【正文】 1 分別為自舉電容和快速恢復(fù)二極管 ,C2為 VCC的濾波電容。引腳 11（ SD）端為保護(hù)電路信號(hào)輸入端。若在“理想的自舉”電路中 ， Vcc由一個(gè)零阻抗電源供電，并通過(guò)一個(gè)理想的二極管給 Vb供電。在頻率為 20 kHz左右的工作狀態(tài)下，可選用 F和 F電容并聯(lián)。 Dir LIN1= 1 本課題用到兩個(gè)模式，即捕 獲模式和脈寬調(diào)節(jié)模式（ PWM）。 系統(tǒng)構(gòu)成 本 系統(tǒng) 以 STC12C5A60S2為控制核心，配以 4鍵盤和 LCD液晶顯示屏 ，通過(guò)STC12C5A60S2內(nèi)部 PCA計(jì)數(shù)器 對(duì)主干驅(qū)動(dòng)電路進(jìn)行速度采集 ，并通過(guò) A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行速度顯示。其驅(qū)動(dòng)電壓為 46V，直流電流總和為 4A。 特別是采用了微處理器及其他先進(jìn)電力電子技術(shù)，使數(shù)字式直流調(diào)速裝置在精度的準(zhǔn)確性、控制性能的優(yōu)良性和抗干擾的性能有很大的提高和發(fā)展，在國(guó)內(nèi)外得到廣泛的 應(yīng)用。 （ 2） 基于 PWM為主控電路的調(diào)速系統(tǒng) 與傳統(tǒng)的直流調(diào)速技術(shù)相比較， PWM(脈寬調(diào)制技術(shù) )直流調(diào)速系統(tǒng)具有較大的優(yōu)越性：主電路線路簡(jiǎn)單，需要的功率元件少；開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗和發(fā)熱都較?。坏退傩阅芎?，穩(wěn)速精度高，因而調(diào)速范圍寬；系統(tǒng)頻帶寬，快速響應(yīng)性能好，動(dòng)態(tài)抗干擾能力強(qiáng)；主電路元件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，裝置效率高。如：由交流電源供電，使用晶閘管整流器進(jìn)行相控調(diào)壓；脈寬調(diào)制 (PWM)調(diào)壓等等。不同勵(lì)磁方式的直流電動(dòng)機(jī)機(jī)械特性曲線有所不同。 早期直流傳動(dòng)的控制系統(tǒng)采用模擬分離器件構(gòu)成，由于模擬器件有其固有的缺點(diǎn)，如存在溫漂、零漂電壓，構(gòu)成系統(tǒng)的器件較多，使得模擬直流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制精度及可靠性較低 [2]。同時(shí)，高集成化、小型化、高可靠性及低成本成為控制的電路的發(fā)展方向。采用微處理器控制，使整個(gè)調(diào)速系統(tǒng)的數(shù)字化程度，智能化程度有很大改觀；采用微處理器控制，使調(diào)速系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上簡(jiǎn)單化，可靠性提高，操作維護(hù)變得簡(jiǎn)捷，電機(jī)穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)速精度等方面達(dá)到較高水平。 圖 11 直流電機(jī)的工作原理圖 電樞控制是在勵(lì)磁電壓不變的情況下，把控制電壓信號(hào)加到電機(jī)的電樞上，以控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。 直流調(diào)速系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方式 （ 1） 基于晶閘管作為主電路的調(diào)速系統(tǒng) 晶閘管的調(diào)速系統(tǒng)是采用分離元件設(shè)計(jì)的調(diào)速系統(tǒng)占用的空間大，控制角難于調(diào)整，且模擬器件的固有缺陷如：溫漂、零漂電壓等，導(dǎo)致電機(jī)的調(diào)速無(wú)法達(dá)到滿意的結(jié)果。（圖 12） 前兩種方法在調(diào)速時(shí)改變了控制脈沖的周期 (或頻率 )，當(dāng)控制脈沖的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近時(shí)，將會(huì)引起振蕩，因此常采用定頻 調(diào)寬法來(lái)改變占空比從而改變直流電動(dòng)機(jī)電樞兩端電壓。這種專用 PWM集成芯片可以減輕單片機(jī)的負(fù)擔(dān)，工作更可靠，但其價(jià)格 相對(duì)較高，難于控制工業(yè)成本不宜采用。STC12C5A60S2控制簡(jiǎn)單，價(jià)格廉價(jià)，且利用 STC12C5A60S2構(gòu)成單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，可縮小系統(tǒng)體積，提高系統(tǒng)可靠性，降低系統(tǒng)成本。 STC12C5A60S2系列單片機(jī)有 2路可編程計(jì)數(shù)器陣列 PCA/PWM，即 主控芯片STC12C5A60S2 電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 6 口 (通過(guò) AUXR1寄存器可以設(shè)置 PCA/PWM從 P1口切換到 P4口）。 