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正文內(nèi)容

avr電動機智能啟動器項目設(shè)計方案(留存版)

2025-06-28 03:21上一頁面

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【正文】 示,前者包含百位、十位、個位、分位和小數(shù)點的顯示。 保護算法保護算法是本課題的難點,也是軟件設(shè)計的最高層,前面所有的低層程序都是為它服務的。也讓我領(lǐng)悟到理論與實踐相結(jié)合的重要性,通過不斷的學習和實踐,不斷的對設(shè)計進行分析與改進,順利完成了本次設(shè)計。本系統(tǒng)負載端通過控制繼電器控制交流接觸器的線圈,由交流接觸器控制電機。在論文完成之際我要感謝四年求學期間給予我關(guān)心和幫助的所有老師,感謝他們對我四年來孜孜不倦的教誨以及對我學習和工作上的幫助,讓我在學業(yè)上有長足進步的同時體會到人生的價值和意義。要解決干擾現(xiàn)象,需在控制系統(tǒng)和負載兩方面增加抗干擾措施。 圖48判斷:計算 PABC=PMAX/I0 1,判斷是否啟動電流2, 若 PABC則 TP9=0(不保護)GOTO ENG3, 若 ≤PABC 則 若TP9=0, 則TP9=1,T =( TIME(1)+TIME(2) )/2否則 GOTO ENG4,若 ≤PABC 則 若TP9=0, 則TP9=1,T=( TIME(2)+TIME(3) )/2 否則 GOTO ENG 5, 若 ≤PABC 則 若TP9=0, 則TP9=1,T=( TIME(4)+TIME(5) )/2否則 GOTO ENG6, 若 ≤PABC 則 若TP9=0, 則TP9=1,T=( TIME(5)+TIME(6) )/2否則 GOTO ENG8, 若 ≤PABC 則 若TP9=0,則TP9=1,T=( TIME(6)+TIME(7) )/2否則 GOTO ENGEND注:TIME(1)~TIME(7)查表所得第五章 總結(jié)與展望 畢業(yè)設(shè)計總結(jié)本次畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容主要是基于AVR單片機智能啟動器的設(shè)計,要求實現(xiàn)電動機的智能啟動和啟動過程的各種保護,包括控制系統(tǒng)設(shè)計、數(shù)碼管顯示設(shè)計、繼電器電路設(shè)計和相關(guān)軟件的編寫。對應的發(fā)光二極管會點亮指示。圖43 A/D轉(zhuǎn)換流程圖 (3) 顯示模塊 數(shù)碼管的顯示分動態(tài)顯示和靜態(tài)顯示兩種方式。該模塊是進行直流采樣的關(guān)鍵部分,也是最可能產(chǎn)生誤差的地方。本設(shè)計我所選用的是C語言,隨著單片機技術(shù)的發(fā)展,程序空間和數(shù)據(jù)空間都在增大,代碼空間和程序效率不如以前重要了,匯編的優(yōu)勢不如以前,往往使得程序冗長,而C語言卻在很多方面體現(xiàn)期優(yōu)勢(1)開發(fā)迅速,無需記住大量的匯編指令。選擇顯示所有隱藏的字符,縮小pcb,然后移動字符到邊界內(nèi)。圖318 其他接口 電路板的設(shè)計 圖319 PCB板的設(shè)計流程圖 原理圖的繪制首先創(chuàng)建出繪圖界面,調(diào)出原理圖中所要用到的器件,用繪圖工具把所有的元件連接起來,由于原理圖在一張Protel99SE圖紙中不能夠畫出,可以在幾張圖紙中分功能模塊畫出總圖的分圖,最后再把這些分圖在一張圖紙中進行連接。(1)同步串行下載口SPI圖315 SPI接口ATmega16 SPI采用全雙工,3線同步數(shù)據(jù)傳輸,有7種可編程的比特率和傳輸結(jié)束中斷標志,可以從閑置模式喚醒,作為主機時具有倍速模式。