【正文】 110內(nèi)部功能由三部分組成：邏輯輸入；電平平移及輸出保護。所以考慮用數(shù)字電路：計數(shù)器（或定時器）、觸發(fā)器和少量輔助電路實現(xiàn)。同樣當PC0口輸出低電平停止測速，時鐘脈沖要等到下一個脈沖才停止計數(shù)，此時時鐘的計數(shù)值剛好是整個測速脈沖的時間間隔。因為8253為下降沿計數(shù)，故將脈沖信號通過反向器74LS04接到8253的GATE0端[16]。等于整個脈沖周期。為了在較大的速度范圍內(nèi)獲得高精度和快速的數(shù)字測速，數(shù)字測速具有測速精度高、分辨能力強、受器件影響小等優(yōu)點。其輸入最大電流量程為25A，25A對應(yīng)的二次邊輸出電流為25mA；電流在原邊回路和副邊回路之間是絕緣的。 圖35 IGBT緩沖電路 IGBT選擇及計算本設(shè)計中IGBT的選擇主要依據(jù)以下參數(shù)：通態(tài)平均電流、斷態(tài)重復(fù)峰值電壓及反向重復(fù)峰值電壓。三相交流電源通過變壓器變換到所需要的電壓值，再通過整流電路變換成直流，然后經(jīng)過大電容濾波供給直流電機。、A1口，用來控制計數(shù)器的工作方式。鍵盤、顯示器通過8279與單片機相接，單片機的P1口經(jīng)擴展后與8279的數(shù)據(jù)口相接，鍵盤的行線接8279的RL0—RL3， SL0—SL3經(jīng)74LS138譯碼輸出，連接鍵盤的列線， SL0—SL3又由74LS154譯碼輸出，經(jīng)7407驅(qū)動后到顯示器LED的各個位的公共陰極。邏輯數(shù)據(jù)信號由AT89C52的數(shù)據(jù)口P0發(fā)出直接接到ADC0809的8根數(shù)據(jù)線上，ADC0809的地址輸入線A、B、 三個端口控制，經(jīng)譯碼后可選通IN0～IN7 八個通道中的任意一個進行AD轉(zhuǎn)換，用于控制AD0809模擬信號輸入通道。圖32 濾波電路及放大電路電阻R1R20和電容CCC1C12用于濾除前級的噪聲，CC11為普通小電容，可以濾除高頻干擾，CC12為大的電解電容，主要用于濾除低頻噪聲。本系統(tǒng)采用AD620芯片對檢測到的重量信號進行放大，此類芯片內(nèi)部采用差動輸入，共模抑制比高，差模輸入阻抗大，增益高，精度也非常好，且外部接口簡單。傳感器的輸出信號不僅電平低，內(nèi)阻高，還常伴有較高的共模電壓。式（32）稱平衡條件。同時，這種傳感器能實現(xiàn)信息的遠距離傳輸、記錄、顯示和控制，它在工業(yè)自動控制系統(tǒng)中廣泛被采用。是目前應(yīng)用在測量力、加速度、質(zhì)量等參數(shù)最廣泛的應(yīng)用傳感器之一。（3）轉(zhuǎn)速超調(diào)量的核算 當h=5時，查表得△能滿足設(shè)計要求。（3）小時間常數(shù)近似處理條件：現(xiàn)在，=，滿足近似條件。雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算與無靜差系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)計算相似，即根據(jù)各調(diào)節(jié)器的給定與反饋值計算轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：電流反饋系數(shù)：有關(guān)的反饋系數(shù)：兩個給定電壓的最大值和是受運算放大器的允許輸入電壓限制的。直流電動機規(guī)格為：額定電壓220V，額定轉(zhuǎn)速1500r/min,允許過載倍數(shù)=；本次設(shè)計選用直流電動機的額定參數(shù)直流電動機Z232的額定參數(shù)PN=、UN=220V、IN=、nN=1500 r/min。轉(zhuǎn)速檢測通過光電碼盤將數(shù)字信號傳送到8253計數(shù)芯片，輸出的數(shù)字轉(zhuǎn)速信號送入主芯片，通過PI算法，調(diào)節(jié)PWM變換器的占空比，進而達到轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)的目的。（3）在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)過程中，使電流跟隨其給定電壓變化。電流環(huán)在內(nèi)，稱之為內(nèi)環(huán)；轉(zhuǎn)速環(huán)在外，稱之為外環(huán)。如果設(shè)置PI調(diào)節(jié)器可以實現(xiàn)無靜差調(diào)速。由于系統(tǒng)僅需要控制皮帶傳輸加減速，不需要實現(xiàn)電機反轉(zhuǎn)、四象限運行，固選擇有制動電流通路的不可逆PWM變換器即可。到目前為止，已經(jīng)出現(xiàn)了多種PWM控制技術(shù)[3]。