【文章內(nèi)容簡介】 變流技術(shù)出現(xiàn)了根本性的變革。目前，采用晶閘管整流供電的直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)（即晶閘管－電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡稱VM系統(tǒng)，又稱靜止WardLeonard系統(tǒng)）已經(jīng)成為直流調(diào)速系統(tǒng)的主要形式。通過調(diào)節(jié)觸發(fā)裝置GT的控制電壓來移動(dòng)觸發(fā)脈沖的相位，從而改變整流輸出電壓平均值 ，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的平滑調(diào)速。（3）直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器。用恒定電流電源或不控整流電源供電，利用電力電子開關(guān)器件斬波或進(jìn)行脈寬調(diào)制，產(chǎn)生可變的平均電壓。直流斬波器又稱直流調(diào)壓器，是利用開關(guān)器件來實(shí)現(xiàn)通斷控制，將直流電源電壓斷續(xù)加到負(fù)載上，通過通、斷時(shí)間的變化來改變負(fù)載上的直流電壓平均值，將固定電壓的直流電源變成平均值可調(diào)的直流電源，亦稱直流－直流變換器。它具有效率高、體積小、重量輕、成本低等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)廣泛應(yīng)用于地鐵、電力機(jī)車、城市無軌電車以及電瓶搬運(yùn)車等電力牽引設(shè)備的變速拖動(dòng)中。本文所采用的方式為第三種直流斬波器或脈寬調(diào)制變換器。自從全控型電力電子器件問世以后，就出現(xiàn)了采用脈沖寬度調(diào)制的高頻開關(guān)控制方式，形成了脈寬調(diào)制變換器—直流電動(dòng)機(jī)調(diào)速系統(tǒng)，簡稱直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)，或直流PWM調(diào)速系統(tǒng)。PWM系統(tǒng)在很多方面有較大的優(yōu)越性：1） 主電路簡單，需用的電力電子器件少。2） 開關(guān)頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少，電機(jī)損耗及發(fā)熱都較小。3） 低速性能好，電流容易連續(xù)，穩(wěn)速精度高，可達(dá)1：10000左右。4） 若與快速響應(yīng)的電動(dòng)機(jī)配合，則系統(tǒng)頻帶寬，動(dòng)態(tài)響應(yīng)快，動(dòng)態(tài)抗擾能力強(qiáng)。5） 電力電子開關(guān)器件工作在開關(guān)狀態(tài)，導(dǎo)通損耗小，當(dāng)開關(guān)頻率適當(dāng)時(shí)，開關(guān)損耗也不大，因而裝置效率較高。6） 直流電源采用不控整流時(shí)，電網(wǎng)功率因數(shù)比相控整流器高。 直流斬波器—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)基本原理圖和電壓波形—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的基本原理圖—電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的基本原理圖，其中VT用開關(guān)符號(hào)表示任何一種電力電子開關(guān)器件，VD表示續(xù)流二極管，這樣的電路又稱直流降壓斬波器。當(dāng)VT導(dǎo)通時(shí)，直流電源電壓加到電動(dòng)機(jī)上；當(dāng)VT關(guān)斷時(shí)，直流電源與電機(jī)脫開，電動(dòng)機(jī)電樞經(jīng)VD續(xù)流，兩端電壓接近于零。如此反復(fù)，得到電樞端電壓波形，好像是在電源電壓在時(shí)間內(nèi)被接上，又在（T）時(shí)間內(nèi)被斬?cái)?，故稱“斬波”。這樣，電動(dòng)機(jī)得到的平均電壓為式中T——功率開關(guān)器件的開關(guān)周期（s）——開通時(shí)間（s）——占空比，其中為開關(guān)頻率VT的控制極由脈寬可調(diào)的脈沖電壓序列驅(qū)動(dòng)。在一個(gè)開關(guān)周期內(nèi)，當(dāng)時(shí)，為正，VT導(dǎo)通，電源電壓通過VT加到電動(dòng)機(jī)電樞兩端；時(shí)，為負(fù)，VT關(guān)斷，電樞失去電源，經(jīng)VD續(xù)流。這樣，電動(dòng)機(jī)兩端得到的平均電壓為改變占空比（）即可調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 若令 為PWM電壓系數(shù)，則在不可逆變PWM變換器中。由于電磁慣性，電樞電流的變化幅值比電壓波形小，但仍舊是脈動(dòng)的，其平均值等于負(fù)載電流。由于PWM變換器的開關(guān)頻率高，電流的脈動(dòng)幅值不大，再影響到轉(zhuǎn)速和反電動(dòng)勢，其波動(dòng)就更小，一般可以忽略不計(jì)。以上說的不可逆的直流調(diào)速系統(tǒng)，適用于大功率直流電機(jī)，因?yàn)榇蠊β实闹绷麟姍C(jī)一般不會(huì)正反方向交替運(yùn)行。還有一種適用于小功率直流電機(jī)的可逆直流調(diào)速系統(tǒng)。 橋式可逆脈寬調(diào)速系統(tǒng)基本原理圖和電壓波形，由—共4個(gè)電力電子開關(guān)器件構(gòu)成橋式（或稱H形）可逆脈沖寬度調(diào)試變換器。和同時(shí)導(dǎo)通或關(guān)斷，和同時(shí)關(guān)斷，使電動(dòng)機(jī)M的電樞兩端承受電壓+或改變兩組開關(guān)期間導(dǎo)通的時(shí)間，也就改變了電壓脈沖的寬度。如果用表示和導(dǎo)通的時(shí)間，開關(guān)周期和占空比的定義和上面相同，則電動(dòng)機(jī)電樞端電壓平均值為 80C51單片機(jī)的基本組成80C51單片機(jī)由CPU和8個(gè)部件組成，它們都通過片內(nèi)單一總線連接，其基本結(jié)構(gòu)依然是通用CPU加上外圍芯片的結(jié)構(gòu)模式，但在功能單元的控制上采用了特殊功能寄存器的集中控制方法。