【正文】 可逆 PWM 變換器有以下優(yōu)點(diǎn)： 1）電流一定連續(xù)。 引腳 11（ SD）：保護(hù)信號(hào)輸入端，當(dāng)該引腳為高電平時(shí)， IR2110的輸出信號(hào)全部被封鎖，其對(duì)應(yīng)的輸出端恒為低電平，而當(dāng)該端接低電平時(shí)，則 IR2110的輸出跟隨引腳 10與 12而變化。在給出地址 ―1‖時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)， P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 并行 I/O 口： 51 單片機(jī)芯片內(nèi)部有 4 個(gè) 8 位的 I/O 口（ P0， P1，直流電機(jī) 轉(zhuǎn)速檢測(cè) 反饋 LED顯示 鍵盤控制 MCS51 單片機(jī) 驅(qū)動(dòng)電路 XXX 論文 8 P2， P3），以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的并行輸入輸出。 在 PWM 驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，按一個(gè)固定的頻率來(lái)接通和斷開(kāi)電源，并且根據(jù)需要改變一個(gè)周期內(nèi)“接通”和“斷開(kāi)”時(shí)間的長(zhǎng)短。隨著電力電子的發(fā)展，出現(xiàn)了許多新的電樞電壓控制方法。 在國(guó)外， PWM 最早 是在軍事工業(yè)以及空間技術(shù)中應(yīng)用。由于單片機(jī)的體積小、重量輕、功能強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)、控制靈活、應(yīng)用方便、價(jià)格低廉等特點(diǎn)，計(jì)算機(jī)性能的不斷提高，單片機(jī)的應(yīng)也更加廣泛特別是在各種領(lǐng)域的控制、自動(dòng)化等方面。由于微處理器具有較佳的性價(jià)比，所以微處理器在工業(yè)過(guò)程及設(shè)備控制中得到日益廣泛的應(yīng)用。 PWM(脈寬調(diào)制）調(diào)速技術(shù)是直流電動(dòng)機(jī)最常用的一種調(diào)速技術(shù)， PWM 調(diào)速技術(shù)具有調(diào)速精度高、調(diào)速響應(yīng)快、范圍廣和平滑調(diào)速以及節(jié)約電能的優(yōu)點(diǎn)，因而 PWM 技術(shù)是直流電動(dòng)機(jī)的主流調(diào)速技術(shù)之一。早期直流電動(dòng)機(jī)的控制均以模擬電路為基礎(chǔ)，采用運(yùn)算放大器、非線性集成電路以及少量的數(shù)字電路組成，控制系統(tǒng)的硬件部分非常復(fù)雜，功能單一，而且系統(tǒng)非常不靈活、調(diào)試?yán)щy，阻礙了直流電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用范圍的推廣。需要能滿足生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)各種不同的特殊運(yùn)行要求，從而對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的調(diào)速提出了較高的要求，改變電樞回路電阻調(diào)速，改變電樞電壓調(diào)速等技術(shù)已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求，這時(shí)通過(guò) PWM方式控制直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速的方法應(yīng)運(yùn)而生。進(jìn)入 21世紀(jì)后，可以預(yù) 期新的更高性能電力電子器件還會(huì)出現(xiàn)，已有的各代電力電子元件還會(huì)不斷地改進(jìn)提高。 直流調(diào)速的實(shí)現(xiàn)方法 Ⅰ、基于晶閘管作為主電路的調(diào)速系統(tǒng) 基于晶閘管的調(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)致電動(dòng)機(jī)的調(diào)速無(wú)法達(dá)到滿意的結(jié)果。 B、調(diào)寬調(diào)頻法：保持 t2 不變，只改變 t1 ，這樣使周期 (或頻率 )也隨之改變 。 P0 口： P0 口為一個(gè) 8 位漏級(jí)開(kāi)路雙向 I/O 口，每腳可吸收 8TTL 門電流。 RXD（串行輸入口） TXD（串行輸出口） /INT0（外部中斷 0） /INT1（外部中斷 1） T0（記時(shí)器 0 外部輸入） T1（記時(shí)器 1 外部輸入） /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） 驅(qū)動(dòng)電路 設(shè)計(jì) 由于 芯片 IR2110 具有雙通道驅(qū)動(dòng)特性，且電路簡(jiǎn)單，使用方便，價(jià)格相對(duì)便宜，具有較高的性價(jià)比， 且對(duì)于直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速使用起來(lái)更加簡(jiǎn)便，因此該驅(qū)動(dòng)電路采用了 IR2110 集成芯片 。 