因此，VM系統(tǒng)必須添加無功補償和諧波濾波裝置。這里主要對比后兩種方案。第二，在工業(yè)生產(chǎn)當中尤其是化學(xué)工藝中，對物料的配料精度有著極高的要求，一般的配料自動控制系統(tǒng)很難滿足要求，需要開發(fā)高精度高靈敏度的設(shè)備來實現(xiàn)這類一行業(yè)的生產(chǎn)自動化。在自動配料系統(tǒng)的研發(fā)與設(shè)計方面，歐美發(fā)達國家的起步較早，而當時的中國在清政府的統(tǒng)治下，采取閉關(guān)鎖國的外交政策，使得我國沒有及時的引進這些先進技術(shù)。第二階段是六、七十年代的傳感器電子儀表配料系統(tǒng)，隨著模擬電路和數(shù)字電路的飛速發(fā)展，逐漸出現(xiàn)了各種小型化的配料電動儀表。衡器是利用作用于物體上的重力來確定該物體質(zhì)量的計量儀器，按其操作方式可分為：自動衡器和非自動衡器。皮帶配料系統(tǒng)作為一種新興的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)而越來越受到世界各國的普遍關(guān)注。目前，配料控制系統(tǒng)己廣泛應(yīng)用于工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和社會生活的各個領(lǐng)域。 研究皮帶配料系統(tǒng)的意義皮帶配料系統(tǒng)簡稱為配料系統(tǒng)，它與皮帶傳輸系統(tǒng)的設(shè)計原理和組成結(jié)構(gòu)基本相同，不同的是，配料系統(tǒng)在皮帶傳輸系統(tǒng)的基礎(chǔ)上又增加了“配料”這一功能。隨著國民經(jīng)濟的持續(xù)、快速增長，實現(xiàn)工業(yè)生產(chǎn)自動化、快速化已經(jīng)成為與人們生活息息相關(guān)的一個環(huán)節(jié)。隨著工業(yè)化的發(fā)展，手動配料迅速發(fā)展成現(xiàn)在的可連續(xù)自動進行，不需要人工干預(yù)就可以完成的自動配料操作，而且誤差小、操作方便、配料控制時間也大為縮短，還降低了對能源和材料的消耗。在煤炭行業(yè)，配料系統(tǒng)用于定量供煤，能否準確配料直接決定配煤質(zhì)量。尤其是冶金、煤炭、化工、水泥等行業(yè)中，常需要對散料進行皮帶輸送過程中的動態(tài)連續(xù)稱量，而且還要對輸送中的流量進行調(diào)節(jié)、控制、達到準確的配比?？梢钥吹?，中國廣大的市場為配料系統(tǒng)的發(fā)展提供了廣闊的前景。皮帶配料系統(tǒng)就是在皮帶輸送物料的過程中同時對物料進行連續(xù)累計稱量的一種自動衡器。計算機首次被引入電子配料系統(tǒng)，大大提高了它的集成度。我國的科學(xué)技術(shù)突飛猛進，不斷地克服技術(shù)上的難題。通過以上的分析，可以看到配料自動控制系統(tǒng)還要經(jīng)過一些完善，具有很深刻的研究意義。和旋轉(zhuǎn)變流機組及離子拖動變流裝置相比，晶閘管整流裝置不僅在經(jīng)濟性和可靠性上都很大提高，而且在技術(shù)性能上也現(xiàn)實出較大的優(yōu)越性[2]。PWM控制技術(shù)就是以該結(jié)論為理論基礎(chǔ)，使輸出端得到一系列幅值相等而寬度不相等的脈沖，用這些脈沖來代替正弦波或其他所需要的波形。 配料自動控制系統(tǒng)可控直流源的方案確定PWM系統(tǒng)相對于VM系統(tǒng)有以下優(yōu)點[4]： 主電路簡單，需要用的電力電子器件少； 開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機損耗及發(fā)熱功率都很??； 低速性能好，穩(wěn)態(tài)精度高，調(diào)速范圍寬； 若與快速響應(yīng)的電機配合，系統(tǒng)頻帶寬，動態(tài)響應(yīng)快，動態(tài)抗干擾能力強； 電力電子器件導(dǎo)通損耗小，裝置效率高； 直流電源采用不控整流時，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。 硬件調(diào)試法：硬件調(diào)制法是為解決等面積法計算繁瑣的缺點而提出的，其原理就是把所希望的波形作為調(diào)制信號，把接受調(diào)制的信號作為載波，當調(diào)制信號波為正弦波時，可以用模擬電路構(gòu)成三角波載波和正弦調(diào)制波發(fā)生電路，用比較器來確定它們的交點,在交點時刻對開關(guān)器件的通斷進行控制，這種模擬電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，難以實現(xiàn)精確的控制. 