【正文】 定時(shí)， A/D 的位數(shù)越多 Rn 越小，分辨能力越強(qiáng)。復(fù)位信號(hào)是高電平 有效，其有效時(shí)間應(yīng)持續(xù) 24 個(gè)振蕩周期（二個(gè)機(jī)器周期）以上。 無(wú)論用戶(hù)使用哪種類(lèi)型的單片機(jī)，總要涉及到單片機(jī)復(fù)位電路的設(shè)計(jì)。最常用 的內(nèi)部時(shí)鐘方式是采用外部接晶振（在頻率穩(wěn)定性要求不高而希望盡可能廉價(jià)時(shí)，選擇陶瓷振蕩器）和電容組成并聯(lián)諧振回路，不論 HMOS 還是 CHMOS 型的單片機(jī)其并聯(lián)諧振回路及參數(shù)相同。但是鍵閉合一次只能進(jìn)行一次鍵功能操作，因此須等到按鍵釋放后，再進(jìn)行鍵功能操作，否則按一次鍵，有可能會(huì)連續(xù)多次進(jìn)行同樣的鍵操作。這種行列式鍵盤(pán)結(jié)構(gòu)能有效地提高單片機(jī)系統(tǒng)中 I/O 口的利用率。當(dāng) EA 信號(hào)接地時(shí) ,對(duì)ROM 的讀操作限定在外部程序存儲(chǔ)器 ,當(dāng) EA 接 VCC時(shí) ,對(duì) ROM 的讀操作從內(nèi)部程序存儲(chǔ)器開(kāi)始 ,并可延續(xù)至外部程序存儲(chǔ)器 .在編程時(shí) ,該引腳可接編程電壓 ,在編程校驗(yàn)時(shí) ,該引腳可接 Vcc. 32－ 39 P0 口 漏極開(kāi)路的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 端口 1－ 8 P1 口 帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位標(biāo)準(zhǔn)的準(zhǔn)雙向 I/O 口 21－ 28 P2 口 帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口 10－ 17 P3 口 帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位準(zhǔn)雙向 I/O 口，每個(gè)引腳還有特殊功能 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 顯示模塊的設(shè)計(jì) 數(shù)碼管要正常顯示，就要用驅(qū)動(dòng)電路來(lái)驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的各個(gè)段碼，從而顯示出我們要的數(shù)字動(dòng)態(tài)顯示驅(qū)動(dòng)：數(shù)碼管動(dòng)態(tài)顯示接口是單片機(jī)中應(yīng)用最為廣泛的一種顯示方式之一，動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)是將所有數(shù)碼管的 8個(gè)顯示筆劃 a,b,c,d,e,f,g,dp的同名端連在一起，另 外為每個(gè)數(shù)碼管的公共極 COM 增加位選通控制電路，位選通由各自獨(dú)立的 I/O 線(xiàn)控制，當(dāng)單片機(jī)輸出字形碼時(shí)，所有數(shù)碼管都接收到相同的字形碼，但究竟是那個(gè)數(shù)碼管會(huì)顯示出字形，取決于單片機(jī)對(duì)位選通 COM 端電路的控制，所以我們只要將需要顯示的數(shù)碼管的選通控制打開(kāi)，該位就顯示出字形，沒(méi)有選通的數(shù)碼管就不會(huì)亮。 可編程全雙工串行通道。 存儲(chǔ)器可循環(huán)寫(xiě)入 /擦除 1000 次。它有 8K 字節(jié)的 ROM， 256 個(gè)字節(jié)的 RAM 以及 32個(gè) I/O 口 。 大功率晶體管阻容保護(hù)電路 取電動(dòng)機(jī)起制動(dòng)電流為額定電流的 3 倍， 3 15 7. 5 47 2. 5mIA? ? ?， BTIJ的關(guān)斷時(shí)間為 ?? 。 （ 3） LC 濾波器 參數(shù)計(jì)算 整流橋輸出端所并接的電容除濾除整流后的電壓紋波，并在負(fù)載變 化時(shí)保持電平平穩(wěn)。脈沖功率放大電路選用模塊 EX359，其電源電壓為 12V，輸入信號(hào)4~5V，輸出電壓 （對(duì)應(yīng) IGBT 導(dǎo)通）和 2V（對(duì)應(yīng) IGBT 關(guān)斷），工作頻率為 2~5kHz，可驅(qū)動(dòng) 50A 以下的逆變器，其內(nèi)部電路如圖 35 所示。 IGBT 在關(guān)斷過(guò)程中，漏極電流的波形變?yōu)閮啥巍?IGBT 處于斷態(tài)時(shí)，只有很小的泄漏電流存在。在 IGBT 導(dǎo)通后的大部分漏極電流范圍內(nèi)， Id 與 Ugs 呈線(xiàn)性關(guān)系。 