【正文】 圖31 單片機模塊圖 單片機的選用及功能介紹MCS51系列單片機是美國INTEL公司在1980年推出的8位單片微型計算機。其典型產(chǎn)品有8038051和8751三種機型，除片內(nèi)程序存儲器的容量不同外，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與引腳完全相同。在此我們選用了較為常用的8051芯片。：MCS51系列單片機由微處理器、存儲器、定時器/計數(shù)器、串行和并行的I/O接口、中斷系統(tǒng)合振蕩器構(gòu)成?！?；～，提供高位地址；～，產(chǎn)生片選信號；引腳ALE接地址鎖存器74LS378158279和SA4828的使能端；EA/VPP端因不訪問片內(nèi)存儲器而接地；XX2接6MHz的晶振；RESET端接重啟電路。 MCS51芯片引腳示意圖 片外存儲器功能簡介片外存儲器擴展包括程序存儲器（ROM）擴展和數(shù)據(jù)存儲器（RAM）擴展。MCS51系列單片機具有64KB的程序存儲空間，其中8058071片內(nèi)有4KB的程序存儲器，8031片內(nèi)無程序存儲器。當(dāng)采用8058071型單片機而程序超過4KB，或采用8031單片機時，就需對程序存儲器進行外部擴展。：指令EPROMP0口ALEP2口 數(shù)據(jù)輸出鎖存器數(shù)據(jù)輸入 外部程序存儲器擴展原理圖外部程序存儲器可選用EPROM、EPROM、PAGED EPROM和KEPROM等。紫外線擦除電可編程只讀存儲器EPROM，典型產(chǎn)品有Intel公司的系列芯片2716（2K8位）、2732A（4K8位）、2764A（8K8位）、27128A（16K8位）、27256（32K8位）和27512（64K8位）等，在這些芯片上均設(shè)有一個玻璃口，在紫外線下照射20分鐘左右，存儲中的各位信息均變?yōu)?。以后通過編程器可將這些程序固化到這些芯片中。Intel 2764是8K8位的EPROM，單一+5V供電，最大工作電流為140mA，維持電流60 mA，其24腳的管腳及原理框圖見圖26。由于片內(nèi)編程所需要的高壓脈沖產(chǎn)生電路，因此無需外加編程電源和寫入脈沖。8031單片機內(nèi)部僅有128個字節(jié)RAM存儲器，而CPU對內(nèi)部的RAM具有豐富的操作指令。如在實時數(shù)據(jù)采集和處理時，僅靠內(nèi)部的RAM是遠遠不夠的，因此必須擴展外部數(shù)據(jù)存儲器。常用的數(shù)據(jù)存儲器有靜態(tài)RAM和動態(tài)RAM兩種。以下為靜態(tài)RAM與MCS51的接口：D～D地址 RAMP0口ALEP2口鎖存器譯 碼 外部數(shù)據(jù)存儲器的擴展原理圖8031單片機應(yīng)用系統(tǒng)中，靜態(tài)RAM最為常用，因為這種這種存儲器無需考慮刷新問題。但是與動態(tài)RAM相比，需要消耗較大的功率，價格也較高。下面對本文中所涉及的6264為例，介紹靜態(tài)RAM的擴展。6264是8K 8位的靜態(tài)隨機存儲芯片，采用CMOS工藝制造，單一+5V供電，額定功率200mW，典型存儲時間200ns，為28線雙列直插式封裝。6264的A～A這13條地址線與鎖存器的輸出及P2口對應(yīng)線相連，6264的D～D這8條數(shù)據(jù)線與8031的P0口對應(yīng)相連，6264的和與8031的和對應(yīng)，CS接高電平。按照這種片選方式，6264的8KB地址范圍不唯一，6000H～7FFFH是一種地址范圍。