軟件生成法：由于微機技術(shù)的發(fā)展使得用軟件生成SPWM波形變得比較容易，因此，其有兩種基本算法，即自然采樣法和規(guī)則采樣法.本設(shè)計利用軟件編程設(shè)置一些關(guān)鍵控制字，實現(xiàn)脈寬調(diào)制信號的輸出，達到控制的目的。要實現(xiàn)上述要求，其唯一的途徑就是采用電流和轉(zhuǎn)速負反饋控制方法，即采用速度、電流雙閉環(huán)的調(diào)速系統(tǒng)來實現(xiàn)。兩個調(diào)節(jié)器的作用[8]：（1）使轉(zhuǎn)速n跟隨給定電壓變化，穩(wěn)態(tài)無靜差。 配料系統(tǒng)自動控制系統(tǒng)的整體方案設(shè)計本系統(tǒng)以AT89C52系列單片機為主要控制芯片，首先通過荷重傳感器將重量信號轉(zhuǎn)化為電壓信號，該電壓信號經(jīng)過濾波、信號放大，將采集到的微弱電信號轉(zhuǎn)化為一定模擬量再送給A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，然后送給單片機。同時，8279芯片外接一個 44鍵盤，通過鍵盤可設(shè)置數(shù)字來控制系統(tǒng)的啟動停止，最終達到一個智能控制的目的。最高轉(zhuǎn)速為3000 r/min，重量76kg。電流環(huán)控制對象是雙慣性型的，要校正成I型系統(tǒng)，顯然要用PI型電流調(diào)節(jié)器，其傳遞函數(shù)為 Ki — 電流調(diào)節(jié)器的比例系數(shù)； — 電流調(diào)節(jié)器的超前時間常數(shù)。為了實現(xiàn)轉(zhuǎn)速無靜差，ASR中必須包含一個積分環(huán)節(jié)，而在擾動作用點后面已經(jīng)有了一個積分環(huán)節(jié)，所以這個轉(zhuǎn)速環(huán)中有兩個積分環(huán)節(jié)，轉(zhuǎn)速環(huán)應(yīng)該設(shè)計成典型的II型系統(tǒng)。然后將放大后的電壓經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換后送到單片機中進行數(shù)據(jù)分析處理，通過編程達到自動控制的目的。電容器傳感器的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單,價格便宜，靈敏度高，零磁滯，真空兼容，過載能力強，動態(tài)響應(yīng)特性良好和對高溫、輻射、強振等惡劣條件的適應(yīng)性強等。 本設(shè)計的測量電路采用最常見的橋式測量電路，用到的是電阻應(yīng)變傳感器半橋式測量電路。為此，測量電路中常設(shè)有模擬放大環(huán)節(jié)和濾波電路。抗共模電壓干擾能力強。AD620是一款低成本、高精度儀表放大器，僅需要一個外部電阻來設(shè)置增益，增益范圍為1至10,000。經(jīng)過資料搜尋，我決定采用8位A/D轉(zhuǎn)換器ADC0809來完成本次設(shè)計的A/D轉(zhuǎn)換部分，ADC0809 是8位逐次逼近型A/D轉(zhuǎn)換器。中斷請求信號由ADC0809的EOC端接單片機INT0口輸入。單片機的各個接口電路：XTAL1與XTAL2之間接一個12MHz晶振，并聯(lián)兩個30pF的小電容組成諧振電路； ，再由8155H數(shù)據(jù)端的PB0PB7接8279的DB0DB7來控制鍵盤/顯示模塊。圖34 單片機的最小系統(tǒng) 皮帶配料系統(tǒng)電機回路保護電路設(shè)計PWM變換器的直流電源通常有交流電網(wǎng)通過不可控整流二極管產(chǎn)生，并采用大電容濾波，以獲得恒定的直流電壓。功率器件開通及關(guān)斷時所導(dǎo)致的過電流和過電壓情況不同，在功率器件開通時，電流迅速上升，di/dt很大；功率器件關(guān)斷時，du/dt迅速上升，并出現(xiàn)很高的過電壓。與晶閘管并聯(lián)的阻容經(jīng)驗數(shù)據(jù)為：，電阻100。采集到的電壓信號經(jīng)比例運放LM345放大為0～5V的電壓值，進ADC0809的A/D輸入端,。其中M法是在一定的時間內(nèi)測取光電編碼器輸出的脈沖個數(shù)，用以計算這段時間的平均轉(zhuǎn)速，M法測速僅適合用于高速段；T法測速是在編碼器兩個相鄰輸出脈沖的間隔時間內(nèi)，用一個計數(shù)器對已知頻率為f的高頻脈沖進行計數(shù)，并由此來計算轉(zhuǎn)速，T法測速與M法測速正好相反，僅適合用于低速段；M/T法測速是把以上兩種方法結(jié)合在一起，既檢測一定時間內(nèi)編碼器輸出的脈沖個數(shù)，又檢測一定時間間隔的高頻時鐘脈沖個數(shù)，用來計算轉(zhuǎn)速，M/T法測速能適用于高速又適用于低速，是目前最廣泛應(yīng)用的一種測速方法。