IGBT 的工作特性包括靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩類(lèi)： （ 2） 靜態(tài)特性 IGBT 的靜態(tài)特性主要有伏安特性、轉(zhuǎn)移特性和開(kāi)關(guān)特性。一般 散熱片底部安裝有散熱風(fēng)扇，當(dāng)散熱風(fēng)扇損壞中散熱片散熱不良時(shí)將導(dǎo)致 IGBT 模塊發(fā)熱，而發(fā)生故障。 在應(yīng)用中有時(shí)雖然保證了柵極驅(qū)動(dòng)電壓沒(méi)有超過(guò)柵極最大額定電壓，但柵極連線(xiàn)的寄生電感和柵極與集電極間的電容耦合，也會(huì)產(chǎn)生使氧化層損壞的振蕩電壓。其相互關(guān)系見(jiàn)下表。由于電容容量過(guò)大，突加電源時(shí)相當(dāng)于短路，勢(shì)必產(chǎn)生很大的充電電流，容易損壞整流二極管，為了限制充電電流，在整流器和濾波電容之間串加限流電阻 0R （或者電抗），合上電源以后，延時(shí)開(kāi)關(guān)將 0R 短路，以免在運(yùn)行中造成附加損耗。 在 eε 的情況下，將積分分離后有兩種運(yùn)算方法，一種是進(jìn)行比例調(diào)節(jié)運(yùn)算， 它適合用于比例系數(shù) PK 較大的場(chǎng)合；另一種是直接輸出限幅值，使電動(dòng)機(jī)在最大容許的電樞電流下加速或減速，它適合于比例系數(shù) PK 較小的場(chǎng)合。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 8 雙閉環(huán)控制原理 （ 1） 電流環(huán)的設(shè)計(jì) 由主電路可知，電流反饋環(huán)是霍爾電流傳感器 (BHL)主電路電流進(jìn)行檢測(cè)，經(jīng)過(guò)放大濾波后進(jìn)入 A/D 轉(zhuǎn)換器，再送入單 片微機(jī)進(jìn)行反饋控制，軟件采用比例積分調(diào)節(jié)算法，有式 yk = pk [ke + )]()(1101 ?? ??? kkkj eeTsTdTsjeT （ ） 式中， Ts為采樣周期 可知， PI調(diào)節(jié)的非遞推位置算式為 PkjZSkPk KjeTTeKy ??? ?? ])([ 0???kjIk jKe 0 )( kPeK? )(1 jeKeKkjIkI ???? （ ） 電流環(huán)的作用： （ 1）對(duì)內(nèi)環(huán)內(nèi)擾動(dòng)起及時(shí)抗擾作用。 T2 保持一定 ， 使 T1 在 0~? 范圍內(nèi)變化 。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6 圖為 PWM 降壓斬波器的原理電路及輸出電壓波形，在圖 ，假定晶閘管 V1 先導(dǎo)通了 T1 秒（忽略 V1 的管壓降，這期間電源電壓 Ud 全部加到電樞上），然后關(guān)斷了 T2 秒（這期間電樞端電壓為零）。得到過(guò)電流的自動(dòng)保護(hù)。并且IGBT 可控整流裝置無(wú)噪聲、無(wú)磨損、響應(yīng)快、體積小、重量輕、投資省。旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組簡(jiǎn)稱(chēng) GM系統(tǒng)，適用于調(diào)速要求不高，要求可逆運(yùn)行的系統(tǒng)，但其設(shè)備多、體積大、費(fèi)用高、效率低、維護(hù)不便。 礦用電機(jī)車(chē)調(diào)速的發(fā)展趨勢(shì) 直流電動(dòng)機(jī)在冶金、礦山、化工、交通、機(jī)械、紡織、航空 等領(lǐng)域中已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。車(chē)架靠彈簧托架支承在軸箱上，軸箱是車(chē)架與輪對(duì)的連接點(diǎn)。除了輪對(duì)和軸承箱，機(jī)車(chē)上的機(jī)械和電氣裝置都安裝在車(chē)架上。這是因?yàn)閱纹瑱C(jī)具有很多優(yōu)點(diǎn)：體積小，功能全，抗干擾能力強(qiáng)，可靠性高，結(jié)構(gòu)合理，指令豐富，控制功能強(qiáng)，造價(jià)低等。在設(shè)計(jì)中，采用 PWM 調(diào)速方式，通過(guò)改變 PWM 的占空比 從而改變電動(dòng)機(jī)的電樞電壓，進(jìn)而 實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速。 