當(dāng)向該片6000H單元寫有個數(shù)據(jù)DATA時，可用如下指令：MOV A，DATAMOV DPTA，6000HMOVX @DPTR，A從7FFFH單元讀一個數(shù)據(jù)時，可用如下指令：MOV DPTR，7FFFHMOVX A，@DPTR上面討論的是8031擴展一片EPROM或RAM的方法。在實際應(yīng)用中，可能需要擴展多片EPROM或RAM。本次設(shè)計要擴展8K8位的EPROM和8K8位的RAM各3片。當(dāng)CPU通過指令MOVC A，@A+DPTR發(fā)出讀EPROM操作時，PP0發(fā)出的地址信號應(yīng)能選擇其中一片的一個存儲單元，即8片2764不應(yīng)該同時被選中，這就是所謂的片選。我們采用了地址法譯碼，譯碼芯片為2片74LS138?？偣部商峁?6個片選信號。 顯示部分設(shè)計顯示設(shè)備有CRT、LCD、LED等，我們選用的是功能簡單的LED數(shù)碼管顯示器。LED顯示器由7條發(fā)光二極管組成顯示字段，有的還帶有小數(shù)點dp。將7段發(fā)光二極管陰極連在一起，稱為共陰接法，當(dāng)某個字段的陽極為高電平時，對應(yīng)的字段就點亮。如下圖所示點亮LED顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種方法。所謂靜態(tài)顯示，就是顯示某一字符時，相應(yīng)的發(fā)光二極管恒定的導(dǎo)通或截止，這種方式，每一顯示位都需要一個8位輸出口控制，占有硬件較多，一般僅用于顯示器位數(shù)較少的場合。 數(shù)碼管的引腳示意圖所謂動態(tài)顯示，就是一位一位地輪流點亮各位顯示器。對每一位顯示器而言，每隔一段時間點亮一次。顯示位的亮度顯示位的亮度跟導(dǎo)通電流有關(guān)，也和點亮?xí)r間和間隔時間的比例有關(guān)。動態(tài)顯示器因為其成本較低，多數(shù)顯示撕常常采用。為了顯示字符，要為LED顯示器提供顯示段碼（或稱字形代碼），組成一個“8”字形的7段，再加上一個小數(shù)點位，共計8段，因此提供LED顯示器的顯示段碼為一個字節(jié)。： 段碼位DDDDDDD顯示位dpgfedcbaLED要正常工作需要通過I/O接口芯片8155與8051相連。8155芯片內(nèi)具有256個字節(jié)的RAM，兩個8位、一個6位的可編程I/O和一個14位計數(shù)器，與MCS51接口簡單，是單片機應(yīng)用系統(tǒng)中使用最廣泛的芯片。 8155的邏輯結(jié)構(gòu)圖和引腳示意圖在8155內(nèi)部具有：（1）256字節(jié)的靜態(tài)RAM，存取時間為400ns。（2）三個通用的輸入/輸出口。（3）一個14位的可編程定時/計數(shù)器。（4）地址鎖存器及多路轉(zhuǎn)換的地址和數(shù)據(jù)總線。（5）單一+5V電源，40腳雙列直插式封裝。8155可以和MCS51直接相連，見附圖所示。8155的RAM和各端口地址如下：RAM的地址：000H～00FFH命令口：0200HA口：0201HB口：0202HC口：0203H定時器低位：0204H定時器高位：0205H6位LED顯示器和8155的接口邏輯見附錄圖所示。設(shè)8051RAM中有6個顯示緩沖單元79H～7EH，分別存放6位顯示器的顯示數(shù)據(jù)。8155的A口掃描輸出總有一位為高電平，8155的B口輸出相應(yīng)位的顯示數(shù)據(jù)的段數(shù)據(jù)，使每一位顯示出一個字符，其余位為暗，依次改變A口輸出的餓高電平位及B口輸出對應(yīng)的段數(shù)據(jù)，6位顯示器就顯示出緩沖器的顯示字符。