DIN用于提供串行數(shù)據(jù),高電平表示位數(shù)據(jù)1,低電平表示位數(shù)據(jù)0,串行數(shù)據(jù)輸入的順序是低位在前,高位在后。它不僅支持數(shù)據(jù)寄存器中的字數(shù)據(jù)左移、右移、左循環(huán)、右循環(huán)和各數(shù)碼管的獨立閃爍控制,而且還支持任意段位尋址,可以用于獨立控制發(fā)光管LED,本設(shè)計正運用了該特性。圖36 電壓注:圖36中的電感、電容用來濾波 繼電器驅(qū)動模塊本設(shè)計采用了三個繼電器(KKK3),它們都采用的是常開觸點。內(nèi)置按鍵狀態(tài)輸入的下拉電阻,內(nèi)置去抖動電路。時鐘頻率過高會降低轉(zhuǎn)換精度。(5)I/O端口每個端口都有三個I/O存儲器地址:數(shù)據(jù)寄存器——PORTx、數(shù)據(jù)方向寄存器——DDRx和端口輸入引腳——PINx。它包含了ALU 算術(shù)邏輯單元、狀態(tài)寄存器、通用寄存器(X、Y、Z)、堆棧指針、指針執(zhí)行時序、復位與中斷處理等。其輸出緩沖器具有對稱的驅(qū)動特性,可以輸出和吸收大電流。因單片機和CH447L均需5V直流電源驅(qū)動,而繼電器需12V直流電源驅(qū)動,故電源模塊提供兩路電源信號。第二章 總體方案本課題我主要采用模塊化的設(shè)計方案,先對三相交流信號(電壓、電流)進行整流和濾波,再由單片機的模擬I/O口輸入單片機,在單片機內(nèi)部進行A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)字濾波、比較、保護判斷等,最后將信息輸出給繼電器模塊使其響應動作。就是在這樣一個背景下,我們采用了目前廣為流行的8位AVR芯片ATmega16作控制核心,實現(xiàn)控制功能的進一步完善和成本的降低。以前保護動作裝置都以雙金屬片熱繼電器為主,它在保護電動機過載方面具有較好的效果,并且結(jié)構(gòu)很簡單,但在功能和動作特性上存在嚴重不足??傮w主要分硬件設(shè)計和軟件設(shè)計兩部分。單片機系統(tǒng)電路模塊包括AVR芯片與電源、外部晶振、下載接口ISP和仿真接口JTAG的連接;繼電器驅(qū)動控制電路模塊包括三個繼電器動作的邏輯控制電路、信號放大驅(qū)動電路和抗干擾電路等;讀寫顯示芯片(CH447L)控制電路模塊包括LED顯示、鍵盤以及CH447L芯片與各模塊元件的連接。作為輸入使用時,若內(nèi)部上拉電阻使能,端口被外部電路拉低時將輸出電流。(2)AVR ATmega16的存儲器AVR有兩個主要的存儲器空間:數(shù)據(jù)存儲器空間和程序存儲器空間。每個端口引腳都具有三個寄存器位:DDxn、PORTxn和PINxn分別位于相應的寄存器。它有系統(tǒng)時鐘信號和一個可設(shè)定分頻比的分頻器提供頻率。鍵盤中斷,可以選擇低電平有效輸出或者低電平脈沖輸出。其中K1用來保護動作,KK3用于啟動,分別表示降壓啟動和啟動完成后全壓運行的兩個狀態(tài)。默認情況下,CH447L工作于不譯碼方式,此時8個數(shù)據(jù)寄存器中字數(shù)據(jù)的位7~位0分別對應8個數(shù)碼管的小數(shù)點和段G~段A,當數(shù)據(jù)位為1時,對應的數(shù)碼管的段就會點亮;當數(shù)據(jù)位為0時,則對應的數(shù)碼管的段就會熄滅。DCLK用于提供串行時鐘,CH447L在其上升沿從DIN輸入數(shù)據(jù),在其下降沿從DOUT輸出數(shù)據(jù)。系統(tǒng)包括兩個移位寄存器和一個主機時鐘發(fā)生器。把圖中相應的器件上分別標上相應的數(shù)值,并把封裝號分別填入到器件的編輯屬性窗口中,最后對元件進行編號。3.DRC報告網(wǎng)絡被分成幾個部分:表示這個網(wǎng)絡沒有連通,看報告文件,使用選擇CONNECTEDCOPPER查找。