)，直流無(wú)刷電機(jī)的發(fā)展也因此獲得了良好的契機(jī)。由上可知，相對(duì)于其它類型電動(dòng)機(jī)來(lái)說，無(wú)刷直流電機(jī)還是一種新型電機(jī)，它的驅(qū)動(dòng)、控制更是和電子技術(shù)息息相關(guān)，因此，對(duì)直流無(wú)刷電機(jī)本體及其控制方法進(jìn)行系統(tǒng)、深入的研究有著十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。電力電子技術(shù)的進(jìn)步對(duì)無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)的發(fā)展來(lái)說具有一個(gè)很大的推動(dòng)作用，在其發(fā)展的早期，當(dāng)時(shí)處于初級(jí)發(fā)展階段的大功率開關(guān)器件，不僅可靠性差，而且其價(jià)格昂貴，同時(shí)又受到驅(qū)動(dòng)控制技術(shù)水平、永磁材料兩方面的制約，這導(dǎo)致自發(fā)明以后的無(wú)刷直流電機(jī)在一段很長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)，只能處于實(shí)驗(yàn)室研究階段，沒有辦法得到應(yīng)有的推廣與發(fā)展，20世紀(jì)七十年代，伴隨著電力電子工業(yè)的高速發(fā)展，各種新型的全控型半導(dǎo)體功率器件如春雨般出現(xiàn)在世人眼前，這為它后來(lái)廣泛應(yīng)用與發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。稀土永磁材料具有可產(chǎn)生很大的氣隙磁通的優(yōu)點(diǎn)，由于此，可以大大縮小轉(zhuǎn)子的半徑，同時(shí)也可以減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，因而，當(dāng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)要求具有非常良好的靜態(tài)特性或者高動(dòng)態(tài)響應(yīng)的時(shí)候，直流無(wú)刷電機(jī)相比較于交流伺服電機(jī)和直流伺服電機(jī)就凸顯出了它更多的優(yōu)勢(shì)。(3) 智能控制在運(yùn)動(dòng)控制研究領(lǐng)域當(dāng)中，伴隨著信息技術(shù)和控制理論的不斷發(fā)展，先進(jìn)的控制理論就是其中一個(gè)新的發(fā)展方向，特別是智能控制方面的應(yīng)用。 由于不但擁有交流電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、運(yùn)行穩(wěn)定、維護(hù)方便等諸多優(yōu)點(diǎn)的無(wú)刷直流電動(dòng)機(jī)，它還又具有運(yùn)行效率高、無(wú)勵(lì)磁損耗同時(shí)調(diào)速性能又好等優(yōu)勢(shì)，因此，故在現(xiàn)階段社會(huì)發(fā)展的各個(gè)領(lǐng)域，比如儀表儀器、化工、輕紡以及家用電器等方面的應(yīng)用日益普及。這些年來(lái)，