【正文】 在鍵盤中按鍵數(shù)量較多時(shí)，為了減少 I/O 口的占用，通常將按鍵排列成矩陣形式，在矩陣式鍵盤中，每條水平線和垂直線在交叉處不直接連通，而是通過一個(gè)按鍵加以連接 。這樣，一個(gè)端口（如 P1 口）就可以構(gòu)成 4 4=16個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成 20 鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵。由此可見，在需要的鍵數(shù)比較多時(shí)，采用矩陣法來做鍵盤是合理的。 矩陣式鍵盤的輸入原理 ： 矩 陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些， 在 圖 中，列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的 I/O 口作為輸出端，而列線所接的 I/O 口則作為輸入 。當(dāng)按鍵沒有按下時(shí)，所有的輸出端都是高電平，代表無鍵按下。行線輸出 是低電平，一旦有鍵按下時(shí)，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。 其可分為以下三步： ① CPU 先通過輸出口使所有行線輸出為低電平，然后從輸入口讀入所有列線的狀態(tài)。若列線狀態(tài)都為高電平，則說明沒有鍵被按下，若列線中有低電平，則表明有鍵被按下。 ②判斷按鍵位置。 CPU 通過輸出口使行線從低位至高位逐位變低電平輸出，每次均讀入列線的狀態(tài)，以確定那條行線為“ 0”狀態(tài)。由行、列線的狀態(tài)就可以判斷是哪一個(gè)鍵被按下（行、列交叉處）。 ③當(dāng)判斷出哪個(gè)鍵壓下后，程序轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理程序。 鍵盤電路硬件原理 本系統(tǒng)采用 4*4 矩陣式鍵盤。共 16 鍵位。 S1— S10 分別對應(yīng)數(shù)字鍵 0— 9。 S16 對應(yīng)“啟動(dòng)和關(guān)閉按鍵”，按一下啟動(dòng)鍵盤，再按一下禁止輸入。 S11 對應(yīng)“刪除鍵”。對當(dāng)前輸入有誤的數(shù)值進(jìn)行修改。 S12“確定鍵”，在輸入當(dāng)前值完畢的情況下，按此鍵表示 運(yùn)行 當(dāng)前輸入的數(shù)值 速度 。 S12 鍵是系統(tǒng)啟動(dòng)鍵。 S13 鍵是系統(tǒng)停止鍵。 S14 鍵是電動(dòng)機(jī)加速鍵。 S15 鍵是電動(dòng)機(jī)減速鍵。 鍵盤的信號(hào)通過單片機(jī)上的 P3 口傳給單片機(jī)。 單片機(jī)通過中斷或者查詢方式來判斷鍵盤 I\O 是否有數(shù)據(jù)傳輸。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 單片機(jī) 通過運(yùn)行鍵盤掃描法的的程序?qū)w鍵位進(jìn)行識(shí)別。 其電路原理圖如圖 所示 S1S W P BS2S W P BS3S W P BS4S W P BS5S W P BS6S W P BS7S W P BS8S W P BS9S W P BS 1 0S W P BS 1 1S W P BS 1 2S W P BS 1 3S W P BS 1 4S W P BS 1 5S W P BS 1 6S W P BR2R E S 2R3R E S 2R4R E S 2R5R E S 2V C CP 1 .0P 1 .1P 1 .2P 1 .3P1.7P1.6P1.5P1.4 圖 鍵盤電路硬件原理 圖 逆變主電路設(shè)計(jì) 功率開關(guān)主電路 無刷電機(jī)的連續(xù)運(yùn)行，定子繞組所產(chǎn)生的的磁場和裝洞中轉(zhuǎn)子磁鋼產(chǎn)生的永磁場，在空間始終保持在（π /2） rad 左右的電角度，因此定子繞組需要加三相電源，此電源可通過 下圖 的逆變電路產(chǎn)生。 如圖 所示 Q Q?? Q6 為六只 MOSFET 功率管，起繞組的開關(guān)作用 ,高電平是導(dǎo)通， 其控制信號(hào)靠單片機(jī)的 拐角發(fā)出的信號(hào)控制。 每一瞬間 有兩個(gè)功率管導(dǎo)通，每隔 1/ 6 周期（ 60176。電角度）換相一次，每次換相一個(gè)功率管導(dǎo)通 120176。電角度。各功率管的導(dǎo)通順序是 Q1Q Q2Q Q3Q Q4QQ5Q Q6Q1 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 25 圖 逆變主電路 圖 逆變 電路驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì) 如圖 其中驅(qū)動(dòng)部分采用芯片 IR2130 對逆變電路進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。 IR2130 的拐角圖如圖 所示 圖 芯片 IR2130 拐角圖 IR2130 是國際整流器公司最新推出的高壓集成驅(qū)動(dòng)器 , 可作為交直流 調(diào)速、UPS 電源、電子鎮(zhèn)流器以及永磁無刷電機(jī)調(diào)速電路中主功率元件的驅(qū)動(dòng)電路。