【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）四個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì)端口寫“ 1”，通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口，作 為輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸出一個(gè)電流（ IIL） .. 和 還可分別作為定時(shí)器、計(jì)數(shù)器 2的外部計(jì)數(shù)輸入（ ）和輸出（ ）。 Flash 編程和程序校驗(yàn)期間， P1 口接受低 8位地址。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 18 頁(yè) 共 52 頁(yè) P2 口： P2口是一個(gè)帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P2口的輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）四個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì)端口 P2寫 ” 1” ,通過(guò)內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。作輸入口使用時(shí)，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個(gè)引腳被外部信號(hào)拉低時(shí)會(huì)輸 出一個(gè)電流（ IIL）。在訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或 16位的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口送出高 8 位地址數(shù)據(jù)。在訪問(wèn) 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， P2 口輸出 P2 鎖存器的內(nèi)容。 Falsh 編程和程序校驗(yàn)時(shí) P2 口亦接收高位地址和一些控制信號(hào)。 P3 口： P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8位雙向 I/O 口， P3口輸出緩沖級(jí)可驅(qū)動(dòng)（吸收或輸出電流）四個(gè) TTL 邏輯門電路。對(duì) P3 口寫入“ 1”時(shí)，它們被內(nèi)部上拉電阻拉高并作為輸入口。此時(shí)，被外部拉低的 P3口將用上拉電阻輸出電流（ I2L）。 P3口除了作為一般的 I/O口線外，更重要的用途是它的第二功 能，如表 所示 表 P3口的第二功能定義 端口引腳 第二功能 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（定時(shí) /計(jì)時(shí)器 0 T1（定時(shí) /計(jì)時(shí)器 1 WR (外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) RD (外部數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 ) 本設(shè)計(jì)采用 P3口的第二功能 基于 SA4828的變頻器設(shè)計(jì) SA4828 的性能特點(diǎn) SA4828 是英國(guó) MITEL 公司研制出的一種專門用于三相 SPWM 信號(hào)發(fā)生和控制的集成電路芯片，可以和單片機(jī)接口，完成對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的變頻調(diào)速。它采用 28 引腳，分 DIP和 SOIC 兩種封裝，內(nèi)部具有總線控制及譯碼電路，有多種寄存器和相控邏輯電路。外 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 19 頁(yè) 共 52 頁(yè) 部時(shí)鐘輸入經(jīng)分頻器分成設(shè)定的頻率，并生成三角形載波，三角載波與所選定的片內(nèi)三種調(diào)制波形進(jìn)行比較，自動(dòng)生成 SPWM 輸出脈沖，然后通過(guò)脈沖刪除電路 刪除窄脈沖，通過(guò)脈沖延遲電路生成死區(qū)，從而保證橋上的管子不會(huì)在狀態(tài)轉(zhuǎn)換期間導(dǎo)通短路。