【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）端為保護電路信號輸入端。若在“理想的自舉”電路中 ， Vcc由一個零阻抗電源供電，并通過一個理想的二極管給 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STC12C5A60S2內(nèi)部 PCA計數(shù)器 對主干驅(qū)動電路進(jìn)行速度采集 ，并通過 A/D轉(zhuǎn)換進(jìn)行速度顯示。其驅(qū)動電壓為 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，電機損耗和發(fā)熱都較??；低速性能好，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，動態(tài)抗干擾能力強；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。不同勵磁方式的直流電動機機械特性曲線有所不同。 早期直流傳動的控制系統(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，如存在溫漂、零漂電壓，構(gòu)成系統(tǒng)的器件較多，使得模擬直流傳動系統(tǒng)的控制精度及可靠性較低 [2]。同時，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)上簡單化，可靠性提高，操作維護變得簡捷，電機穩(wěn)態(tài)運行時轉(zhuǎn)速精度等方面達(dá)到較高水平。 圖 11 直流電機的工作原理圖 電樞控制是在勵磁電壓不變的情況下，把控制電壓信號加到電機的電樞上，以控制電機的轉(zhuǎn)速。 直流調(diào)速系統(tǒng)實現(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)致電機的調(diào)速無法達(dá)到滿意的結(jié)果。（圖 12） 前兩種方法在調(diào)速時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，將會引起振蕩，因此常采用定頻 調(diào)寬法來改變占空比從而改變直流電動機電樞兩端電壓。這種專用 PWM集成芯片可以減輕單片機的負(fù)擔(dān)，工作更可靠，但其價格 相對較高，難于控制工業(yè)成本不宜采用。STC12C5A60S2控制簡單，價格廉價，且利用 STC12C5A60S2構(gòu)成單片機最小應(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系列單片機有 2路可編程計數(shù)器陣列 PCA/PWM，即 主控芯片STC12C5A60S2 電動自行車驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計 6 口 (通過 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 DIRX,由與門 74LS08和與非門 74LS00將 PWM和 Dir或 DIRX進(jìn)行邏輯運算 ,實現(xiàn)輸出信號互鎖保護 ,使HIN1和 LIN2不能同時為高 ,HIN2和 LIN2不能同時為高。所要求的控制信號簡單，只需要加入 PWM信號即可。針對這中現(xiàn)象，本設(shè)計在輸出驅(qū)動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)動介紹 （ 1） IR2110內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖及管腳說明 IR2110是 IR公司生產(chǎn)的高壓 ,高速的功率 MOSFET[18]， IGBT專用驅(qū)動芯片，具有獨立的高 、低端輸出雙通道。用于鹽城工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計說明書（ 20xx） 9 接輸出級電源正極，且通過一個較高品質(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可實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)調(diào)速。再利用 LM780 LM7905三端穩(wěn)壓芯片即可形成一個 ~18V可調(diào)和 5V固定輸出的穩(wěn)壓電源。本a 電動自行車驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計 12 設(shè)計的總程序設(shè)計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 START_F = 1。定時器的計數(shù)源由 CMOD SFR 的 CPS1 和 CPS0位來確定。當(dāng) CL 的值由 FF變?yōu)?00 溢出時， {EPCnH， CCAPnH}的內(nèi)容將被裝載到 {EPCnL， CCAPnL}中。 //輸入捕獲的時間 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，找出錯誤出現(xiàn)的部分，重點排查 。作為一個電子科學(xué)與技術(shù)專業(yè)的學(xué)生，我的畢業(yè)設(shè)計偏重自動控制方向的設(shè)計，由于強電和電機工作原理等方面知識、經(jīng)驗較為匱乏，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)們的給予我無私的幫助，使我的畢業(yè)設(shè)計能夠些許的成果呈現(xiàn)給大家， 13 周的畢業(yè)設(shè)計我感觸很多。 畢業(yè)設(shè)計只是人生中一個短暫的結(jié)束，老師、同學(xué)給于我的知識、 啟發(fā)、教誨和友誼是我在步入社會后最為重要的財 富。//定時器 0方式 1 16Bit定時器模式和定時器 1方式 2,8Bit定時器模式 ,定時器 1提供串口波特率 TH0 =0xf8。//允許中斷 } //定時器 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)。 //輸入捕獲的時間 unsigned int capture_pca 。// 0x80。//PCA模塊 0為 16位捕獲模式 (下降沿捕獲 ,可測從低電平開始的整個周期 ),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。 電動自行車驅(qū)動控制系統(tǒng)設(shè)計 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。//計時 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)計上各個方面的指導(dǎo)。 結(jié)束語 現(xiàn)代電機控制的發(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，模塊 CCAPMn寄存器的 PWMn和 ECOMn位必須置位。對模塊的外部 CEXn 輸入 (包括 CEX0／ 、 CEX1／ 、 CEX2／ 、 CEX3／ 口 )的跳變進(jìn)行采樣時，若采樣到有效跳變，其 PCA 硬件就將 PCA 計數(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)計說明書（ 20xx） 11 圖 33 穩(wěn)壓電源電路 光電測速電路 本光電測速模塊的設(shè)計主要采用型號為 H42B6光電傳感器 。同理 , Q4的 不同占空比可實現(xiàn)電機反轉(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)動電路設(shè)計中， IR2110的自舉電路可以有效的保護 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)動逆變橋中同橋臂上下兩個功率 MOS器件的輸入驅(qū)動信號輸入端，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)動電路 IR2110 驅(qū)動電路中 IGBT 抗干擾設(shè)計 對于任何 CMOS器件，使這些二極管正向?qū)ɑ蚍聪驌舸┒紩鸺纳目煽鼐чl管 (SCR)鎖定，鎖定的最終后果難以預(yù)料，有可能暫時錯誤地工作到完全損壞器件。在本設(shè)計中（圖 32）， IR2110的自舉電容采用了 兩 個不同大小的電容并聯(lián)使用。 123U5A74LS08456U5B74LS08PWMPWMPWMPWMDIRDIRXDIRXDIRXDIRDIRHIN1LIN1HIN2LIN2456U1B74LS008910U1C74LS00123U1A74LS00R14 10kPWM_IN 圖 31信號處理電路 邏輯運算結(jié)果如下 ： HIN1=PWM1 每個模塊可編程工作在 4種模式下：上升 /