【正文】 可解得： 分頻系數(shù)變化范圍較大，需采用16位分頻器，所以可通過(guò)擴(kuò)展一片可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器8253來(lái)完成整數(shù)分頻。8253內(nèi)部有三個(gè)6位計(jì)數(shù)器，完全可滿足設(shè)計(jì)要求。由于Pf、Pv都不是一個(gè)純整數(shù)，為了保證系統(tǒng)的精度，可擴(kuò)展2片比例乘法器CD4527，用它進(jìn)行比例分頻。二進(jìn)制碼/方波信號(hào)變換器硬件連線圖如圖17所示。圖17 變換器硬件連接圖CD4527是BCD比例乘法器，其Q端輸出脈沖書(shū)具有如下關(guān)系 N0 = BCD輸入數(shù) * / 10如果輸入的BCD數(shù)為6，則每輸入10個(gè)時(shí)鐘脈沖，可在輸出端得到6個(gè)輸出脈沖。CD4527引腳如圖18所示各引腳功能如下：A、B、C、D： BCD數(shù)輸入端。輸入的BCD數(shù)決定芯片的乘法系數(shù)（分頻系數(shù)）。CP：時(shí)鐘脈沖輸入端。INHIN：時(shí)鐘CP禁止輸入端。INHIN為“0”，允許輸入，為“1”時(shí)禁止輸入。Cr：清零端，Cr為“0”時(shí)正常工作，為“1”時(shí)芯片清零。SET“9”：置9端，工作時(shí)接地。ST和CF：分別為選通端和級(jí)聯(lián)端。用于級(jí)聯(lián)。“9”O(jiān)UT：狀態(tài)“9”輸出端。 INHout：時(shí)鐘禁止輸出端，當(dāng)有脈沖輸出時(shí)，INHout輸出“1”電平。Q、Q/：脈沖輸出端。 采用一級(jí)CD4527，只能獲得小數(shù)點(diǎn)后一位的乘法系數(shù)，為了獲得小數(shù)點(diǎn)后兩位的乘法系數(shù)（），本系統(tǒng)中采用級(jí)聯(lián)的方法進(jìn)行加法運(yùn)算，對(duì)φ進(jìn)行兩位數(shù)的比例分頻，連接圖如圖所示。第一級(jí)CD4527輸出的脈沖數(shù)為。由于Q1與CF1連接，故Q1的輸出脈沖經(jīng)第二級(jí)CD4527直接從Q2輸出，脈沖不變。由于INHout1到CP1端第9個(gè)脈沖后才為“0”，即INHout2在φ第10個(gè)脈沖來(lái)時(shí)才為“0”，允許脈沖輸入，故100個(gè)φ脈沖中只從CP2端輸入10個(gè)，所以輸出脈沖數(shù)為，總的輸出脈沖數(shù)為：式中： A、B—比例分頻系數(shù)，分別對(duì)應(yīng)于1/10位和1/100位。圖18 CD4527引腳圖8253是可編程序定時(shí)/計(jì)數(shù)器，片內(nèi)具有3個(gè)獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器通道，每個(gè)通道有6種工作方式。關(guān)于8253引腳功能、工作方式等這里不再贅述。本系統(tǒng)中，設(shè)定0、2通道工作在方式3（方波信號(hào)發(fā)生器），用比例分頻的輸出分別作為0、1通道的計(jì)數(shù)時(shí)鐘信號(hào)，對(duì)進(jìn)行整數(shù)位分頻，產(chǎn)生FCT、VCT兩路時(shí)鐘信號(hào)。0、1通道的計(jì)數(shù)值即位整數(shù)分頻系數(shù)，由CPU通過(guò)執(zhí)行幾條輸出指令置入。2通道用來(lái)產(chǎn)生RCT、OCT時(shí)鐘信號(hào)RCT、OCT共用一路時(shí)鐘信號(hào)，且頻率固定。因取，則 。時(shí)鐘Φ的頻率為2MHz，故RCT可由時(shí)鐘Φ經(jīng)7分頻來(lái)獲得，故置通道計(jì)數(shù)值為7。 由于整數(shù)分頻和小數(shù)分頻分開(kāi)進(jìn)行，所以需將分頻系數(shù)分別分解為純整數(shù)和純小數(shù)兩部分，整數(shù)部分送8253的0、1通道作為計(jì)數(shù)值，小數(shù)部分送比例分頻器CD4527作為比例分頻系數(shù)。與關(guān)系如下： 對(duì)應(yīng)的一個(gè)值，有多組取值。考慮到由于硬件的限制，只能取小數(shù)點(diǎn)后兩位這一條件，與，與必定有一最佳組合?；谶@一想法，取使的絕對(duì)值趨于最小，且為偶數(shù)的一組值和使的絕對(duì)值也趨于最小，且為偶數(shù)的一組值為兩位純小數(shù)）。