M/T法測速原理圖如圖38。再由8155H的PC0端口發(fā)出信號控制D觸發(fā)器工作使和同步計數(shù)，8253的0號和1號計數(shù)器使用方式2工作。模擬電路構(gòu)成的PWM調(diào)制器通常由三角波（或鋸齒波）發(fā)生器和比較器組成，這種電路適用于控制信號為模擬信號的場合。8位計數(shù)器由2個4位雙向可預(yù)置計數(shù)74191級聯(lián)而成，低位RCO\信號輸?shù)礁呶坏腃LK信號端，即為異步接法。同時由于IR2110的輸出電壓為10V～20V，固可以直接用來驅(qū)動IGBT工作。PWM驅(qū)動電路圖如圖311所示。在電路連接中。單片機接收到按鍵的觸點信號后作相應(yīng)的功能處理。在按鍵數(shù)量較多時，可以節(jié)省I/O口線。74LS07芯片是8279作為LED數(shù)碼管顯示器的段選碼輸出端口的同相驅(qū)動芯片。穩(wěn)壓電源的技術(shù)指標分為兩種：一種是特性指標，包括允許的輸入電壓、輸出電壓、輸出電流及輸出電壓調(diào)節(jié)范圍等；另一種是質(zhì)量指標，用來衡量輸出直流電壓的穩(wěn)定程度，包括穩(wěn)壓系數(shù)、輸出電阻、溫度系數(shù)及紋波電壓等。在設(shè)計電源的時候應(yīng)注意要加濾波電容，電源設(shè)計電路如圖316所示。鍵盤參數(shù)設(shè)置的處理主程序中的重要部分，這部分程序設(shè)計采用程序的模塊化，有效的解決了復(fù)雜的多重分支問題。其中比例系數(shù)Kp越大,系統(tǒng)的響應(yīng)速度越快,系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)精度越高,但系統(tǒng)易產(chǎn)生超調(diào),甚至?xí)?dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。傳統(tǒng)的調(diào)試方法不僅增加系統(tǒng)的設(shè)計與調(diào)試強度而且不易產(chǎn)生預(yù)期結(jié)果。仿真模型整體框圖如圖51所示。 直流雙閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的仿真結(jié)果分析設(shè)置好仿真參數(shù)只好，點擊開始仿真按鈕，系統(tǒng)開始仿真。而在軟件方面，采用PI算法來確定閉環(huán)控制的補償量也是由數(shù)字電路組成的直流電機閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)所不能及的。致 謝通過這一階段的努力，我的畢業(yè)論文《基于單片機控制的配料自動控制系統(tǒng)》終于完成了，這意味著大學(xué)生活即將結(jié)束。：華中理工大學(xué)出版社，1998電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文11 胡壽松 ：南京航空航天大學(xué)出版社，200712 何立民 單片機應(yīng)用技術(shù)選編（8）.北京：北京航空航天大學(xué)出版社，200013 張毅剛 單片機原理及接口技術(shù) 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，200714 喬忠良 ，200015 萬福君 潘松峰 單片微機原理系統(tǒng)設(shè)計與應(yīng)用(第二版) 200416 李仁定 電機的微機控制 機械工業(yè)出版社 200417 公茂法 ：北京航空航天出版社，199918 Bose B K. Power Electronics and ,198619 Palm, York:McGrawHill,200520 John G, Kassakian. Principles of Power Electronics. Addis on Wesley publishing pany,199121 周淵深 交直流調(diào)速系統(tǒng)與MATLAB仿真 中國電力出版社 200722 孔紅，直流調(diào)速系統(tǒng)數(shù)字仿真[J].山西冶金,2007；30(2):5759.23 洪乃剛，電力電子和電力拖動控制系統(tǒng)的MATLAB仿真[M].北京:機械工業(yè)出版社,.附錄1 軟件編程主程序：0000 AJMP STARTSTART：CLR CLR ；選中工作寄存器0組 CLR C MOV R0 ，4FH MOV A ，30HCLEAR1：CLR A INC A DJNZ R0 ，CLEAR1 ；清零307FH SETB TR0 ；定時器/計數(shù)器0工作 MOV TMODE ，01H ；定時器/計數(shù)器工作在方式1 SETB EA