【導(dǎo)讀】旋轉(zhuǎn)門增強了抗風(fēng)性，減少了空調(diào)能源消耗，是隔離氣流和節(jié)能的最佳選擇。要求內(nèi)容準(zhǔn)確，敘述清晰流暢，圖文詳盡。2)單片機選型及其開發(fā)工具的簡介；3)系統(tǒng)的控制方案設(shè)計說明；4)相關(guān)的電路原理電路圖；6)設(shè)計難點和遺留問題；7)設(shè)計課題相關(guān)的英文資料原文和譯文。1)畢業(yè)設(shè)計說明書電子文檔；北京航空航天大學(xué)出版社，2021. 2．王建校，楊建國，寧改娣，危建國，51系列單片機及程序設(shè)計。3．李光飛，51系列單片機設(shè)計實例。饋和采樣電路組成。紅外檢測開關(guān)對人體進(jìn)行檢測，將檢測信號送入單片機，單片機對。發(fā)生電路產(chǎn)生PWM波，控制IGBT及其驅(qū)動電路，從而實現(xiàn)對旋轉(zhuǎn)門的控制。序和看門狗程序等組成。主程序?qū)﹂_關(guān)信號進(jìn)行掃描，確定控制方向，同時檢測電流，進(jìn)行過流保護，反饋速度通過PID控制后輸出PWM控制量。速,采用PID進(jìn)行控制，PID是過程控制中應(yīng)用最為廣泛的一種控制形式。

　　

【正文】 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3 口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持 RST 腳兩個機器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時， ALE 端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的 1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時 目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個 ALE 脈沖。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH 地址上置 0。此時， ALE 只有在執(zhí)行 MOVX， MOVC指令是 ALE 才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài) ALE禁止，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次 /PSEN 有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的 /PSEN 信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng) /EA 保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（ 0000HFFFFH），不管 是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式 1 時， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在 FLASH 編程期間，此引腳也用于施加 12V 編程電源（ VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。 紅外感應(yīng)開關(guān) 圖 紅外感應(yīng)開關(guān)實物圖 16 功能特點 1）全自動感應(yīng) : 人進(jìn)入其感應(yīng)范圍則立即有輸出 (集電極開路輸出 )， 人離開感應(yīng)范圍則延時關(guān)閉輸出。 2）兩種觸發(fā)方式：（可選擇） :即感應(yīng)輸出后，延時時間段一結(jié)束，輸出將自動關(guān)閉。 