Dir經(jīng)與非門產(chǎn)生相反信號(hào) DIRX,由與門 74LS08和與非門 74LS00將 PWM和 Dir或 DIRX進(jìn)行邏輯運(yùn)算 ,實(shí)現(xiàn)輸出信號(hào)互鎖保護(hù) ,使HIN1和 LIN2不能同時(shí)為高 ,HIN2和 LIN2不能同時(shí)為高。所要求的控制信號(hào)簡(jiǎn)單，只需要加入 PWM信號(hào)即可。針對(duì)這中現(xiàn)象，本設(shè)計(jì)在輸出驅(qū)動(dòng)電路中的功率管柵極限流電阻 R R R R9上反向并聯(lián)了二極管 D D D D7。 IR2110 功率驅(qū)動(dòng)介紹 （ 1） IR2110內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖及管腳說(shuō)明 IR2110是 IR公司生產(chǎn)的高壓 ,高速的功率 MOSFET[18]， IGBT專用驅(qū)動(dòng)芯片，具有獨(dú)立的高 、低端輸出雙通道。用于鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（ 20xx） 9 接輸出級(jí)電源正極，且通過(guò)一個(gè)較高品質(zhì)的電容接引腳 2。這就是 IR2110的自舉電路原理。 Q5始終導(dǎo)通 , 接通不同占空比 u可實(shí)現(xiàn)電機(jī)正轉(zhuǎn)調(diào)速。再利用 LM780 LM7905三端穩(wěn)壓芯片即可形成一個(gè) ~18V可調(diào)和 5V固定輸出的穩(wěn)壓電源。本a 電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 12 設(shè)計(jì)的總程序設(shè)計(jì)流程圖及其部分主要子程序流程圖如圖 41系統(tǒng)總體 流程圖。 //更新 PWM 參數(shù)，改變輸出占空比 duty_cycle=PWM0_TEMP*100/255。 if( KEY3 == 0 ) { ++key3_t。 PWM0_TEMP++。 // 啟動(dòng) START_F = 1。定時(shí)器的計(jì)數(shù)源由 CMOD SFR 的 CPS1 和 CPS0位來(lái)確定。當(dāng) CL 的值由 FF變?yōu)?00 溢出時(shí)， {EPCnH， CCAPnH}的內(nèi)容將被裝載到 {EPCnL， CCAPnL}中。 //輸入捕獲的時(shí)間 unsigned int capture_pca 。 //設(shè)置初始占空比 PCAPWM0 =0。 } void pca_pro(void) //轉(zhuǎn)速處 理函數(shù) { float m。 rpm =( 60 * f)/8 。 previous_pca = current_pca。 （ 2） 逐段子程序進(jìn)行設(shè)計(jì)，找出錯(cuò)誤出現(xiàn)的部分，重點(diǎn)排查 。作為一個(gè)電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)偏重自動(dòng)控制方向的設(shè)計(jì)，由于強(qiáng)電和電機(jī)工作原理等方面知識(shí)、經(jīng)驗(yàn)較為匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，幸好有導(dǎo)師的督促指導(dǎo)，以及一起學(xué)習(xí)的同學(xué)們的給予我無(wú)私的幫助，使我的畢業(yè)設(shè)計(jì)能夠些許的成果呈現(xiàn)給大家， 13 周的畢業(yè)設(shè)計(jì)我感觸很多。 畢業(yè)設(shè)計(jì)只是人生中一個(gè)短暫的結(jié)束，老師、同學(xué)給于我的知識(shí)、 啟發(fā)、教誨和友誼是我在步入社會(huì)后最為重要的財(cái) 富。//定時(shí)器 0方式 1 16Bit定時(shí)器模式和定時(shí)器 1方式 2,8Bit定時(shí)器模式 ,定時(shí)器 1提供串口波特率 TH0 =0xf8。//允許中斷 } //定時(shí)器 0溢出中斷服務(wù)函數(shù) void Timer0()interrupt 1 { static unsigned int t。 if( t%500 == 0) JS500MS_F = 1。 j = 144。 rw=1。//判斷 LCD是否忙碌 rs=0。//判斷 LCD是否忙碌 rs=1。//功能設(shè)置 Write_(0x38)。 opendisplay()。 while(*s0) { Write_dat(*s)。 //顯示轉(zhuǎn)數(shù) Write_dat(0x30+rpm/10000)。 // Write_dat(0x30+rpm_shi)。 //輸入捕獲的時(shí)間 unsigned int capture_pca 。// 0x80。//PCA模塊 0為 16位捕獲模式 (下降沿捕獲 ,可測(cè)從低電平開始的整個(gè)周期 ),且產(chǎn)生捕獲中斷 // CCAPM1 = 0x31。 CCAPM0 = 0X40。 /********************PWM初始化函數(shù) ********************/ void PWM_Init(void) { CCON = 0。 