VD3VT1VT2VT4VT3VD1VD2VD4Ug1Ug2Ug3Ug4+Us 圖 34 橋式可逆 PWM變換器電路 OOOOU g1 U g4U g2 U g3U ABUsU sidid1id2 ttttton Tton T 圖 35 雙極式控制可逆 PWM 變換器的驅(qū)動(dòng)電壓 、輸出電壓和電流 波形 XXX 論文 12 它 們的關(guān)系是：1 4 2 3g g g gU U U U? ? ? ? ?。 雙極式控制的電壓平衡方程式： dSd diU Ri L Edt? ? ? （ 0 ontt?? ） (32） dSd diU R i L Edt? ? ? ? （ ont t T?? ） （ 33） 電樞兩端在一個(gè)周期內(nèi)的平均電壓都是： dsUU?? 。 第 6 腳： E(或 EN)端為使能 (enable)端。 鍵盤向單片機(jī)輸入相應(yīng)控制指令，由單片機(jī)通過(guò)輸出端口輸出與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的 PWM 脈沖，驅(qū)動(dòng) H 型橋式電動(dòng)機(jī)控制電路，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速的控制。電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方式 DJ0 EQU 。開(kāi)外中斷 SETB F0 SETB TR0 。減速鍵未按則跳轉(zhuǎn) LCALL YAN_3MS JB K3,FANHUI 。低電平時(shí)間減少 CLR C SUBB A,200 MOV LDIAN1,A MOV A,HDIAN1 SUBB A,00H MOV HDIAN1,A FANHUI: SETB ET0 。1MS DLAY11: MOV R6,250 DLAY12: DJNZ R6,DLAY12 DJNZ R7,DLAY11 RET YAN_3MS: MOV R7,6 。感謝那些給于過(guò)我?guī)椭?、支持、信任的老師們。作為一個(gè)電氣工程及其自動(dòng)化專業(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)，由于弱電和電動(dòng)機(jī)工作原理等方面設(shè)計(jì)和動(dòng)手經(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，這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)我感觸很多。下一時(shí)刻為低電平 MOV TH0,HDIAN1 CLR DJ0 SJMP FANHUI2 ZHENGX: SETB DJ0 。檔位判斷 JIASU1: JC JIASU2 。啟停鍵未按則跳轉(zhuǎn) LCALL YAN_1MS LCALL YAN_1MS JB K1,K21 。開(kāi)外中斷及定時(shí)中斷 CLR IT0 。鍵盤處理上采用中斷方式，不必使程序?qū)︽I盤反復(fù)掃描，提高了程序的效率。為了防止 IGBT 或二極管的損 壞，就必須有目的地降低柵極驅(qū)動(dòng)脈沖的上升速率，即增加?xùn)艠O串聯(lián)電阻的阻值，控制該電流的峰值。開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器是一種集成傳感器，它內(nèi)部含有霍爾元件、放大器、穩(wěn)壓電源、帶一定滯后特性的比較器及集電極開(kāi)路輸出部分等，如下圖： 穩(wěn) 壓 電 路HV +G N DV 0 圖 37 開(kāi)關(guān)型霍爾傳感器內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 霍爾傳感器的電路圖如下圖所示： 123霍 爾 傳 感 器V C CＶ Ｃ ＣＰ ３ ． ５Ｒ １ ３Ｒ１４ 圖 38 霍爾傳感器電路圖 顯示模塊設(shè)計(jì) 芯片介紹 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶，它是一種專門用來(lái)顯示字母、數(shù)字和符號(hào)的點(diǎn)陣型液晶模塊。但它也有好處，在電動(dòng)機(jī)停止時(shí)仍然有高頻微震電流，從而消除了正、反向時(shí)靜摩擦死區(qū)，起著所謂 ―動(dòng)力潤(rùn) 滑 ‖的作用。應(yīng)用中，接用戶脈沖形成部分的對(duì)應(yīng)兩路輸出，對(duì)此兩個(gè)信號(hào)的限制為 Vcc+，這里 Vss 與 Vcc分別為連接到 IR2110的引腳 13（ Vss）與引腳 9（ VDD）端的電壓值。 P2 口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或 16 位地XXX 論文 9 址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)， P2 口輸出地址的高八位。 內(nèi)部程序存儲(chǔ)器： 51 單片機(jī)芯片內(nèi)部共 有 4k 字節(jié)，用于存儲(chǔ)程序、原始數(shù)據(jù)或表格，簡(jiǎn)稱內(nèi)部 ROM。 PWM脈寬調(diào)制原理 PWM調(diào)速原理 PWM（脈沖寬度調(diào)制）是通過(guò)控制固定電壓的直流電源開(kāi)關(guān)頻率，改變負(fù)載兩端的電壓，從而達(dá)到控制要求的一種電壓調(diào)整方法。