發(fā)方式：即感應(yīng)輸出后，在延時時間段內(nèi)，如果有人體在其感應(yīng)范圍活動，其輸出將一直保持，直到人離開后才延時關(guān)閉（感應(yīng)模塊檢測到人體的每一次活動后會自動順延一個延時時間段，并且以最后一次活動的時間為延時時間的起始點）。 3）具有感應(yīng)封鎖時間 (默認(rèn)設(shè)置 :無封鎖時間 )：感應(yīng)模塊每一次感應(yīng)輸出，待延時時間一結(jié)束（輸出關(guān)閉），可以緊跟著設(shè)置一個封鎖時間段，在此時間段內(nèi)感應(yīng)器不接受任何感應(yīng)信號。此功能可以實現(xiàn) “ 感應(yīng)輸出時間 ” 和 “ 封鎖時間 ” 兩者的間隔工作，可應(yīng)用于間隔探測產(chǎn)品；同時此功能可有效抑制負(fù)載切換過程中產(chǎn)生的 各種干擾。 (此時間可設(shè)置在零點幾秒 — 幾十秒鐘 )。 4）工作電壓： DC5V。 5）微功耗 :靜態(tài)電流 50 微安，特別適合干電池供電的電器產(chǎn)品。 6）尺寸小，便于安裝在各類設(shè)備當(dāng)中 使用說明 ，在此期間模塊會間隔地動作 03 次，一分鐘后進(jìn)入待機狀態(tài)。 ，以免引進(jìn)干擾信號產(chǎn)生誤動作；使用環(huán)境盡量避免流動的風(fēng)，風(fēng)也會對感應(yīng)器造成干擾 ，探頭的窗口為長方形，雙元（ A 元 B 元）位 于較長方向的兩端，當(dāng)人體從左到右或從右到左走過時 ,紅外光譜到達(dá)雙元的時間、距離有差值，差值越大，感應(yīng)越靈敏，當(dāng)人體從正面走向探頭或從上到下或從下到上方向走過時，雙元檢測不到紅外光譜距離的變化，無差值，因此感應(yīng)不靈敏或不工作；所以安裝感應(yīng)器時應(yīng)使探頭雙元的方向與人體活動最多的方向盡量相平行，保證人體經(jīng)過時先后被探頭雙元所感應(yīng)。為了增加感應(yīng)角度范圍，本模塊采用圓形透鏡，也使得探頭四面都感應(yīng)，但左右兩側(cè)仍然比上下兩個方向感應(yīng)范圍大、靈敏度強，安裝時仍須盡量按以上要求。 接線圖如圖 23 所示： 圖 紅外 感應(yīng)開關(guān)接線圖 17 技術(shù)參數(shù) 1）工作電壓： DC 5V； 2）靜態(tài)功耗： 50 微安 ； 3）繼電器輸出： DC 5V(輸入電源的再輸出 , 觸點容量 10A 以內(nèi) )； 4）延時時間： 秒 ； 5）封鎖時間： 秒 ； 6）觸發(fā)方式： L 不可重復(fù)觸發(fā)； H 可重復(fù)觸發(fā) (默認(rèn)狀態(tài) )； 7）感應(yīng)范圍 (環(huán)境溫度 25℃ )： 140 度 。距離 35 米 ； 8）透鏡尺寸 (直徑 )： (默認(rèn) )； 9）工作溫度： 20℃ +70℃ 。 PWM信號產(chǎn)生電路 產(chǎn)生 PWM 信號方案很多，下面就兩種方案進(jìn)行探討 。 方案一：單片機直接產(chǎn)生 PWM 信號。這種方法可驅(qū)動電機，但是當(dāng)單片機接收到相應(yīng)的檢測信號時，要處理中斷口的信息， PWM 信號處于停發(fā)狀態(tài)，不利于電機的準(zhǔn)確控制。 方案二：數(shù)控電位器結(jié)合 NE555 多諧振蕩器輸出 PWM 信號。由于單片機運行速度很快，單片機的調(diào)速過程不會對電機的速度構(gòu)成影響。 我們通單片機控制數(shù)控電位器來調(diào)整 NE555 多諧振蕩器的輸出方波的占空比。 X9313 是固態(tài)非易失性電位器，其內(nèi)部是一個包含有 31 個電阻單元的電阻陣列，在每個單元端點之間都 有可以被滑動單元訪問的抽頭點?；瑒訂卧奈恢糜?CS ， U/D和 INC 三個輸入端控制?；瑒佣说奈恢每梢源鎯υ谝粋€非易失性存儲器中，因此在下一次通電工作時可以被重新調(diào)用。 X9313 的分辨率等于最大的電阻值被 31 除。本方案中采用 X9313W(10kΩ )的每個抽頭間的阻值為 323Ω 。