這種尋優(yōu)法的計(jì)算法的計(jì)算量工作量較大，難以實(shí)時(shí)完成。本系統(tǒng)中采用查表的方法獲得。用高級(jí)語(yǔ)言程序離線生成和兩個(gè)表格，存入內(nèi)存。系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，根據(jù)求得的頻率指令信號(hào)，查表獲得對(duì)應(yīng)的分頻系數(shù)，然后將它們送到相應(yīng)的比例分頻器和8253的0、1通道，8253的0、1通道便會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)頻率的方波信號(hào)輸出，這樣就完成了二進(jìn)制碼到方波信號(hào)的變換。比例乘法器CD4527不能直接與CPU連接，系統(tǒng)中可擴(kuò)展一片8255，用它作為二路比例乘法器與CPU的接口。8253定時(shí)/計(jì)數(shù)器則直接與CPU連接。 光電隔離及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)HEF4752輸出的PWM控制信號(hào)功率很小，無(wú)法直接驅(qū)動(dòng)GTR，要經(jīng)過(guò)脈沖功率放大才能驅(qū)動(dòng)GTR，脈沖功率放大電路選用模塊EX359。該模塊是一個(gè)帶有光隔離的功率放大電路，其電源電壓為12V，輸入信號(hào)，輸出電壓（對(duì)應(yīng)GTR導(dǎo)通）和2V（對(duì)應(yīng)GTR關(guān)斷），工作頻率為，可驅(qū)動(dòng)50A以下的逆變器，其內(nèi)部電路如圖19所示。圖19 EX359驅(qū)動(dòng)模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu) 故障檢測(cè)及保護(hù)電路設(shè)計(jì)故障檢測(cè)及保護(hù)電路如圖20所示，該電路采用電阻取樣的電壓、電流保護(hù)電路，通過(guò)調(diào)節(jié)電位器RPRP2來(lái)設(shè)定最大的允許電壓、電流值。電路中CC2接8255的C 口中的PCPC3，O端接HEF4752的L控制端。這樣保護(hù)電路可通過(guò)門(mén)1輸出控制信號(hào)的封鎖HEF4752輸出的PWM控制信號(hào)，斷開(kāi)主回路電源。AA2接8255的C 口中的PCPC5，通過(guò)PCPC5輸入故障信號(hào)，用以檢測(cè)故障類(lèi)型。圖20 過(guò)電流，過(guò)電壓保護(hù)電路 模擬量輸入通道的設(shè)計(jì)由于本次設(shè)計(jì)中選用的MCS51單片機(jī)沒(méi)有模數(shù)轉(zhuǎn)換器所以需要在外部電路中加上模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。經(jīng)過(guò)考慮選用的是ADC0808芯片。它能完成8路模擬量的轉(zhuǎn)換，為了削弱反饋信號(hào)中的交流分量，在需在反饋信號(hào)輸入前加一RC濾波電路，取，對(duì)應(yīng)的時(shí)間常數(shù)為。 系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì) 程序框圖及其介紹（1） 系統(tǒng)主程序主程序框圖如圖21所示。先進(jìn)行芯片初始化，然后，清系統(tǒng)工作區(qū)，開(kāi)放8051外部中斷，啟動(dòng)軟件定時(shí)器10ms(采樣周期)。所以，系統(tǒng)初始化完畢，進(jìn)入控制循環(huán)：顯示轉(zhuǎn)速→中斷服務(wù)（和運(yùn)算，查表求出）→可逆切換程序→輸出控制量→顯示轉(zhuǎn)速。 圖21 系統(tǒng)主程序框圖（2） 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序即為軟件定時(shí)器O的中斷服務(wù)程序，其程序框圖如圖22所示。在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序中，完成轉(zhuǎn)速、的采樣，進(jìn)行PI運(yùn)算，求出頻率指令信號(hào)，然后查表求得分頻系數(shù)。（3） 增量式PI運(yùn)算子程序增量式PI運(yùn)算子程序框圖如圖23所示，它包括按圖所示控制曲線計(jì)算轉(zhuǎn)差頻率增量, 由求出轉(zhuǎn)差頻率控制量，再由求出頻率指令信號(hào)。