【正文】 可解得： 分頻系數(shù)變化范圍較大，需采用16位分頻器，所以可通過擴(kuò)展一片可編程定時/計數(shù)器8253來完成整數(shù)分頻。8253內(nèi)部有三個6位計數(shù)器，完全可滿足設(shè)計要求。由于Pf、Pv都不是一個純整數(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個時鐘脈沖，可在輸出端得到6個輸出脈沖。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：時鐘脈沖輸入端。INHIN：時鐘CP禁止輸入端。INHIN為“0”，允許輸入，為“1”時禁止輸入。Cr：清零端，Cr為“0”時正常工作，為“1”時芯片清零。SET“9”：置9端，工作時接地。ST和CF：分別為選通端和級聯(lián)端。用于級聯(lián)?！?”O(jiān)UT：狀態(tài)“9”輸出端。 INHout：時鐘禁止輸出端，當(dāng)有脈沖輸出時，INHout輸出“1”電平。Q、Q/：脈沖輸出端。 采用一級CD4527，只能獲得小數(shù)點后一位的乘法系數(shù)，為了獲得小數(shù)點后兩位的乘法系數(shù)（），本系統(tǒng)中采用級聯(lián)的方法進(jìn)行加法運(yùn)算，對φ進(jìn)行兩位數(shù)的比例分頻，連接圖如圖所示。第一級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CD4527直接從Q2輸出，脈沖不變。由于INHout1到CP1端第9個脈沖后才為“0”，即INHout2在φ第10個脈沖來時才為“0”，允許脈沖輸入，故100個φ脈沖中只從CP2端輸入10個，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)，分別對應(yīng)于1/10位和1/100位。圖18 CD4527引腳圖8253是可編程序定時/計數(shù)器，片內(nèi)具有3個獨(dú)立的16位計數(shù)器通道，每個通道有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（方波信號發(fā)生器），用比例分頻的輸出分別作為0、1通道的計數(shù)時鐘信號，對進(jìn)行整數(shù)位分頻，產(chǎn)生FCT、VCT兩路時鐘信號。0、1通道的計數(shù)值即位整數(shù)分頻系數(shù)，由CPU通過執(zhí)行幾條輸出指令置入。2通道用來產(chǎn)生RCT、OCT時鐘信號RCT、OCT共用一路時鐘信號，且頻率固定。因取，則 。時鐘Φ的頻率為2MHz，故RCT可由時鐘Φ經(jīng)7分頻來獲得，故置通道計數(shù)值為7。 由于整數(shù)分頻和小數(shù)分頻分開進(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： 對應(yīng)的一個值，有多組取值?？紤]到由于硬件的限制，只能取小數(shù)點后兩位這一條件，與，與必定有一最佳組合?；谶@一想法，取使的絕對值趨于最小，且為偶數(shù)的一組值和使的絕對值也趨于最小，且為偶數(shù)的一組值為兩位純小數(shù)）。這種尋優(yōu)法的計算法的計算量工作量較大，難以實時完成。本系統(tǒng)中采用查表的方法獲得。用高級語言程序離線生成和兩個表格，存入內(nèi)存。系統(tǒng)運(yùn)行時，根據(jù)求得的頻率指令信號，查表獲得對應(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通道便會產(chǎn)生相應(yīng)頻率的方波信號輸出，這樣就完成了二進(jìn)制碼到方波信號的變換。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/計數(shù)器則直接與CPU連接。 光電隔離及驅(qū)動電路設(shè)計HEF4752輸出的PWM控制信號功率很小，無法直接驅(qū)動GTR，要經(jīng)過脈沖功率放大才能驅(qū)動GTR，脈沖功率放大電路選用模塊EX359。該模塊是一個帶有光隔離的功率放大電路，其電源電壓為12V，輸入信號，輸出電壓（對應(yīng)GTR導(dǎo)通）和2V（對應(yīng)GTR關(guān)斷），工作頻率為，可驅(qū)動50A以下的逆變器，其內(nèi)部電路如圖19所示。圖19 EX359驅(qū)動模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu) 故障檢測及保護(hù)電路設(shè)計故障檢測及保護(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，通過調(diào)節(jié)電位器RPRP2來設(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)電路可通過門1輸出控制信號的封鎖HEF4752輸出的PWM控制信號，斷開主回路電源。AA2接8255的C 口中的PCPC5，通過PCPC5輸入故障信號，用以檢測故障類型。圖20 過電流，過電壓保護(hù)電路 模擬量輸入通道的設(shè)計由于本次設(shè)計中選用的MCS51單片機(jī)沒有模數(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，為了削弱反饋信號中的交流分量，在需在反饋信號輸入前加一RC濾波電路，取，對應(yīng)的時間常數(shù)為。 系統(tǒng)軟件的設(shè)計 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)，開放8051外部中斷，啟動軟件定時器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，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。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)的停車與工作由工作/停車控制開關(guān)控制，其開關(guān)狀態(tài)由PC6輸入。在可逆切換程序中，先對PC6進(jìn)行判斷。若PC6 = 0，表示命令停車，這時接下來判斷轉(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，使逆變器輸出為0，電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降。當(dāng)轉(zhuǎn)速已降到0時，經(jīng)PC3輸出“1”電平信號，切換主回路電源，然后顯示停車標(biāo)志“0000”。若PC6 = 1，則表示繼續(xù)工作，于是轉(zhuǎn)去檢測正/反開關(guān)狀態(tài)，進(jìn)入可逆切換部分。電動機(jī)的轉(zhuǎn)向由正/反控制開關(guān)控制，其開關(guān)狀態(tài)由PC7輸入?，F(xiàn)以正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)為例說 圖23 增量式PI運(yùn)算子程序框圖明切換過程。當(dāng)正/反轉(zhuǎn)開關(guān)由“正”轉(zhuǎn)到“反”時，PC7輸入0電平，表示反轉(zhuǎn)，接下來判斷當(dāng)前轉(zhuǎn)向是正（CW = 1）還是反（CW = 0），若轉(zhuǎn)向為正，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，使逆變器輸出為0，電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降。然后判斷電動機(jī)轉(zhuǎn)速是否為0。當(dāng)轉(zhuǎn)速未降到0時，不開放L端，電動機(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，開放L端，于是HEF4752輸出相序為U、W、V的PWM控制信號，逆變器重新開始工作，輸出相序為U、W、V，使電動機(jī)反向啟動，至此，切換過程結(jié)束。從反轉(zhuǎn)到正轉(zhuǎn)的切換過程與上述過程相仿，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…………對于8253編程，計數(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