程序清單如下：DIR： MOV R0，79H ；顯示緩沖區(qū)首址送R0MOV R3，01H ；使顯示器最右邊位亮MOV A，R3LD0： MOV DPTR，0101H ；掃描值送入PA口MOVX @DPTR，AINC DPTR ；指向PB口MOV A，@R0 ；取顯示數(shù)據(jù)MOV A，12H ；加上偏移量MOVX A，@A+PC ；取出字形MOVX @DPTR，A ；送出顯示ACALL DL1 ；延時INC R0 ；緩沖區(qū)地址加1MOV A，R3 ；JB ，LD1 ；掃到第6個顯示位了嗎？RL A ；沒有，R3左環(huán)移一位，掃描下一個顯示位MOV R3，AAJMP LD0LD1： RETDSEG： DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH ；顯示段碼表DSEG1： DB 7DH，07H，7FH，6FH，77H，7CHDSEG2： DB 39H，5EH，79H，71H，73H，3EHDSEG3： DB 31H，61H，1CH，23H，40H，03HDSEG4： DB 18H，00H，00H，00HDL1： MOV R7，02H ；延時子程序DL： MOV R6，0FFHDL6：DJNZ R6，DL6 DJNZ R7，DL RET 鍵盤部分設(shè)計鍵盤共設(shè)有32個鍵，由4條行線8條列線組成開關(guān)矩陣。對于開關(guān)矩陣的接法大多數(shù)單片機的入門教科書上大多是采用8155作為鍵盤I/O的接口芯片，但8155芯片不具備中斷請求輸出端，于是不得不采用鍵盤掃描程序不斷的檢測是否有按鍵被使用，這樣就給單片機造成了很大的運算負擔(dān)，運算量較大時有可能造成系統(tǒng)無法響應(yīng)，所以我們在這里選用了專門用于鍵盤連接的8279芯片。： 8279的引腳示意圖 8279采用單一＋5V電源供電，40腳封裝。 DB0～DB7:雙向數(shù)據(jù)總線，用來傳送8279與CPU之間的數(shù)據(jù)和命令。 CLK:時鐘輸入線，用以產(chǎn)生內(nèi)部定時的時鐘脈沖。 RESET:復(fù)位輸入線，8279復(fù)位后被置為字符顯示左端輸入，二鍵閉鎖的觸點回彈型式，程序時鐘前置分頻器被置為31,RESET信號為高電平有效。 CS:片選輸入線，低電平有效，單片機在CS端為低時可以對8279讀/寫操作。 A0:緩沖器低位地址，當(dāng)A0為高電平時，表示數(shù)據(jù)總線上為命令或狀態(tài)， 當(dāng)為低電平時，表示數(shù)據(jù)總線上為命令或狀態(tài)，當(dāng)為低電平時，表示數(shù)據(jù)總線上為數(shù)據(jù)。 RD:讀信號輸入線，低電平有效，將緩沖器讀出，數(shù)據(jù)送往外部總線。WR:寫信號輸入線，低電平有效，將緩立器讀出,將數(shù)據(jù)從外部數(shù)據(jù)總線寫入8279的緩沖器。IRQ:中斷請求輸出線，高電平有效，在鍵盤工作方式下，當(dāng)FIFO/傳感器RAM中有數(shù)據(jù)時，此中斷線變?yōu)楦唠娖剑贔IFO/傳感器RAM每次讀出時，中斷線就下降為低電平，若在RAM中還有信息，則此線重又變?yōu)楦唠娖健Ｔ趥鞲衅鞴ぷ鞣绞街校?每當(dāng)探測到傳感器信號變化時，中斷線就變?yōu)楦唠娖?。SL0～SL3:掃描線，用來掃描按鍵開關(guān)，傳感器陣列和顯示數(shù)字， 這些可被編程或被譯碼。RL0～RL7:回送線，經(jīng)過按鍵或傳感器開關(guān)與掃描線聯(lián)接， 這些回送線內(nèi)部設(shè)置有上拉電路，使之保持為高電平，只有當(dāng)一個按閉合時，對應(yīng)的返回線變?yōu)榈碗娖剑粺o按鍵閉合時，均保持高電平。