【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 P尋址的堆棧單元中 POP 把有 SP寄存器尋址的棧單元中傳送一個(gè)字節(jié)到第一操作數(shù)然后把 SP減 1 2 累加器專(zhuān)用傳送 XCH 第二操作數(shù)的字節(jié)于 A 累加器的字節(jié)交換 XCHD 第二操作數(shù) 的地半字節(jié)于 A 累加器的地半字節(jié)交換 MOVX 外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和 A 累加器之間傳送一個(gè)字節(jié)外部抵制可由 DPTR 寄存器 16 位或 R1R0 各 8 位來(lái)指定 MOVC 從程序集存器傳送一個(gè)字節(jié)到 A 寄存器中 3 目標(biāo)地址傳送 MOV DPTR data 把 16 位立即數(shù)裝入一對(duì)目的寄存器 DPH 和 DPL 中 2 算術(shù)操作 MCS51 系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)的特點(diǎn)是除了加減法外還有乘法和除法功能因而加快了運(yùn)算速度增強(qiáng)了運(yùn)算功能減少了編程工作量此外還有一種調(diào)整操作它可以允許對(duì)壓縮的十進(jìn)制數(shù) BCD1 加法四種 INC 加 1 執(zhí)行源操 作數(shù)和 1 的加法結(jié)果回送到源操作數(shù)中 ADD 執(zhí)行 A 累加器與第二操作數(shù)之間的加法結(jié)果送回 A 累加其中 ADDC 帶進(jìn)位加 執(zhí)行 A 累加器和第二操作數(shù)之間的加法若以前 C 標(biāo)志置位則加 1 把結(jié)果送到 A 累加器中 DA BCD加法的使勁違法調(diào)整 對(duì)兩個(gè) 2位十進(jìn)制操作數(shù)的二進(jìn)制加法結(jié)果進(jìn)行調(diào)整由 DA所形成的壓縮十進(jìn)制數(shù)之間和回送到 A累 加器中如果 BCD結(jié)果大于 99 則進(jìn)位標(biāo)志位置位否則清 0 2 減法兩種 SUBB 連借位減 執(zhí)行從第一操作數(shù)累加器中間去第二操作數(shù) 如果 C 標(biāo)志位置位則再減 1 把結(jié)果回送到 A 寄存器 DEC 減 1 執(zhí)行從操作數(shù)減 1 結(jié)果送到操作數(shù)中 3 乘法 MUL 執(zhí)行 A 累加器與 B 寄存器的無(wú)符號(hào)乘法雙字節(jié)乘法的高位字接送 B 寄存器低位字節(jié)送 A 累加器如果乘積的高位字節(jié)為 0 則 0V 清零若非 0則 0V 置位 C清零 AC 保持不變 4 除法 DIV 執(zhí)行 A 累加器與 B 寄存器的無(wú)符號(hào)數(shù)除法把上送到累加器 A 余數(shù)送到B 寄存器若除數(shù)為 0 則累加器 A 和寄存器 B 內(nèi)容不定并置位 0V 否則 0V 清 0C 清0AC 保持不變 3 邏輯操作 MCS51 系列單片機(jī)除了能執(zhí)行一般操作數(shù)的基本邏輯操作數(shù)外還能對(duì)位進(jìn)行邏輯操作有較強(qiáng)的布爾處理功能 1 單操作數(shù)邏輯操作 CLR 用于 A 累加器和 C 進(jìn)位標(biāo)志或任何直接尋址為清 0 SETB C 進(jìn)位標(biāo)志或任何直接尋址的位置 1 CPL 把 A 累加器中的操作數(shù)取反并把結(jié)果回送到 A 累加器中不影響標(biāo)志位或者將 C 進(jìn)位標(biāo)志或任何直接尋址位取反 2 雙操作數(shù)邏輯操作 ANL 對(duì)兩個(gè)操作執(zhí)行按為邏輯與操作并把結(jié)果回送到第一個(gè)操作數(shù)中 ORL 對(duì)兩個(gè)操作數(shù)字節(jié)執(zhí)行按位邏輯或操作并把結(jié)果回送到第一個(gè)操作數(shù)中 XRL 對(duì)兩個(gè)操作數(shù)字節(jié)執(zhí)行按位邏輯異或操作并把結(jié)果回送到第一個(gè)操作數(shù)中 ACALL 絕對(duì)調(diào)用指令無(wú)條件地調(diào)用指定地址的子程序所調(diào)用的子 程序的起始地址必須在與 ACALL 后面指令的第一字節(jié)在同一 2K 區(qū)間的程序存儲(chǔ)器中并不影響標(biāo)志 LCALL 長(zhǎng)調(diào)用指令它調(diào)用指定地址的子程序所調(diào)用的子程序可以從全部64K 字節(jié)程序存儲(chǔ)器地址空間的任何地方開(kāi)始不影響任何標(biāo)志 RET 轉(zhuǎn)移控制到前一次調(diào)用操作時(shí)保存在堆棧中的地址一般為 ACALL 或者是 LCALL 所調(diào)用的子程序結(jié)束語(yǔ)句 AJMP 轉(zhuǎn)移控制到目標(biāo)操作數(shù) AJMP 和 LJMP 操作類(lèi)似于 ACALL 和 