芯片的主要特性是：全數(shù)字控制；兼容 Intel 和 Motorola 系列的單片機(jī)；載波頻率最高可達(dá) 24kHz；輸出調(diào)制波頻率范圍為 0~4kHz； 16 位調(diào)速分辨率； 8位調(diào)壓分辨率；內(nèi)部 ROM固化 3 種可選波形：具有正弦型、增強(qiáng)型和高效型 3 種 PWM 波形； 可設(shè)定死區(qū)時(shí)間和刪除最小脈寬；可實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)控制（符合所設(shè)計(jì)系統(tǒng)的需要）；可以單獨(dú)設(shè)定各相的輸出電壓幅值以適應(yīng)不平衡負(fù)載；有看門狗定時(shí)器，可以有效的防止程序陷于無(wú)止境的循環(huán)，因?yàn)?SA4828 有內(nèi)部看門狗電路，所以單片機(jī)不須再外加看門狗電路。 SA4828 的引腳功能 SA4828 的引腳功能如圖 ，可分為 3 類信號(hào)： a) 與單片機(jī)的接口信號(hào)。 AD0~AD7 ， CS WR ， RD ， ALE 可直接與地址 /數(shù)據(jù)復(fù)用的單片機(jī)相連。此時(shí)，總線選擇信號(hào) MUX 接 +5V，地址 /數(shù)據(jù) 引腳 RS 不用。 b) 輸入信號(hào)。 CS 為片選信號(hào)； CLK 為時(shí)鐘信號(hào)，最高頻率 ； RESET 為復(fù)位信號(hào)，禁止輸出； SET TRIP 為關(guān)斷信號(hào)，高電平時(shí)可快速關(guān)斷全部 SPWM 信號(hào)。 c) 輸出信號(hào)。 RT， YT， BY 控制三相逆變橋的 3個(gè)上橋臂的開關(guān)管； RB， YB， BB控制三相逆變橋的 3 個(gè)下橋臂的開關(guān)管。他們是標(biāo)準(zhǔn)的 TTL 信號(hào)，有 12mA 的驅(qū)動(dòng)能力，可直接驅(qū)動(dòng)光耦。 ZPPR 輸出調(diào)制波的頻率； WSS 輸出采樣波形； TRIP 為封鎖狀態(tài)， SET TRIP 有效時(shí)，該引腳為低電平表明輸出已被封鎖，可接 LED 指示燈。 d) 因?yàn)?SA4828有內(nèi)部看門狗電路，所以單片機(jī)不須再外加看門狗電路。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 20 頁(yè) 共 52 頁(yè) 圖 由 SA4828 構(gòu)成的變頻調(diào)速系統(tǒng)如圖 所示。首先由鍵盤輸入給定的轉(zhuǎn)速0n (r/min)，單片機(jī)把它換算成要輸出的頻率和電壓的控制字，寫入到 SA4828 的控制寄存器，啟動(dòng) SA4828。從 RT~BB 的 6個(gè)引腳輸出響應(yīng)頻率和電壓的 SPWM 控制信號(hào)，經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路隔離后，分別控制智能功率模塊 IPM 的 6 個(gè) IGBT 的導(dǎo)通與截止，最后在 3 個(gè)輸出端上產(chǎn)生對(duì)稱的三相 SPWM 電壓，以驅(qū)動(dòng)交流電動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。利用轉(zhuǎn)速編碼器可以構(gòu)成閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)，提高轉(zhuǎn)速控制的精度。 IPM 的故障檢測(cè)信號(hào)接到 SA4828 的 SET TRIP 端，一旦 IPM 發(fā)生過(guò)流、過(guò)熱、短路和欠壓等情況，將立即切斷 SA4828 的 6 路輸出信號(hào)，使 IPM得到保護(hù)。 WR RD ALE MUX RS CS CLK RESET SET TRIP RT RB YT YB BT BB ZPPR WSS TRIP SA4828 70 ~ ADAD 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 21 頁(yè) 共 52 頁(yè) 圖 變頻調(diào)速系統(tǒng) SA4828 的控制方法 SA4828 的設(shè)置是通過(guò)單片機(jī)接口將數(shù)據(jù)送入 SA4828芯片內(nèi)的兩個(gè)寄存器（初始化寄存器和控制寄存器）來(lái)實(shí)現(xiàn)的。