如圖 24 所示： 圖 PWM 信號產(chǎn)生電路 在上述電路原理圖中，設(shè) VH 和 VW 之間的阻值為 RA,VL 和 VW 之間的阻值為RB,則 PWM 信號的占空比為 VL VW VH C1 VO VCC CS U/D INC X9313 4 8 7 NE 6 555 3 2 5 1 5 1 6 2 接 單 片 機 C2 18 AABR=T R +RtD ? 充 () 調(diào)節(jié) INC ，可以使 RA 在 0Ω ~10kΩ 之間變化（小的接觸誤差可以忽略），即 D 在0~100%之間變化。 PWM 的頻率由電容的充電和放電時間決定，其充電時間為 T1=RAC1Ln2 () 放電時間為 T2= RBC1Ln2 () 故 PWM 的頻率為 f=1/T= 1/ (T1+T2) = 1/ (RA+ RB) C1Ln2 () 電路中， RA+ RB=10kΩ , C1取 F,因此 PWM 的頻率為 。 [10] 直流電機的驅(qū)動 本設(shè)計采用經(jīng)典 H 橋驅(qū)動直流電機，由于供電電壓為 220V，所以開 關(guān)器件需采用耐高壓元件，這里使用 大功率全橋變換的功率元件 IGBT。 IGBT 是絕緣柵雙極可關(guān)斷晶體管，它集 MOSFET 的快速開關(guān)和 GTR 的通電能力強的優(yōu)點既具有 MOSFET 的輸入阻抗高、速度快、熱穩(wěn)定性好和驅(qū)動電路簡單的特點，又具有 GTR 的通態(tài)電壓低、耐高壓和承受大電流的特點，故在電氣傳動、直流架線電機車斬波調(diào)速、逆變器和不停電電源等諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。然而，要很好使用 IGBT，必須根據(jù)它的特點設(shè)計合理的、保護措施齊全的驅(qū)動電路進(jìn)行控制 ， 否則很容易造成IGBT 的損壞。 IGBT 驅(qū)動器的基本要 求 IGBT 是一壓控器件。它所需的驅(qū)動電流與驅(qū)動功率非常小，可直接與模擬或數(shù)字功能塊相接，不需加任何附加接口電路而且轉(zhuǎn)換功率也大大提高。 IGBT 的導(dǎo)通與關(guān)斷是由柵極電壓 UGE 來控制的。當(dāng) UGE 大于開啟電壓 UGE(th)時。 IGBT 導(dǎo)通。當(dāng)柵極和發(fā)射極間施加反向或不加信號時。使得 IGBT 關(guān)斷。 用 IGBT 作大功率全橋變換的功率元件時，由于工作在高速大功率開關(guān)狀態(tài)。要使它安全可靠地工作，設(shè)計好驅(qū)動電路是重要環(huán)節(jié)。一個理想的 IGBT 驅(qū)動器應(yīng)具有以下基本要求。 (1) 能提供適當(dāng)?shù)恼?、反向門極 電壓 為使 IGBT 穩(wěn)定工作，一般要求雙電源供電，所以驅(qū)動電路要求采用正反偏壓的兩電源形式。 IGBT 導(dǎo)通后的管壓降與所加?xùn)艠O電壓有關(guān)。當(dāng) UGE 增大時， IGBT 承受短路或過電流時間減小，對 IGBT 安全不利。一般選 UGE 要綜合考慮，選取 +12V 20V 為好。在 IGBT 關(guān)斷期間，由于電路中其他部分的工作會在柵極電路中產(chǎn)生一些高頻振蕩信號，這些信號輕則會使本該截止的 IGBT 處于微通狀態(tài)，增加管子的功耗。重則將使逆變電路處于短路直通狀態(tài)，因此恰好給應(yīng)處于截止?fàn)顟B(tài)的 IGBT 加一反向柵壓。一般選取 5V — +15V ，使 IGBT 在柵極出現(xiàn)開關(guān)噪聲時仍能可靠截止。 (2) 信號應(yīng)有足夠的功率 驅(qū)動電路輸入的信號作用于 IGBT 的柵極和射極之間。當(dāng) UGE 很小或為零時，IGBT 的 C 和 E 之間加很大的電壓時 IGBT 才能導(dǎo)通。這種硬開通會導(dǎo)致 IGBT 較大的開關(guān)損耗，影響 IGBT 的開關(guān)功率與輸出能力，因此，為使合格元件能正常工作，驅(qū) 19 動信號可以大于柵極規(guī)定的電壓、電流，并流 有一定的余量。 (3) 信號具有一定的前沿陡度和寬度 IGBT 的門源特性呈電容性，與開關(guān)速度有關(guān)，因此驅(qū)動器須具有足夠的瞬時電流的吞吐能力，才能使 IGBT 柵、射電壓建立或消失的足夠快，從而使開關(guān)損耗降較低的水平。 (4) 驅(qū)動電路必須與主電路隔離 在許多電路 (如橋式逆變器 ) 中的 IGBT 的工作電位差別很大，不允許控制電路與其直接耦合，為了保證驅(qū)動電路和主電路之間信號傳的暢通無阻，常采用光電耦合和變壓器耦合。 (5) 輸出與輸入必須有很好的跟隨性輸入、輸出信號傳輸無延時，一方 面減小系統(tǒng)的響應(yīng)滯后，另一方面能提高系統(tǒng)保護的快速性。 (6) 驅(qū)動電路簡單、成本低。 (7) 驅(qū)動電路自身應(yīng)有一定的保護功能。 IGBT 柵極驅(qū)動實用電路最好自身對 IGBT 具有保護功能，并有較強的抗干擾能力。在出現(xiàn)短路、過流的情況下，能迅速發(fā)出過流保護信號供控制電路進(jìn)行處理。 (8) 防止同一橋臂上的 IGBT 誤導(dǎo)通 IGBT 的驅(qū)動 EXB8..Series 集成芯片為日本富士公司推出的 IGBT 專用芯片，能驅(qū)動高達(dá)300A/1200V 的 IGBT。它具有隔離強度高、反應(yīng) 速度快、參數(shù)一致性好、具有防擎住效應(yīng)的緩關(guān)斷電路等優(yōu)點，并可以對 IGBT 實施過流保護。模塊內(nèi)功能較全，用 +20V 直流電源供電，能產(chǎn)生 +15V 開柵電壓和 5V 關(guān)柵電壓，內(nèi)裝 TLP550 高速光耦信號隔離電路。具有以下的特點： 1）不同的系列（標(biāo)準(zhǔn)系列可用于達(dá)到 10kHz 開關(guān)頻率工作的 IGBT，高速系列可用于達(dá)到 40kHz 開關(guān)頻率工作的 IGBT）。 2）內(nèi)置的光耦可隔離高達(dá) 2500V/min 的電壓。 3）單電源的供電電壓使其應(yīng)用起來更為方便。 4）內(nèi)置的過流保護功能使得 IGBT 能夠更加安全地工作。 5）具 有過流檢測輸出信號。 6）單列直插式封裝使得其具有高密度的安裝方式。 常用的 EXB8..Series 主要有：標(biāo)準(zhǔn)系列的 EXB850 和 EXB851，高速系列的 EXB840和 EXB841。其主要應(yīng)用場合如表 所示。 表 EXB8..Series 應(yīng)用 IGBT 600V IGBT 的驅(qū)動 1200V IGBT 的驅(qū)動 ? 150A ? 400 A ? 75A ? 300 A 標(biāo)準(zhǔn)系列 EXB850 EXB851 EXB850 EXB851 高速系列 EXB840 EXB841 EXB840 EXB841 注： 1）準(zhǔn)系列：驅(qū)動電路中的信號延遲 ≤ 4μ s 2）高速系列：驅(qū)動電路中的信號延遲 ≤ s 圖 中 給出了 EXB8..Series 的功能方框圖。 20 圖 EXB8..Series 的功能方框圖 表 給出了 EXB8..Series 的電氣特性 ： 表 EXB8..Series 的電氣特性 項目 符號 /單位 條件 額定參數(shù) EXB840 EXB841 EXB850 EXB851 最小值 典型值 最大值 最小值 典型值 最大值 導(dǎo)通時間 t/us VCC=20V I=5mA 過流保護電壓 u/V VCC=20V I=5mA 過流保護延遲 t/us VCC=20V I=5mA 10 10 反向偏置電源電壓 U/V VCC=20V I=5mA 5 5 表 給出了 EXB8..Series 工作時的推薦工作條件。 表 EXB8..Series 推薦工作條件 項目 符號 /單位 EXB840 EXB841 EXB850 EXB851 供電電壓 VCC/V 20177。 1 20177。 1 20177。 1 20177。 1 輸入電流 I