電動(dòng)自行車驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 30 Write_(0x80+0x4)。 Write_dat(0x30+rpm%1000/100)。 delay01(t)。 for(i=0。//功能設(shè)置 Write_(0x38)。 ep=0。 ep=0。 Delay5ms()。 } while (i)。 t = 0。//重裝 TL0 =0xcc。 TR0 = 1。//計(jì)時(shí) 10ms標(biāo)志位 unsigned char JS50MS_F。雖然他本身不是自控專業(yè)的老師，但是他還是盡最大的努力給予我畢業(yè)設(shè)計(jì)上各個(gè)方面的指導(dǎo)。 結(jié)束語(yǔ) 現(xiàn)代電機(jī)控制的發(fā)展，一方面要求提高性能、降低損耗、減少成本，另一方面又不斷地有技術(shù)指標(biāo)及其苛刻特殊應(yīng)用系統(tǒng)要求。 if(current_capture_valueprevious_capture_value) capture_pca。 static unsigned int current_pca, previous_pca。 m = capture_period*。//0X42。 void PWM_Init(void） //PWM 初始化函數(shù) { CCON = 0。使能 PWM模式時(shí)，模塊 CCAPMn寄存器的 PWMn和 ECOMn位必須置位。對(duì)模塊的外部 CEXn 輸入 (包括 CEX0／ 、 CEX1／ 、 CEX2／ 、 CEX3／ 口 )的跳變進(jìn)行采樣時(shí)，若采樣到有效跳變，其 PCA 硬件就將 PCA 計(jì)數(shù)器陣列寄存器 (CH 和 CL)的值裝載到模塊的捕獲寄存器中 (CCAPnL 和 CCAPnH)。 MOTOR_STOP。 PWM0_TEMP。 } } else key3_t= 0。 //按鍵有效計(jì)數(shù) if( KEY1 == 0 ) { ++key1_t。 //占空比設(shè)置，賦初值 0x80 50%占空比 unsigned char duty_cycle。 鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書（ 20xx） 11 圖 33 穩(wěn)壓電源電路 光電測(cè)速電路 本光電測(cè)速模塊的設(shè)計(jì)主要采用型號(hào)為 H42B6光電傳感器 。同理 , Q4的 不同占空比可實(shí)現(xiàn)電機(jī)反轉(zhuǎn)調(diào)速。在選擇自舉電容 C1最好選擇非電解電容，電容應(yīng)盡可能的靠近芯片。 （ 2） IR2110的自舉電路 在驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)中， IR2110的自舉電路可以有效的保護(hù) IGBT。 圖 33 IR2110內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖 33中引腳 10（ HIN）及引腳 12（ LIN ）雙列直插式封裝，分別驅(qū)動(dòng)逆變橋中同橋臂上下兩個(gè)功率 MOS器件的輸入驅(qū)動(dòng)信號(hào)輸入端，當(dāng)輸入脈沖形成部分的兩路輸出，范圍為（ Uss ） ~（ Ucc +），圖 33中 Uss 和 Ucc分別為引腳13（ Vss ）及引腳 8（ V cc）的電壓值。 132Q2IRF32051uF/16VC13104C12D31N4148132Q4IRF320524V/16V10uFC9VCC100uFC712V12VD71N4148R827D51N4148R627HIN1MB1MotorLIN1SDC19LO1VB7VS6HO8COM2VCC3VDD11HIn12SD13LIn14VSS15U7IR2110S10mHL210mHL11000uFC151000uFC16C17C18GND GNDGND GND132Q1IRF32051uF/16VC14104C11D21N4148132Q3IRF320524V/16V10uFC10VCC100uFC812V12VD61N4148R927D41N4148R727HIN2LIN2SDC20LO1VB7VS6HO8COM2VCC3VDD11HIn12SD13LIn14VSS15U8IR2110SGNDHIN1 HIN2LIN2SDSDLIN1M1 M2P6C30 圖 32 驅(qū)動(dòng)電路 IR2110 驅(qū)動(dòng)電路中 IGBT 抗干擾設(shè)計(jì) 對(duì)于任何 CMOS器件，使這些二極管正向?qū)ɑ蚍聪驌舸┒紩?huì)引起寄生的可控晶閘管 (SCR)鎖定，鎖定的最終后果難以預(yù)料，有可能暫時(shí)錯(cuò)誤地工作到完全損壞器件。在本設(shè)計(jì)中（圖 32）， IR2110的自舉電容采用了 兩 個(gè)不同大小的電容并聯(lián)使用。 123U5A74LS08456U5B74LS08PWMPWMPWMPWMDIRDIRXDIRXDIRXDIRDIRHIN1LIN1HIN2LIN2456U1B74LS008910U1C74LS00123U1A74LS00R14 10kPWM_IN 圖 31信號(hào)處理電路 邏輯運(yùn)算結(jié)果如下 ： HIN1=PWM1 每個(gè)模塊可編程工作在 4種模式下：上升 /