Q5M O S F E T NQ1M O S F E T NQ3M O S F E T NQ6M O S F E T NQ4M O S F E T NQ2M O S F E T ND2D I O D ED1D I O D ED3D I O D ED5D I O D E D6D I O D ED4D I O D EV C C1H I N 12H I N 23H I N 34L I N 15L I N 26L I N 37F O U L T8I T R I P9C A 010C A 11V S S12V S 013L O 314V S 126V O 128H O 127V O 124H O 223V S 222V O 320H O 319V S 318252117L O 116L O 215I R 2 1 3 0C o m p o n e n t _ 1C5C A PC6C A PC7C A PD7D I O D ED8D I O D ED9D I O D ER7R E S 2R8R E S 2R9R E S 2R 1 0R E S 2R 1 1R E S 2R6R E S 2R 1 2R E S 2R 1 3R E S 2R 1 4R E S 2G N DV C CV D DW V UM1M2M3M4M5M6V C C1H IN 12H IN 23H IN 34L I N 15L I N 26L I N 37F O U L T8I T R I P9C A 010C A 11V S S12V S 013L O 314V S 126V O 128H O 127V O 124H O 223V S 222V O 320H O 319V S 318252117L O 116L O 215I R 2 1 3 0C o m p o n e n t _ 1西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 26 IR2130 可直接驅(qū)動(dòng)中小容量的功率場效應(yīng)管 (MOSFET )、絕緣柵晶體管 (IGB T ) 和場效應(yīng)控制晶閘管 (MCT ) 等。 IR2130 具有六路輸入信號(hào)和六路輸出信號(hào) , 其中六路輸出信號(hào)中的三路具有電平轉(zhuǎn)換功能 , 因而它既能驅(qū)動(dòng)橋式電路中低壓側(cè)的功率器件 , 又能驅(qū)動(dòng)高壓側(cè)的功率元件。也就是說 ,該驅(qū)動(dòng)器可共地運(yùn)行 ,且只需一路控制電源 , 而常規(guī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常包括光電隔離器件或者脈沖變壓器 , 同時(shí)還必須向驅(qū)動(dòng)電路提供相應(yīng)的隔離電 源 IR2130 引腳功能 : VCC 為輸入電源 , HIN HIN HIN L IN L IN L IN3 為輸入端 ,FALU T 為故障輸出端 , ITRIP 為電流比較器輸入端 , CAO 為電流放大器輸出端 , CA 為電流放大器反向輸入端 ,VSS 為電源地 ,VSD 為驅(qū)動(dòng)地 , L 01 , L 02 , L 03 為三路低側(cè)輸出 ,VB1 、 VB2 、 VB3 為三路高側(cè)電源端 , HO VS1 ,HO VS HO VS3 為三路高側(cè)輸出端。 IR2130 芯片的特點(diǎn) 1） 可直接驅(qū)動(dòng) 600V 高壓系 統(tǒng) 。 2） 具有電流放大和過電流保護(hù)功能 。 3） 自動(dòng)產(chǎn)生成上、下側(cè)驅(qū)動(dòng)所必需的死區(qū)時(shí)間 (2μ s ) 。 4） 具有欠壓鎖定功能并能指示欠壓和過電流狀態(tài) 。 5） 輸入端具有噪聲抑制功能。 辨相電路模塊 分辨三相電源相序在電氣設(shè)備中是一項(xiàng)十分重要的工作 . 在風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、電力調(diào)速、電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行、電焊設(shè)備及軍用電源等場合中常常用到 . 市場上許多傳統(tǒng)產(chǎn)品的鑒相裝置為體積大、成本高、工作不靈敏、不易推廣的鑒相電路 . 如電磁繼電器式分辨電路 , 其電路復(fù)雜、可靠性差 。使用自耦變壓器分辨電路 , 自然體積大、成本高 . 也有使用單 片機(jī)系統(tǒng)來控制 . 這在技術(shù)上太浪費(fèi) , 且不易維護(hù)、推廣 為了讓單片機(jī)辨別電動(dòng)機(jī)的正傳還是反轉(zhuǎn)，此處用到了辨相電路來辨別電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行方向。其電路原理圖 所示 本設(shè)計(jì) 將三相電機(jī)轉(zhuǎn)子的 A,B,C 相的位置信號(hào)分別接入辨相電路的 相連接， 矢量 Uab 處于正半周期時(shí)，矢量 Ubc 才能導(dǎo)通，由于在矢量 Uab 的正半周期矢量 Ubc 在兩個(gè)對稱晶體管 中的 導(dǎo)通時(shí)間不一樣，導(dǎo)致兩電容 c9,c10 充電后之間存在電壓差，電壓差通過有源放大器作用產(chǎn)生相應(yīng)信號(hào)傳給單片機(jī)判別電機(jī)的運(yùn)行方向。