SHIFT:換位功能，當(dāng)有開關(guān)閉合時被拉為低電平，沒有按下SHIFT開關(guān)時，SHIFT輸入端保持高電平，在鍵盤掃描方式中，按鍵一閉合，按鍵位置和換位輸入狀態(tài)一起被存貯起來。CNTL/STB:當(dāng)CNTL/STB開關(guān)閉合時將其拉到低電平，否則始終保持高電平， 對于鍵盤輸入方式，此線用作控制輸入端，當(dāng)鍵被按下時，按鍵位置就和控制輸入狀態(tài)一起被存貯起來，在選通輸入方式中，作選通用，把數(shù)據(jù)存入FIFO RAM中。OUTA3～OUTA0及OUTB3～OUTB0:顯示輸出A口及B口，這兩個口是164切換的數(shù)字顯示。這兩個端口可被獨立控制，也可看成一個8位端口。BD:空格顯示,此輸出端信號用于在數(shù)字轉(zhuǎn)換時將顯示空格或者用顯示空格命令控制其顯示空格字符。VCC:＋5V電源輸入線。VSS:地線輸入線。 交流異步電動機變頻調(diào)速系統(tǒng)交流異步電動機因為結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、價格便宜、維護方便的特點，在生產(chǎn)和生活中得到廣泛應(yīng)用。與其他種類電動機相比，交流異步電動機的市場占有量始終第一位。然而，長期以來，交流異步電動機的調(diào)速始終是一個不好解決的難題。直到20世紀70年代，由于計算機的產(chǎn)生，以及近20年來新型快速的電力電子原件的出現(xiàn)，才使得交流異步電動機調(diào)速成為可能，并得到迅速的普及。目前，交流異步電動機調(diào)速系統(tǒng)已廣泛用于數(shù)控機床、風(fēng)機、泵類、傳帶機、給料系統(tǒng)、空調(diào)器等設(shè)備的動力源或運動源，并起到節(jié)約電能、提高設(shè)備自動化、提高產(chǎn)品產(chǎn)量和質(zhì)量的良好效果。因此，交流異步電動機調(diào)速技術(shù)是現(xiàn)代自動控制專業(yè)技術(shù)人員必須要掌握的知識?，F(xiàn)代流行的交流異步電動機調(diào)速控制方法是變頻變壓法（VVVF）。這種調(diào)速方法的原理比較簡單，而且有20多年比較成熟的發(fā)展經(jīng)驗，因此應(yīng)用得較多，市場上也有較多的相關(guān)產(chǎn)品。 交流異步電動機變頻調(diào)速原理根據(jù)電機學(xué)理論，交流異步電動機的轉(zhuǎn)速可由式()表示： ………………………………………………()式中: n電動機轉(zhuǎn)速 p電動機磁極對數(shù) f電源頻率 s轉(zhuǎn)差率由上式可知，影響電動機轉(zhuǎn)速的因素有：電動機的磁極對數(shù)p、轉(zhuǎn)差率s和電源頻率f。其中，改變電源頻率來實現(xiàn)交流異步電動機調(diào)速的方法效果最理想，這就是所謂變頻調(diào)速。變頻調(diào)速實質(zhì)上是向交流異步電動機提供一個頻率可控的電源。能實現(xiàn)這一功能的裝置稱為變頻器。變頻器由兩部分組成：主電路和控制電路，其中主電路通常采用交直交方式，即先將交流電轉(zhuǎn)變成直流電（整流、濾波），再將直流電轉(zhuǎn)變成頻率可調(diào)的矩形波交流電（逆變）。，它是變頻器常用的最基本的格式。 電壓型交直交變頻調(diào)速主田路（1）.主電路中各元件的功能主電路中各元件的功能如下。交直電路整流管D1～D6組成三相整流橋，對三相交流電進行全波整流。整流后的直流電壓U= x 380V = 513V濾波電容Cr濾除整流后的電壓波紋，并在負載變化時保持電壓平穩(wěn)。當(dāng)變頻器通電時，瞬時沖擊電流較大，為了保護電路元件，加限流電阻Ra。延時一段時間后，通過控制電路使開關(guān)JK閉合