初始化寄存器用于設(shè)定與交流電動(dòng)機(jī)有關(guān)的基本參數(shù)，這些參數(shù)要在 PWM 輸出端允許輸出前設(shè)定，系統(tǒng)工作以后不允許改變?？刂萍拇嫫魇窃诠ぷ鬟^(guò)程中控制輸出脈寬調(diào)制波的狀態(tài)，從而進(jìn)一步控制交流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)，通常在工作時(shí)，該寄存器的內(nèi)容常被改寫，以實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)對(duì)交流電動(dòng)機(jī)的速度進(jìn)行控制。參數(shù)的設(shè)定是通過(guò) 8個(gè)暫存器 R0、 R R R R R R1 R15 來(lái)傳送的。初始化參數(shù)要先寫入 R0～ R5，然后通過(guò)對(duì) R14 的寫操作將參數(shù)送入初始化寄存器，再將控制參數(shù)寫入 R0～ R5，并通過(guò)對(duì) R15 的寫操作將參數(shù)送入控制寄存器。各控制寄存器的地址見(jiàn)表 。 表 各控制寄存器的地址 寄存器 AD3 AD2 AD1 AD0 地址 R0 0 0 0 0 00H R1 0 0 0 1 01H R2 0 0 1 0 02H R3 0 0 1 1 03H 顯示 鍵盤 A/D 單 片 機(jī) 89 C52 SA4828 驅(qū)動(dòng)電路 TLP 逆變電路 IPM 電動(dòng)機(jī) 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 22 頁(yè) 共 52 頁(yè) R4 0 1 0 0 04H R5 0 1 0 1 05H R14 1 1 1 0 0EH R15 1 1 1 1 0FH 初始化參數(shù)的設(shè)置 初始化是用來(lái)設(shè)定與電動(dòng)機(jī)有關(guān)的基本參數(shù)。包括載波頻率設(shè)定、調(diào)制波頻率范圍設(shè)定、脈沖延遲時(shí)間設(shè)定、最小刪除脈寬設(shè)定、調(diào)制波形選擇、幅值控制、看門狗時(shí)間常數(shù)設(shè)定等。表 ， R0～ R5 各寄存器的內(nèi)容。 表 ， R0～ R5 各寄存器的內(nèi)容 寄存器 7 6 5 4 3 2 1 0 R0 FRS2 FRS1 FRS0 CFS2 CFS1 CFS0 R1 PDT6 PDT5 PDT4 PDT3 PDT2 PDT1 PDT0 R2 PDY5 PDY4 PDY3 PDY2 PDY1 PDY0 R3 AC 0 0 WS1 WS0 R4 WD15 WD14 WD13 WD12 WD11 WD10 WD9 WD8 R5 WD7 WD6 WD5 WD4 WD3 WD2 WD1 WD0 a)載波頻率設(shè)定。載波頻率（三角波頻率）設(shè)定字由 CFS0～ CFS2 這 3 位組成。理論上，載波頻率越高越好，但頻率越高損耗會(huì)越大，另外，還受開關(guān)管最高頻率的限制，因此要合理設(shè)定。 載波頻率的計(jì)算 式為 ： CARRf =12512 ?? nCLKf （ ） 式中 ： CLKf 為時(shí)鐘頻率， n的二進(jìn)制數(shù)即為載波頻率設(shè)定字。系統(tǒng)采用 12MHz的晶振頻率，則 CLKf =6MHz，取 n=2，即 CFS2～ CFS0=010B，則 CARRf =。 b)調(diào)制波頻率范圍（最高調(diào)制頻率）設(shè)定。調(diào)制波頻率范圍 設(shè)定字是由 FRS0～ FRS2 這三位組成。調(diào)制波頻率決定了電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，因此應(yīng)先根據(jù)電動(dòng)機(jī)的調(diào)速范圍，計(jì)算調(diào)制波頻率范圍。 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 23 頁(yè) 共 52 頁(yè) 調(diào)制波頻率范圍為 ： RANGEf =3842mCARRf ? （ ） 式中 ： m值的二進(jìn)制數(shù)即為調(diào)制波頻率范圍設(shè)定字。取 m=5，即 FRS2～ FRS0=010B，則 RANGEf =。 c)脈沖延遲時(shí)間（死區(qū)時(shí)間）設(shè)定。