為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的微機(jī)數(shù)字化控制，在設(shè)計(jì)中，采用了 AT89C51 單片機(jī)作為整個(gè)控制系統(tǒng)的控制電路的核心部分，配以各種顯示、驅(qū)動(dòng)、測(cè)量對(duì)模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速參數(shù)的顯示和測(cè)量；主電路 由整流電路、濾波電路組成 ， 控制電路以單片微機(jī)為核心 ,組成包括電流檢測(cè)模塊、轉(zhuǎn)速檢測(cè)模塊、保護(hù) 模塊 等 。隨著計(jì)算機(jī)檔次的不斷提高，功能的不斷完善，單片機(jī)已越來(lái)越廣泛地應(yīng)用在各種領(lǐng)域的控制、自動(dòng)化、智能化等方面，特別是在直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速控制系統(tǒng)中。 車(chē)架是機(jī)車(chē)的主體，是由厚鋼板焊接而成的框架結(jié)構(gòu)。軸箱是軸承箱的簡(jiǎn)稱(chēng)，與輪對(duì)兩端的軸頸配合安裝，軸箱兩側(cè)的滑槽與車(chē)架上的導(dǎo)軌相配，上面有安放彈簧托架的座孔。開(kāi)式傳動(dòng)方式傳動(dòng)效率低，傳動(dòng)比較小，而閉式齒輪箱傳動(dòng)效率較高，齒輪使用壽命較長(zhǎng)。 ? ? ； %?? ； kg m? ；調(diào)速范圍 5D? ；低速時(shí) ?S 電動(dòng)機(jī)供電方案的選擇 變壓器調(diào)速是直流調(diào)速系統(tǒng)用的主要方法，調(diào)節(jié)電樞供電電壓所需的可控制電源通常有 3種：旋轉(zhuǎn)電流機(jī)組，靜止可控整流器，直流斬波器和脈寬調(diào)制變換器。因三相橋式全控整流電壓的脈動(dòng)頻率比三相半波高，因而所需的平波電抗器的電感量可相應(yīng)減少約一半，這是三相橋式整流電路的一大優(yōu)點(diǎn)。 與帶電流截止負(fù)反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)相比，雙閉環(huán)調(diào) 速系統(tǒng)的靜特性在負(fù)載電流小于Idm 時(shí)表現(xiàn)為轉(zhuǎn)速無(wú)靜差，這時(shí)，轉(zhuǎn)速負(fù)反饋起主調(diào)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無(wú)靜差。 降壓斬波電路 控制 原理 IGBT 相控調(diào)壓或 PWM 斬波器調(diào)壓比串電阻調(diào)壓損耗小，效率高，而斬波調(diào)壓比相控調(diào)壓又多了不少優(yōu)點(diǎn)，如需要的濾波裝置很小甚至只利用電樞電感已經(jīng)足夠，不需要外加濾波裝置；電動(dòng)機(jī)的損耗和發(fā)熱很小，動(dòng)態(tài)響應(yīng)較快等。 (2) 調(diào)寬調(diào)頻法 。 V1V2V3V4U d1U d2MUa 橋式 PWM降壓斬波器 原理電路圖 UdUaT1 T2 T1 T2 T1T T 橋式 PWM 降壓斬波器 電壓輸出波形 圖 電動(dòng)機(jī)電樞端電壓的平均值為 Ua = ddd UUTTUTT TT )12()12( 121 21 ?????? ? () 由于 0? ? ? 1 , 范圍是 Ud ~+ Ud ,因而電動(dòng)機(jī)可在正反兩個(gè)方向調(diào)速運(yùn)轉(zhuǎn)。當(dāng)轉(zhuǎn)速給定電壓 *nU 和轉(zhuǎn)速反饋電壓 nU 之差 *nU nU =e 小于某一設(shè)定值 ε 時(shí)，進(jìn)行上面所講的比例積分調(diào)節(jié)算法；而當(dāng) eε 時(shí)，不再進(jìn)行積分運(yùn)算，即將積分分離出來(lái)。采用大功率電容 C濾波，以獲得恒定的直流電壓 Us。 IGBT 模塊的電壓規(guī)格與所使用裝置的輸入電源即試電電源電壓緊密相關(guān)。因此使用中要 注意以下幾點(diǎn)： 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 在使用模塊時(shí)，盡量不要用手觸摸驅(qū)動(dòng)端子部分，當(dāng)必須要觸摸模塊端子時(shí)，要先將人體或衣服上的靜電用大電阻接地進(jìn)行放電后，再觸摸； 在用導(dǎo)電材料連接模塊驅(qū)動(dòng)端子時(shí)，在配線(xiàn)未接好之前請(qǐng)先不要接上模塊； 盡量在底板良好接地的情況下操作。為了減少接觸熱阻，最好在散熱器與 IGBT 模塊間涂抹導(dǎo)熱硅脂。因此熟悉 IGBT 模塊性能，了解選擇及使用時(shí)的注意事項(xiàng)對(duì)實(shí)際中的應(yīng)用是十分必要的。它與MOSFET 的轉(zhuǎn)移特性相同，當(dāng)柵源電壓小于開(kāi)啟電壓 Ugs(th) 時(shí)， IGBT 處于關(guān)斷狀 態(tài)。 