LCALLSJMP指令提供了一下一條指令的起始地址為中心的 256 字節(jié)范圍的轉(zhuǎn)移 128～ 127 JMP 間 接轉(zhuǎn)移指令把累加器 A的無(wú)符號(hào)內(nèi)容與數(shù)據(jù)指針的 16位數(shù)據(jù)相加然后把結(jié)果送到程序計(jì)數(shù)器這樣轉(zhuǎn)移的實(shí)際目的可以是程序儲(chǔ)存空間中的任何單元這種間接轉(zhuǎn)移對(duì)程序中實(shí)現(xiàn) N 路散轉(zhuǎn)很方便 1 有條件轉(zhuǎn)移 J Z 如果累加器 A 為 0 則執(zhí)行一次轉(zhuǎn)移 JNZ 如果是累加器 A 部委 0 則執(zhí)行一次轉(zhuǎn)移 J C 如果僅為標(biāo)志 Cy 為 1 則執(zhí)行轉(zhuǎn)移 JNC 如果僅為標(biāo)志 Cy 為 0 則執(zhí)行轉(zhuǎn)移 2 無(wú)條件轉(zhuǎn)移 J B 如果直接尋址位為 1 則執(zhí)行轉(zhuǎn)移 JNB 如果直接尋址位為 0 則執(zhí)行轉(zhuǎn)移 JBC 如果直接尋址位為 1 則執(zhí)行轉(zhuǎn)移然后 直接尋址為清 0 CJNE 把第一操作數(shù)以第二操作數(shù)相比較如果不相等則執(zhí)行轉(zhuǎn)移 DJNE 把操作數(shù)減 1結(jié)果送回源操作數(shù)的地址中若不為 0則轉(zhuǎn)移試用制條指令可有效地把 RAM 單元用作程序循環(huán)計(jì)數(shù)器 4 中斷操作指令 通過(guò)內(nèi)部或外部終端方法可執(zhí)行程序的轉(zhuǎn)移所有的中斷通過(guò)把程序計(jì)數(shù)器進(jìn)棧然后轉(zhuǎn)向位于程序存儲(chǔ)器絕對(duì)地址 3111927 或 35 號(hào)單元來(lái)執(zhí)行轉(zhuǎn)移 RETI 中斷指令控制轉(zhuǎn)移方式與 RET 相同他還重新允許現(xiàn)行優(yōu)先級(jí)中斷 單片機(jī)在進(jìn)行實(shí)時(shí)控制和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理時(shí)需要與外界交換信息人們需要通過(guò)人機(jī)對(duì)話(huà)了解系統(tǒng)的工作情況 和進(jìn)行控制單片機(jī)與其他 CPU如 Z80比較功能雖然要強(qiáng)得多但由于芯片結(jié)構(gòu)引腳數(shù)目的限制片內(nèi) ROM RAMIO口等不能很多在構(gòu)成實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)是需要加以擴(kuò)展以適應(yīng)各種不同的工作情況 綜上所述 MCS51 系列單片機(jī)的指令系統(tǒng)大體上可以分為 5 類(lèi)數(shù)據(jù)傳遞類(lèi)指令 29 條算術(shù)運(yùn)算類(lèi)指令 24 條邏輯操作和循環(huán)移位類(lèi)指令 24 條控制轉(zhuǎn)移類(lèi)指令17條位操作類(lèi)指令 17條這些指令命令計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作計(jì)算機(jī)只能識(shí)別二進(jìn)制數(shù)即計(jì)算機(jī)的指令均由二進(jìn)制代碼組成但是為了書(shū)寫(xiě)方便常常把它寫(xiě)成十六進(jìn)制第 3 章 直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)簡(jiǎn)介 一個(gè)多世紀(jì)以來(lái)電動(dòng)機(jī)作 為機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置其應(yīng)用范圍已遍及國(guó)民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域其主要類(lèi)型有同步電動(dòng)機(jī)異步電動(dòng)機(jī)和直流電動(dòng)機(jī)三種由于傳統(tǒng)的直流電動(dòng)機(jī)均采用電刷以機(jī)械方法進(jìn)行換向因而存在相對(duì)的機(jī)械摩擦由此帶來(lái)了噪聲火化無(wú)線(xiàn)電干擾以及壽命短等弱點(diǎn)再加上制造成本高及維修困難等缺點(diǎn)從而大大限制了它的應(yīng)用范圍致使目前工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上大多數(shù)均采用三相異步電動(dòng)機(jī)針對(duì)上述傳統(tǒng)直流電動(dòng)機(jī)的弊病早在上世紀(jì) 30 年代就有人開(kāi)始研制以電子換向代替電刷機(jī)械換向的直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)了幾十年的努力直至上世紀(jì) 60 年代初終于實(shí)現(xiàn)了這一愿望上世紀(jì) 70 年代以來(lái)隨著電力電子工業(yè)的 