該設(shè)定字由 PDY0～ PDY5 這 6 位組成。 脈沖延遲時(shí)間為： PDYt =51263 ??CARR PDYf n （ ） 式中： PDYn 的二進(jìn)制數(shù)即是脈沖延遲時(shí)間設(shè)定字。取 PDY5～ PDY0=111011B，則PDYt = s。 d)脈沖取消時(shí)間設(shè)定。該設(shè)定字由 PDT0～ PDT6 這 7位組成。 脈沖取消時(shí)間為 ： PDTt =512127 ??CARR PDYf n=最小脈寬 +死區(qū)時(shí)間 （ ） 式中 ： PDTn 的二進(jìn)制數(shù)即是最小刪除脈寬設(shè)定字。取最小脈寬為 10μ s，則 PDT=116，即 PDT6～ PDT0=1110100B。 e)調(diào)制波形選擇。調(diào)制波形選擇是通過(guò)波形選擇字 WS0、 WS1 這 2 位來(lái)完成的。根據(jù) WS0、 WS1可選擇純正弦波、增強(qiáng)型波、高效波三種調(diào)制波形。為了提高輸出電壓采用高效 PWM波，則 WS WS0取 10B。 f)幅值控制。幅值控制通過(guò)對(duì) AC位的設(shè)定來(lái)選擇控制寄存器中的幅值，以適應(yīng)平衡負(fù)載或不平衡負(fù)載。本設(shè)計(jì)采用三相幅值同時(shí)控制，則取 AC=0。 控制寄存器參數(shù)的設(shè)置 控制寄存器的作用主要是對(duì)調(diào)制波頻率（調(diào)速）、調(diào)制波幅值選擇（調(diào)壓）、正反轉(zhuǎn)選擇、輸出禁止位控制等進(jìn)行控制。其方法是通過(guò)對(duì) R0～ R5寄存器輸入并暫存，當(dāng)向R15虛擬寄存器進(jìn)行寫操作時(shí)，才將這些數(shù)據(jù)送入控制寄存器。 R0～ R5各寄存器的內(nèi)容見(jiàn)表 。 表 ， R0～ R5 各寄存器的內(nèi)容 寄存器 7 6 5 4 3 2 1 0 R0 PFS7 PFS6 PFS5 PFS4 PFS3 PFS2 PFS1 PFS0 本 科 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 第 24 頁(yè) 共 52 頁(yè) 寄存器 7 6 5 4 3 2 1 0 R1 PFS15 PFS14 PFS13 PFS12 PFS11 PFS10 PFS9 PFS8 R2 RST WTE CR INH F /R R3 Ramp7 Ramp6 Ramp5 Ramp4 Ramp3 Ramp2 Ramp1 Ramp0 R4 Bamp7 Bamp6 Bamp5 Bamp4 Bamp3 Bamp2 Bamp1 Bamp0 R5 Yamp7 Yamp6 Yamp5 Yamp4 Yamp3 Yamp2 Yamp1 Yamp0 a)調(diào)制波頻率選擇字。調(diào)制波頻率選擇字由 PFS0～ PFS15這 16位組成，通過(guò)下式求得。式中， PESn 值的二進(jìn)制數(shù)即為調(diào)制波頻率選擇字。 調(diào)制波頻率 ： POWERt = PFSfRANGE ?65536 （ ） b)調(diào)制波幅值選擇字。改變調(diào)制波幅值是用來(lái)改變輸出電壓，以達(dá)到變頻同時(shí)變壓的目的。調(diào)制波幅值是借助于 8位幅值選擇字（ Ramp、 Yamp、 Bamp）來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其每一相都可以通過(guò)下式來(lái)計(jì)算，式中 An 值的二進(jìn)制數(shù)即為調(diào)制波幅值選擇字。 調(diào)制波幅值 ： POWERA = %100255?An （ ） 由于采用三相 幅值統(tǒng)一控制，所以調(diào)制波幅值選擇字 An 存放于寄存器 R3（ Ramp）中，R4（ Yamp）、 R5（ Bamp）內(nèi)容無(wú)效。 c)正反轉(zhuǎn)選擇字。正反轉(zhuǎn)選擇位 /R控制三相 PWM 輸出的相序。 F /R=0時(shí)正轉(zhuǎn)， F /R=1 時(shí)反轉(zhuǎn)。 . 6 控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn) 如實(shí)際系統(tǒng)要求 ： 調(diào)制波頻率范圍為 0～ 50Hz，載波頻率為 ，實(shí)際脈沖取消時(shí)間為 ，死區(qū)延遲時(shí)間為 ，系統(tǒng)采用高效波形，使用看門狗