傳統(tǒng)的改變電壓方法是在電樞回路中串聯(lián)一個(gè)電阻，通過(guò)調(diào)節(jié)電阻改變電樞電壓，達(dá)到調(diào)速的目的，這種方法效率低、平滑度差，由于串聯(lián)電阻上要消耗電功率，因而經(jīng)濟(jì)效益低，而且轉(zhuǎn)速越慢，能耗越大。近十多年來(lái)，由于晶體管器件水平的提高及電路 技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)又因出現(xiàn)了寬調(diào)速永磁直流電動(dòng)機(jī)，它們之間的結(jié)合促使 PWM 技術(shù)的高速發(fā)展，并使電氣驅(qū)動(dòng)技術(shù)推進(jìn)到一個(gè)新的高度。現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，改變了世 界，也改變了人類的生活。 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，電動(dòng)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。 本文主要研究了利用 MCS51 系列單片機(jī)控制產(chǎn)生 PWM 信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的方法。隨著單片機(jī)技術(shù)的日新月異，使得許多控制功能及算法可以采用軟 件技術(shù)來(lái)完成，為直流電動(dòng)機(jī)的控制提供了更大的靈活性，并使系統(tǒng)能達(dá)到更高XXX 論文 2 的性能。 脈寬調(diào)速系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展概況 電力電子技術(shù)、功率半導(dǎo)體器件的發(fā)展對(duì)電動(dòng)機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展影響極大，它們是密切相關(guān)、相互促進(jìn)的。 本文主要研究?jī)?nèi)容 本文主要研究了利用 MC51 系列單片機(jī)控制 PWM 信號(hào)從而實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制的方法。 晶閘管的單向?qū)щ娦?，它不允許電流反向，給系統(tǒng)的可逆運(yùn)行造成困難 ，性能較差，自動(dòng)化控制程度差，調(diào)速過(guò)程較為復(fù)雜，不利于工 業(yè)生產(chǎn)和小功率電路中采用。 C、 定頻調(diào)寬法：保持周期 T(或頻 率 )不變，同時(shí)改變 t1 和 t2 。當(dāng) P1 口的管腳第一次寫 1 時(shí)，被定義為高阻輸入。 IR2110芯片結(jié)構(gòu)及引腳說(shuō)明 IR2110 是 IR 公司生產(chǎn)的高壓 ,高速的功率 MOSFET， IGBT 專用驅(qū)動(dòng)芯片，具有獨(dú)立的高、低端輸出雙通道。在一個(gè)開(kāi)關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)0 ontt?? 時(shí)，晶體管 1VT 、 4VT 飽和導(dǎo)通而 3VT 、 2VT 截止，這時(shí) AB sUU? 。 XXX 論文 13 其平均值方程都可寫成： nRER CIIUedds ????? （ 34） 則機(jī)械特性方程： 0S ddU RRn I n IC e C e C e?? ? ? ? （ 35） 用轉(zhuǎn)矩表示： 0eeU s R Rn T n TC e C e C m C e C m?? ? ? ? （ 36） 式中， mC —— 電動(dòng)機(jī)在額定磁通下的轉(zhuǎn)矩系數(shù)， ??NKC mm。 第 7～ 14 腳： D0～ D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)端。在程序中通過(guò)軟件產(chǎn)生 PWM，送出預(yù)設(shè)占空比的 PWM波形。電動(dòng)機(jī)控制端 A DJ EQU 。啟動(dòng)定時(shí) XXX 論文 20 SJMP $ 。消除抖動(dòng) JIANSU: MOV A,COT0 。開(kāi)外中斷 FANHUI11: RETI 。3MS DLAY31: MOV R6,250 DLAY32: DJNZ R6,DLAY32 XXX 論文 23 DJNZ R7,DLAY31 RET YAN_6MS: MOV R7,20 。 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。 XXX 論文 25 致謝 經(jīng)過(guò)這學(xué)期對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的學(xué)習(xí)研究、設(shè)計(jì)調(diào)試和論文撰寫，本次畢業(yè)設(shè)計(jì)已經(jīng)圓滿結(jié)束。下一時(shí)刻為高電平 MOV TH0,HDIAN0 SETB DJ0 SJMP FANHUI2 LD0: MOV TL0,LDIAN1。存速度檔位 B(加速用 ) CJNE A,10,JIASU1 。正方向改變?yōu)榉捶较? K11: JB K1,K21 。定時(shí)器 0 工作方式 1 MOV TH0,8AH MOV TL0,0D0H MOV HDIAN0,8AH MOV LDIAN0,0D0H MOV HDIAN1