飛速發(fā)展許多高性能半導(dǎo)體功率器件如 GTRMOSFETIGBTIPM 等相繼出現(xiàn)以及高性能永磁材料的問(wèn)世均為直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的廣泛應(yīng)用奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ) 31 直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的基本組成 直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)是在直流電動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)繼承了直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大調(diào)速性能好的優(yōu)點(diǎn)克服了直流電動(dòng)機(jī)需要換向器的缺點(diǎn)在交通工具家用電器等生活的方方方面面占有重要的地位 由于直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)既具有交流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單運(yùn)行可靠維護(hù)方便等一系列優(yōu)點(diǎn)又具備直流電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率高無(wú)勵(lì)磁損耗以及調(diào)速性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)故在當(dāng)今國(guó)民經(jīng)濟(jì)各 領(lǐng)域應(yīng)用日益普及 直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)主要由電動(dòng)機(jī)本體位置傳感器和電子開(kāi)關(guān)線(xiàn)路三部分組成其定子繞組一般制成多相三相四相五相不等轉(zhuǎn)子由永久磁鋼按一定極對(duì)數(shù) 2p 24組成圖所示為三相兩極直流無(wú)刷電機(jī)結(jié)構(gòu)三相定子繞組分別與電子開(kāi)關(guān)線(xiàn)路中相應(yīng)的功率開(kāi)關(guān)器件聯(lián)結(jié) ABC 相繞組分別與功率開(kāi)關(guān)管 V1V2V3 相接位置傳感器的跟蹤轉(zhuǎn)子與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸相聯(lián)結(jié) 圖 31 三相直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu) 當(dāng)定子繞組的某一相通電時(shí)該電流與轉(zhuǎn)子永久磁鋼的磁極所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相互作用而產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)再由位置傳感器將轉(zhuǎn)子磁鋼位置變換成電信號(hào)去控制電子開(kāi)關(guān)線(xiàn) 路從而使定子各項(xiàng)繞組按一定次序?qū)ǘㄗ酉嚯娏麟S轉(zhuǎn)子位置的變化而按一定的次序換相由于電子開(kāi)關(guān)線(xiàn)路的導(dǎo)通次序是與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角同步的因而起到了機(jī)械換向器的換向作用 32 直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的工作原理 如圖 32 示為三相直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)半控橋電路原理圖此處采用光電器件作為位置傳感器以三只功率晶體管 V1V2 和 V3 構(gòu)成功率邏輯單元三只光電器件VP1VP2 和 VP3 的安裝位置各相差 120 度均勻分布在電動(dòng)機(jī)一端借助安裝在電動(dòng)機(jī)軸上的旋轉(zhuǎn)遮光板的作用使從光源射來(lái)的光線(xiàn)一次照射在各個(gè)光電器件上并依照某一光電器件是否被照射到光線(xiàn)來(lái)判斷轉(zhuǎn)子磁極的 位置開(kāi)關(guān)順序及定子磁場(chǎng)旋轉(zhuǎn)示意隨著位置傳感器轉(zhuǎn)子扇形片的轉(zhuǎn)動(dòng)定子繞組在位置傳感器VP1VP2VP3 的控制下便一相一相地依次饋電實(shí)現(xiàn)了各相繞組電流的換相在換相過(guò)程中定子各相繞組在工作氣隙內(nèi)所形成的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)是跳躍式的這種旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)在 