： 80C51基本結(jié)構(gòu)圖CPU及部分部件的作用功能介紹如下中央處理器CPU：它是單片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和控制功能。內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器：80C51芯片中共有256個(gè)RAM單元，能作為存儲(chǔ)器使用的只是前128個(gè)單元，其地址為00H—7FH。通常說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器就是指這前128個(gè)單元，簡稱內(nèi)部RAM。內(nèi)部程序存儲(chǔ)器：80C51芯片內(nèi)部共有4K個(gè)單元，用于存儲(chǔ)程序、原始數(shù)據(jù)或表格，簡稱內(nèi)部ROM。定時(shí)器：80C51片內(nèi)有2個(gè)16位的定時(shí)器，用來實(shí)現(xiàn)定時(shí)或者計(jì)數(shù)功能，并且以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。中斷控制系統(tǒng)：該芯片共有5個(gè)中斷源，即外部中斷2個(gè)，定時(shí)/計(jì)數(shù)中斷2個(gè)和串行中斷1個(gè)。 80C51單片機(jī)引腳圖 80C51單片機(jī)引腳圖 。 （40腳）：接+5V電源正端； （20腳）：接+5V電源地端。XTAL1（19腳）：接外部石英晶體的一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是一個(gè)反相放大器的輸入端，這個(gè)放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳接地；對(duì)于CHMOS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端。XTAL2（18腳）：接外部石英晶體的另一端。在單片機(jī)內(nèi)部，它是片內(nèi)振蕩器的反相放大器的輸出端。當(dāng)采用外部時(shí)鐘時(shí)，對(duì)于HMOS單片機(jī)，該引腳作為外部振蕩信號(hào)的輸入端，對(duì)于CHOMS單片機(jī)，該引腳懸空不接。P0口(3932腳)：不接片外存儲(chǔ)器與不擴(kuò)展I/O口時(shí)，可作為準(zhǔn)雙向輸入/輸出口。在接有片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口時(shí)，P0口分時(shí)復(fù)用低8位地址總線和雙向數(shù)據(jù)總線。P1口（18腳）：可作為準(zhǔn)雙向I/O口使用。P2口（2128腳）：一般作為準(zhǔn)雙向I/O口使用；在接有片外存儲(chǔ)器或擴(kuò)展I/O口且尋址范圍超過256B時(shí)，P2口用作高8位地址總線。P3口（1017腳）：除作為準(zhǔn)雙向I/O口，還可將每一位用于第二功能。：RxD串行口輸入端：TxD串行口輸出端：外部中斷0請(qǐng)求輸入端，低電平有效：外部中斷1請(qǐng)求輸入端，低電平有效：T0定時(shí)/計(jì)數(shù)器0計(jì)數(shù)脈沖輸入端：T1定時(shí)/計(jì)數(shù)器1計(jì)數(shù)脈沖輸入熔斷：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通信號(hào)輸出端，低電平有效：外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效 1.（30腳）：地址鎖存有效信號(hào)輸出端。 2.（29腳）：片外程序存儲(chǔ)器讀選通信號(hào)輸出端，低電平有效。3．（9腳）：PST即RESET，為備用電源，該引腳為單片機(jī)的上電復(fù)位或掉電保護(hù)端。4．(31腳)：為片外程序存儲(chǔ)器選用端。第三章 可變電源系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)產(chǎn)生PWM信號(hào)2KW直流電機(jī)三相交流電整流器80C51單片機(jī)濾波器本系統(tǒng)采用80C51單片機(jī)控制輸出數(shù)據(jù)，單片機(jī)產(chǎn)生PWM信號(hào)，對(duì)于給定的占空比，和T分別通過的定時(shí)器T0和T1產(chǎn)生，經(jīng)電流放大器（含光電隔離器）送至IGBT驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，通過單片機(jī)內(nèi)部的兩個(gè)定時(shí)/計(jì)數(shù)器以確定PWM波的占空比從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)速度的控制，達(dá)到直流電機(jī)調(diào)速的目的。 80C51單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)系統(tǒng)擴(kuò)展一般是以基本的最小系統(tǒng)為基礎(chǔ)的，故首先應(yīng)熟悉最小應(yīng)用系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。所謂最小系統(tǒng)，是指一個(gè)真正可用的單片機(jī)最小配置系統(tǒng)。對(duì)于80C51單片機(jī)，其片內(nèi)帶有程序存儲(chǔ)器，只要在芯片上外接時(shí)鐘電路和復(fù)位電路就能達(dá)到真正可用。本文中，對(duì)設(shè)計(jì)好的單片機(jī)的最小系統(tǒng)，再接上鍵盤和顯示屏構(gòu)成單片機(jī)的外圍電路（電源系統(tǒng)數(shù)字電路部分）。 80C51單片機(jī)最小系統(tǒng)電路對(duì)于一個(gè)完整的電路設(shè)計(jì)來講，首要問題就是為整個(gè)系統(tǒng)提供電源，電源模塊的問題可靠是系統(tǒng)平穩(wěn)運(yùn)行的前提和基礎(chǔ)。80C51單片機(jī)雖然使用時(shí)間最早、應(yīng)用范圍最廣，但是在實(shí)際使用過程中，80C51單片機(jī)跟其他系列的單片機(jī)相比更容易受到干擾而出現(xiàn)程序跑飛的現(xiàn)象，克服這種問題的出現(xiàn)的一個(gè)重要手段就是為單片機(jī)系統(tǒng)配置一個(gè)穩(wěn)定可靠的電源供電模塊。為了滿足單片機(jī)的正常工作，必須給