矢量 Ubc 滯后矢量 Uab 時(shí) xy處為低電位。超前時(shí) xy 處為高電位。所以可以根據(jù) xy 處的高低電平判斷 電機(jī)的轉(zhuǎn)向問題。 西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 本設(shè)計(jì)中 xy 處的信號(hào)與單片機(jī) 相連接。 圖 逆變電路原理圖 霍爾位置傳感器模塊 轉(zhuǎn)子位置傳感器是永磁無刷直流電機(jī)的關(guān)鍵部件。它對電機(jī)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行檢測，其輸出信號(hào)經(jīng)過邏輯變換后 去控制開關(guān)管的通斷，使電機(jī)定子各相繞組按順序?qū)ǎＷC電機(jī)連續(xù)工作。轉(zhuǎn)子位置傳感器也由定、轉(zhuǎn)子組成，其轉(zhuǎn)子與電機(jī)本體同軸，以跟蹤電機(jī)轉(zhuǎn)子的位置；其定子固定于電機(jī)本體定子或端蓋上，以感應(yīng)和輸出轉(zhuǎn)子位置信號(hào) 霍爾元件式位置傳感器是磁敏式位置傳感器的一種。它是一種半導(dǎo)體器件，是利用霍爾效應(yīng)制成的。當(dāng)霍爾元件按要求通以電流并置于外磁場中，即輸出霍爾電勢信號(hào)，當(dāng)其不受外磁場作用時(shí)，其輸出端無信號(hào)。用霍爾元件作轉(zhuǎn)子位置傳感器通常有兩種方式。第一種方式是將霍爾元件粘貼于電機(jī)端蓋內(nèi)表面，靠近霍爾元件并與 之有一小間隙處，安裝 在 與電機(jī)軸同軸的永磁體對于兩相導(dǎo)通星形三相六狀態(tài)無刷直流電機(jī)，三個(gè)霍爾元件在空間彼此相隔 120176。電角度，永磁體的極弧寬度為 180176。電角度。這樣，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，三個(gè)霍爾元件便交替輸出三個(gè)寬度為 180176。電角、相位互差 120176。電角的矩形波信號(hào)。 第二種方式是直接將霍爾元件敷貼在定子電樞鐵心氣隙表面或繞組端部緊靠鐵心處，利用電機(jī)轉(zhuǎn)子上的永磁體主極作為傳感器的永磁體，根據(jù)霍爾元件的輸出信號(hào)即可判斷轉(zhuǎn)子磁極位置，將信號(hào)放大處理后便可驅(qū)動(dòng)逆變器工作。 霍爾元件式位置傳感器結(jié)構(gòu)簡單、體積小、價(jià)格低、可靠，但對工作溫度有一定要求，同時(shí)霍爾元件應(yīng)靠近傳感器的永磁體，否則輸出信號(hào)電平太低，不能正常工作。因此，在對性能和環(huán)境要求不是很高的永磁無刷直流電機(jī)應(yīng)用場合大量使用霍爾元件式位置傳感器。 Q92 N 9 3 0 AQ 1 02 N 9 3 0 A542312U ? AL M 3 3 9 AR 2 0R E SR 2 1R E SR 1 7R E SR 1 8R E SR 1 5R E SR 1 6R E SR 2 2R E SR 2 3R E SR 1 9R E SC?C A PD 1 2D I O D ED 1 3D I O D ED 1 0D I O D ED 1 4D I O D ED 1 1D I O D EC 1 0E L E C T R O 2C9E L E C T R O 2VCCVCCHBHCHAHBXY西安工業(yè)大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 本設(shè)計(jì)采用第一種方式，購買現(xiàn)成的霍爾位置傳感器及與單片機(jī)的接口電路。其原理圖如圖 圖 霍爾傳感電路接線圖 當(dāng)霍爾傳感器用作無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)子位置信息檢測裝置時(shí)，將其安放在電機(jī)定子的適當(dāng)位置，霍爾器件的輸出與控制部分相連。當(dāng)無刷直流電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子經(jīng)過霍爾器件附近時(shí)，永磁轉(zhuǎn)子的磁場令霍爾器件輸出一個(gè)電壓信號(hào)，該信號(hào)被送到 控制部分，由控制部分發(fā)出信號(hào)使得定子繞組供電電路導(dǎo)通，給相應(yīng)的定子繞組供電，從而產(chǎn)生和轉(zhuǎn)子磁場極性相同的磁場，推斥轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)轉(zhuǎn)子到下一位置時(shí)，前一位置的霍爾器件停止工作，下一位置的霍爾器件輸出電壓信號(hào)，控制部分使得對應(yīng) 定子繞組通電，產(chǎn)生推斥場使轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)，如此循環(huán)，維持電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)W1V2U3H14H25H36三相電機(jī)插槽C o m p o n e n t _ 1A2B3C5H16H27H38V C C1G N D5霍爾