360度電角度范圍內(nèi)有三種磁狀態(tài)每種磁狀態(tài)持續(xù) 120度電角度位置傳感器在直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中起著測(cè)定轉(zhuǎn)子磁極位置的作用為邏輯開(kāi)關(guān)電路提供正確的換相信息即將轉(zhuǎn)子磁鋼磁極的位置信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)然后去控制定子繞組換相位置傳感器種類(lèi)較多且各具特點(diǎn)在直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中常見(jiàn)的位置傳感器有以下幾種電磁式位 置傳感器光電式位置傳感器磁敏式位置接近傳感器電磁式位置傳感器在直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)中用得較多的是開(kāi)口變壓器用于三相直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的開(kāi)口變壓器由定子和跟蹤轉(zhuǎn)子兩部分組成定子一般有六個(gè)極它們之間的間隔分別為 60 度其中三個(gè)極上繞一次繞組并相互串聯(lián)后通以高頻電源另外三個(gè)極分別繞上二次繞組 WAWBWC 它們之間分別相隔 120 度跟蹤轉(zhuǎn)子是一個(gè)用非導(dǎo)磁材料做成的圓柱體并在它上面鑲一塊 120 度的扇形導(dǎo)磁材料在安裝時(shí)將它與電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)軸相聯(lián)其位置對(duì)應(yīng)于某一磁極一次繞組所產(chǎn)生的高頻磁通通過(guò)跟蹤轉(zhuǎn)子上的到此材料耦合到二次繞組上故在二次繞組上 產(chǎn)生感應(yīng)電壓而另外兩相二次繞組由于無(wú)耦合回路同一次繞組相聯(lián)其感應(yīng)電壓基本為零隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)扇形片也跟著旋轉(zhuǎn)使之離開(kāi)當(dāng)前耦合一次繞組而向下一個(gè)一次繞組靠近就這樣隨著電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子運(yùn)動(dòng)在開(kāi)口變壓器二次繞組上分別感應(yīng)出電壓扇形導(dǎo)磁片的角度一般略大于 120度電角度常采用 130度電角度左右在三相全控電路中為了換相譯碼器的需要扇形導(dǎo)磁片的角度為 180 度電角度同時(shí)扇形導(dǎo)磁片的個(gè)數(shù)應(yīng)同直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的極對(duì)數(shù)相等 接近開(kāi)關(guān)式位置傳感器主要由諧振電路及扇形金屬轉(zhuǎn)子兩部分組成當(dāng)扇形金屬轉(zhuǎn)子接近震 蕩回路電感 L 時(shí)使該電路的 Q 值下降導(dǎo)致電路正反饋不足而停振故輸出為零扇形金屬轉(zhuǎn)子離開(kāi)電感元件 L時(shí)電路的 Q值開(kāi)始上升電路又重新起振輸出高頻調(diào)制信號(hào)經(jīng)二極管檢波后取出有用控制信號(hào)去控制邏輯開(kāi)關(guān)電路以保證電動(dòng)機(jī)正確換向 光電式位置傳感器前面已經(jīng)講過(guò)是利用光電效應(yīng)制成的由跟隨電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子一起旋轉(zhuǎn)的遮光板和固定不動(dòng)的光源及光電管等部件組成 磁敏式位置傳感器是指它的某些電參數(shù)按一定規(guī)律隨周?chē)艌?chǎng)變化的半導(dǎo)體敏感元件其基本原理為霍爾效應(yīng)和磁阻效應(yīng)常見(jiàn)的磁敏傳感器有霍爾元件或霍爾集成電路磁敏電阻器及磁敏二極管等多種霍爾元件產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)很低直接應(yīng) 用很不方便實(shí)際應(yīng)用時(shí)采用霍爾集成電路霍爾元件輸出電壓的極性隨磁場(chǎng)方向的變化而變化直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的位置傳感器選用開(kāi)關(guān)型霍爾集成電路 磁阻效應(yīng)是指元件的電阻值隨磁感應(yīng)強(qiáng)度而變化根據(jù)磁阻效應(yīng)制成的傳感器叫磁阻電阻 要十分精確地分析直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行特性是很困難的一般工程應(yīng)用中均作如下假定 1 電動(dòng)機(jī)的氣隙磁感應(yīng)強(qiáng)度沿氣隙按正弦分布 2 