(2)維護方便,支持不斷改進,它的可讀性和模塊化使維護更加方便。其中涉及到排序和A/D轉(zhuǎn)換。靜態(tài)顯示程序簡單,但占用I/O口多,動態(tài)顯示雖占資源較多但接線較少。 中斷中斷是微處理器和外圍設(shè)備交換信息的一種方式,能夠提高處理器的實時性和處理能力。該啟動器以直流采樣為基礎(chǔ),以ATmega16單片機的應用為核心,選用CH447鍵盤讀寫顯示控制芯片來實現(xiàn)鍵盤操作和數(shù)碼管的動態(tài)顯示,最終完成功能強大的人機界面??刂葡到y(tǒng)方面,在電路板布線時將控制電路和負載電路分離,將控制繼電器單獨放置在一塊獨立的電路板上,并加上防護罩以減小繼電器的輻射干擾。感謝養(yǎng)育我的父母,在我成長的每一個腳步里,都飽含了他們對我含辛茹苦的養(yǎng)育之恩和無私的愛。負載端是系統(tǒng)的干擾源,在負載方面,主要考慮減少交流接觸器以及繼電器觸點動作時打火現(xiàn)象對控制電路的干擾。設(shè)計中遇到了許多問題,硬件電路的實現(xiàn),軟件部分程序設(shè)計,調(diào)試中各類意外結(jié)果的出現(xiàn),讓我不得不埋頭于一大堆有關(guān)于單片機開發(fā)及實踐的書,深入了解單片機的原理,加以應用,同時進一步地學習了C語言,并熟練使用Protel99 SE繪制電路板原理圖與設(shè)計電路板,受益匪淺。本設(shè)計中斷模塊分兩個部分,外部中斷和定時中斷.外部中斷用于響應鍵盤動作其流程圖如圖47所示:圖47 鍵盤中斷流程圖在本設(shè)計中定時中斷用于實現(xiàn)啟動時間和保護時間的定時。該模塊分數(shù)碼管顯示和發(fā)光二極管顯示。相關(guān)程序如下:void sort(unsigned int a[],unsigned char n){ unsigned char i,j。(4)方便移植,由于C語言是高級語言,與平臺相關(guān)的代碼不多,因此在不同平臺間移植很容易。更深一步了解了AVR mega16單片機和CH447芯片的結(jié)構(gòu)、工作原理以及它們之間的連接和控制方式等,學會了用protel99這個繪圖軟件繪制原理圖、PCB板圖,對整個過程有了清晰的了解,并自己動手焊元件,掌握了許多實際焊接工作中的小竅門。在繪制原理圖過程中出現(xiàn)一些問題,現(xiàn)做一小結(jié):1.ERC報告管腳沒有接入信號:;,管腳與線沒有連上;,必須非pin name端連線。傳輸結(jié)束后SPI時鐘停止,傳輸結(jié)束標志SPIF置位。LOAD用于加載串行數(shù)據(jù),CH447L在其上升沿加載移位寄存器中的12位數(shù)據(jù),作為操作命令分析并處理,無論移位寄存器中的12位數(shù)據(jù)是否有效,CH447L都會將其當作操作命令。如圖311所示CH447L驅(qū)動4個數(shù)碼管和一組LED光二極管(共八個)。信號在進入三極管之前還必須由光耦消除干擾信號,相關(guān)電路如圖38所示:圖38 光耦抗干擾電路當電機啟動時,繼電器K2閉合,電機進入降壓啟動過程;當電流平穩(wěn)后,繼電器K3閉合,K2斷開,表示進入了全壓運行階段;當電機遇到危險時,繼電器K1會根據(jù)保護延遲時間閉合,進行保護動作。支持按鍵喚醒,處于低功耗節(jié)電狀態(tài)中的CH447L可以被部分按鍵喚醒。單次轉(zhuǎn)換的結(jié)果計算式如下:式中,為被選中的引腳的輸入電壓,為參考電壓。T/C可以由內(nèi)部同步時鐘或外部異步時鐘驅(qū)動,如果沒有時鐘源T/C就不工作。這三個存儲器空間都為線性的平面結(jié)構(gòu)。端口B(PA0PA7)、端口C(PA0PA7)和端口D(PA0PA7)與A口類似,不同
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