圖22 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序框圖（4） 可逆切換程序可逆切換程序由停車(chē)控制和可逆切換控制兩部分組成，其程序框圖如圖24所示。系統(tǒng)的停車(chē)與工作由工作/停車(chē)控制開(kāi)關(guān)控制，其開(kāi)關(guān)狀態(tài)由PC6輸入。在可逆切換程序中，先對(duì)PC6進(jìn)行判斷。若PC6 = 0，表示命令停車(chē)，這時(shí)接下來(lái)判斷轉(zhuǎn)速是否為0。若不為0，則經(jīng)PC2輸出“1”電平，使HEF4752的L端為0，封鎖其輸出信號(hào)，使逆變器輸出為0，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降。當(dāng)轉(zhuǎn)速已降到0時(shí)，經(jīng)PC3輸出“1”電平信號(hào)，切換主回路電源，然后顯示停車(chē)標(biāo)志“0000”。若PC6 = 1，則表示繼續(xù)工作，于是轉(zhuǎn)去檢測(cè)正/反開(kāi)關(guān)狀態(tài)，進(jìn)入可逆切換部分。電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)向由正/反控制開(kāi)關(guān)控制，其開(kāi)關(guān)狀態(tài)由PC7輸入?，F(xiàn)以正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)為例說(shuō) 圖23 增量式PI運(yùn)算子程序框圖明切換過(guò)程。當(dāng)正/反轉(zhuǎn)開(kāi)關(guān)由“正”轉(zhuǎn)到“反”時(shí)，PC7輸入0電平，表示反轉(zhuǎn)，接下來(lái)判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)向是正（CW = 1）還是反（CW = 0），若轉(zhuǎn)向?yàn)檎?，表示與給定轉(zhuǎn)向不一致，需進(jìn)行切換，于是經(jīng)PC2輸出1電平，使HEF4752的L端為0，封鎖其輸出信號(hào)，使逆變器輸出為0，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下降。然后判斷電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速是否為0。當(dāng)轉(zhuǎn)速未降到0時(shí)，不開(kāi)放L端，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速繼續(xù)下降。一旦轉(zhuǎn)速降到0，則經(jīng)PC1輸出0電平至CW端，經(jīng)PC2輸出0電平，開(kāi)放L端，于是HEF4752輸出相序?yàn)閁、W、V的PWM控制信號(hào)，逆變器重新開(kāi)始工作，輸出相序?yàn)閁、W、V，使電動(dòng)機(jī)反向啟動(dòng)，至此，切換過(guò)程結(jié)束。從反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)的切換過(guò)程與上述過(guò)程相仿，不再贅述。圖24 可逆切換程序（5）故障處理程序故障處理程序即為8051外部中斷服務(wù)程序，其程序框圖如圖25所示。圖25 故障處理程序 部分子程序?qū)τ?809的編程，采用軟件延時(shí)的方法 Main: MOV R1, DATA MOV DPTR, 7FF8H MOV R7, 08HLOOP: MOVX @DPTR, A MOV R6, 0AHDLAY: NOP NOP NOP DJNZ R6,DLAY MOVX A,@DPTR MOV @R1,A INC DPTRINC R1DJNZ R7,LOOP…………對(duì)于8253編程，計(jì)數(shù)器工作在方式3MOV DPTR, 7FFFHMOV A,0B6HMOVX @DPTR, AMOV DPTR, 7FFFHMOV A, 32HMOVX @DPTR, ACLR AMOVX @DPTR, A……………對(duì)于8255編程。工作在方式0，A口作為輸入，B，C口作為輸出 。MOV A,90HMOV DPTR,0FF7FHMOVX @DPTR, AMOV DPTR,0FF7CHMOVX A,@DPTRMOV DPTR,0FF7DHMOV A,DATA1MOVX @DPTR,0FF7EHMOV A,DATA2MOVX @DPT