繞組通電時(shí)該電流所產(chǎn)生的磁通對(duì)氣隙所產(chǎn)生的影響忽略不計(jì) 3 控制電路在開(kāi)關(guān)狀態(tài)下工作功率晶體管壓降 為恒值 4 各繞組對(duì)稱(chēng)其對(duì)應(yīng)的電路完全一致相應(yīng)的電氣時(shí)間常數(shù)忽略不計(jì) 5 位置 傳感器等控制電路的功耗忽略不計(jì) 就是說(shuō)某一相通以不變的直流后它和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)作用所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也將隨轉(zhuǎn)子位置的不同而按正弦規(guī)律變化如圖 34 所示 圖 34 在恒定電流下的單相轉(zhuǎn)矩 它對(duì)外負(fù)載講所得的電動(dòng)機(jī)的平均轉(zhuǎn)矩為零但在直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)三相半控電路的工作情況下每相繞組中通過(guò) 13 周期的矩形波電流該電流和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)作用所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也只是正弦轉(zhuǎn)矩曲線(xiàn)上相當(dāng)于 13 周期的一段且這一段曲線(xiàn)與繞組開(kāi)始通電時(shí)的轉(zhuǎn)子相對(duì)位置有關(guān)顯然在圖 6 a所示的瞬間導(dǎo)通晶體管則可產(chǎn)生最大的平均轉(zhuǎn)矩因?yàn)樵谶@種情況下繞組通電 120 度的時(shí)間里載流導(dǎo)體正好 處在比較強(qiáng)的氣隙磁場(chǎng)中所以它所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)脈動(dòng)最小平均值較大當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)起來(lái)控制部會(huì)再根據(jù)驅(qū)動(dòng)器設(shè)定的速度及加減速率所組成的命令 Command 與hallsensor 信號(hào)變化的速度加以比對(duì) 或由軟件運(yùn)算 再來(lái)決定由下一組 AHBL或 AHCL 或 BHCL 或 開(kāi)關(guān)導(dǎo)通以及導(dǎo)通時(shí)間長(zhǎng)短速度不夠則開(kāi)長(zhǎng)速度過(guò)頭則減短此部份工作就由 PWM 來(lái)完成 41 預(yù)備知識(shí) 直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)繼承了直流電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大調(diào)速性能好等特點(diǎn)克服了直流電動(dòng)機(jī)需要換向器的缺點(diǎn)在交通工具家用電器等生活的方方方面面占有重要的地位隨著微電子技術(shù)的發(fā)展直流無(wú) 刷電動(dòng)機(jī)逐漸的占有了原來(lái)異步電動(dòng)機(jī)變頻調(diào)速的領(lǐng)域 本畢業(yè)設(shè)計(jì)介紹基于 MCS51 系列單片機(jī)的直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)控制器的設(shè)計(jì)它可以實(shí)現(xiàn)控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)停止急停正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)加速減速等功能 42 設(shè)計(jì)要求 1 完成采用單片機(jī)控制直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用包括實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)控制鎖軸控制速度控制對(duì)直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測(cè)和報(bào)警 2 采用 MCS51 單片機(jī)為控制核心編寫(xiě)出控制程序軟件實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與外界硬件的接口連接 3 研究直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī)的工作特性和工作原理本畢業(yè)設(shè)計(jì)中采用的電動(dòng)機(jī)是由北京和利時(shí)電機(jī)技術(shù)有限公司自行研發(fā)設(shè) 計(jì)的永磁直流無(wú)刷電動(dòng)機(jī) 43 硬件設(shè)計(jì) 電動(dòng)機(jī)介紹 本控制系統(tǒng)選擇北京和利時(shí)公