由于 N+ 區(qū)存在電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，所以 IGBT 的通態(tài)壓降小，耐壓 1000V 的 IGBT 通態(tài)壓降為 2 ～ 3V 。因?yàn)?IGBT 柵極 發(fā)射極阻抗大，故可使用 MOSFET 驅(qū)動(dòng)技術(shù)進(jìn)行觸發(fā)，不過(guò)由于 IGBT 的輸入電容較 MOSFET為大，故 IGBT 的關(guān)斷偏壓應(yīng)該比許多 MOSFET 驅(qū)動(dòng)電路提供的偏壓更高。 （ 4） 光電隔離及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì) 由于輸出的 PWM 控制信號(hào)功率很小無(wú)法直接驅(qū)動(dòng) IGBT，要經(jīng)過(guò)脈沖功率放大后才能驅(qū) 動(dòng) IGBT?；谝陨蠑?shù)據(jù)，選用整流模塊 DF300AA160作為整流器，其最大輸出電流為 300A，最高耐壓為 1600V。 VD VD2 選用 2CP1G，額定電流為 25A，最高耐壓為 1200V。 負(fù)載電流平均值 R EUI moo ?? （ ） 電流斷續(xù)時(shí)， uo 平均值會(huì)被抬高，一般不希望出現(xiàn) 斬波電路三種控制方式 （ 1）脈沖寬度調(diào)制（ PWM）或脈沖調(diào)寬型 —— T不變，調(diào)節(jié) ton （ 2）頻率調(diào)制或調(diào)頻型 —— ton 不變，改變 T 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 （ 3）混合型 —— ton 和 T都可調(diào)，使占空比改變 其中 PWM 控制方式應(yīng)用最多 基于“分段線(xiàn)性”的思想，可對(duì)降壓斬波電路進(jìn)行解析 AT89C51單片機(jī)介紹 單片機(jī)采用 ATMEL 公司的 89C51。 片內(nèi)有 4KB 可在線(xiàn)重復(fù)編程的快閃檫寫(xiě)存儲(chǔ)器（ Flash Memory）。 中斷結(jié)構(gòu)具有 6 個(gè)中斷源和 2 個(gè)優(yōu)先級(jí)。 PROG 編程脈沖輸入端 29 PSEN 程序存儲(chǔ)允許輸出信號(hào)端 31 EA /Vpp 外部程序存儲(chǔ)器訪(fǎng)問(wèn)允許信號(hào)。這樣鍵盤(pán)上按鍵的個(gè)數(shù)就為 4*4 個(gè)。綜合一二兩步的結(jié)果，可確定按鍵編號(hào)。因?yàn)?XTAL2 的邏輯電平與 TTL電平不兼容，所以應(yīng)接一個(gè)上拉電阻，對(duì)于外部脈沖信號(hào)只要要求高電平的持續(xù)時(shí)間大于 20ns，一般為低于 12MHz 的方波。除 PC 之外，復(fù)位操作還對(duì)其他寄存器有影響，對(duì)我們的設(shè)計(jì)也是要考慮的。 R1 取 200 歐姆， R2 取 歐姆。 湖南科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 R 3 8R E S 2R 3 7R E S 2R 3 9R E S 2R 5 4P O T 2 U9O P T O I S O 1U 1 0O P T O I S O 1R 5 3P O T 2P W M _ C T R LR 4 0R E S 2U 1 4NANDU 1 3NAND+ 5VR 4 1R E S 2U 1 6NANDU 1 5NAND+ 5VR S TU 1 9NORU 1 8ORU 1 7ORCLKA1MCUCTRLC1 圖 故障檢測(cè)及保護(hù)電路 圖 轉(zhuǎn)速檢測(cè) 本設(shè)計(jì)中選用的轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置由單片微機(jī)、模擬電壓變換電路幾 A/D 轉(zhuǎn)換器接口芯片組成的測(cè)速裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)速檢測(cè)，其原理圖如圖 ，圖中的三部分均具有線(xiàn)行特性 ： (1) 分辨率 。 總 線(xiàn) A / D 轉(zhuǎn) 換 器 變換 電路 測(cè) 速 機(jī) 圖 測(cè)速機(jī)測(cè)速的電路原理圖 (4) 轉(zhuǎn)速反饋 值和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù) 。 為實(shí)現(xiàn)單片機(jī)機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)，需對(duì)測(cè)速機(jī)輸出的模擬電壓 Ua 進(jìn)行變換，圖 示是采用直流測(cè)速發(fā)電機(jī)的變換電路