【導讀】和人們的日常生活。無論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、國防、醫(yī)療衛(wèi)生、交通運輸和辦公設(shè)備中，還是在日常生活的家用電器和消費電子產(chǎn)品中，都大量使用著各種各樣的電動機。能、較大的起動轉(zhuǎn)矩和過載能力強等許多優(yōu)點，因此在許多行業(yè)中仍有應(yīng)用。對電動機進行啟動、制動和加減速控制。設(shè)計中采用了單片機AT89C51與三相橋式全。控整流電路配合的控制方法來控制直流電動機的轉(zhuǎn)速。通過鍵盤鍵入轉(zhuǎn)速的初始值，構(gòu)成反饋環(huán)，從而構(gòu)成一臺直流電機雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。流調(diào)節(jié)器，最后由單片機計算觸發(fā)時間來控制晶閘管的導通，從而來實現(xiàn)可控整流。

　　

【正文】 數(shù)據(jù)口 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù)口 3 VO 液晶顯示器對比度調(diào)整端 11 D4 數(shù)據(jù)口 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端 (H/L) 12 D5 數(shù)據(jù)口 5 R/W 讀 /寫選擇端 (H/L) 13 D6 數(shù)據(jù)口 6 E 使能信號 14 D7 數(shù)據(jù)口 7 D0 數(shù)據(jù)口 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù)口 16 BLK 背光源負極 LCD 1602的性能指標 LCD1602 可顯示兩行，每行 16 個字符，不能顯示漢字，內(nèi)置含 128 個字符的ASCII 字符集字庫，只有并行接口，無串行接口。這種 1602 字符型 LCD 通常有 14條引腳線或 16 條引腳線的 LCD，多出來的 2 條線是背光電源線。 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號等點陣式 LCD，目前常用 161， 162， 202 和 402 行等的模塊。 1602 字符型 LCD 的 主要技術(shù)參數(shù)為： （ 1） 顯示容量： 162 個字符； （ 2） 芯片工作電壓： ~； （ 3） 工作電流 2mA() 不包括背光電流； （ 4） 模塊最佳工作電壓： 5V； （ 5） 字符尺寸： (WH)mm。 1602 字符型 LCD 的 基本操作時序： 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 讀狀態(tài) 輸入： RS=L， R/W=H， E=H 輸出： D0~D7=狀態(tài)字 讀數(shù)據(jù) 輸入： RS=H， R/W=H， E=H 輸出：無 寫指令 輸入： RS=L， R/W=L， D0~D7=指令碼， E=高脈沖 輸出： D0~D7=數(shù)據(jù) 寫指令 輸入： RS=H， R/W=L， D0~D7=數(shù)據(jù)， E=高脈沖 輸出：無 液晶顯示模塊是一個慢顯示器件，所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認模塊的忙標志為低電平，表示不忙，否則此指令失效。要顯示字符時要先輸入顯示字符地址，也就是告訴模塊在哪里顯示字符。液晶顯示模塊有 80 個字節(jié)的顯示緩沖區(qū)，分兩行，地址分別為 00H～ 27H， 40H～ 67H，它們實際顯示位置的排列順序跟 LCD的型號有關(guān)， LCD1602 的顯示地址與實際顯示位置的關(guān)系如圖 。 00 01 02 03 04 05 06 07 08 09 0A 0B 0C 0D 0E 0F 10 … 27 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 4A 4B 4C 4D 4E 4F 50 … 67 圖 LCD1602的顯示地址與實際顯示位置的關(guān)系 當向圖中的 00~0F、 40~4F 地址中任一處寫入顯示數(shù)據(jù)時，液晶都可立即顯示出來，當寫入到 10~27 或 50~67 地址處時，必須通過移屏指令將它們移入可顯示區(qū)域方可顯示正常 [6]。 LCD1602與單片機的連接 1602 液晶顯示模塊可以和單片機 AT89C51 直接接口， RS、 R/W 和 E 分別接單片機 、 和 ， D0~D7 接單片機 ~， VO 口接一個滑動電阻用于手動調(diào)節(jié)液晶顯示器的對比度， VSS 和 BLK 都接地， VDD 接電源來給液晶供電，而BLA 接 +5V使背光亮，也可以在中間加一個滑動變阻器來調(diào)節(jié)背光的亮度， 1602與單片機的連接如圖 所示。 LCD 16 字 2 行 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 圖 LCD1602與單片機的硬件連接 報警電路 報警電路的作用是在出現(xiàn)異常情況時及時地提醒工作人員盡快采取措施，減少危險避免災(zāi)難性后果的出現(xiàn)。因此，在設(shè)計報警電路時，應(yīng)該讓它的報警行為能夠迅速被人察覺，以進一步采取相應(yīng)措施，避免或減少危害帶來的損失。 電機的轉(zhuǎn)速被測速發(fā)電機被采集，測速發(fā)電機會將此時的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換成電壓值，該電壓值經(jīng)過匹配后送入 A/D 轉(zhuǎn)換器。經(jīng)過轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)送入單片機進行處理，單片機按照編制好的程序進行處理，如果確實此時的轉(zhuǎn)速超過了人們憑借經(jīng)驗設(shè)定的閾值，單片機將通過指令使得揚聲器產(chǎn)生報警信號。如圖 。 圖 報 警電路 + 5 V12345678910111213141516U4L C D 1 6 0 2B0B1B2B3B4B5B6B7 B0B1B2B3B4B5B6B7R5C0C1C2C0C1C2R610K+ 5 VP 1 . 01P 1 . 12P 1 . 23P 1 . 34P 1 . 45P 1 . 5 /M O S I6P 1 . 6 /M I S O7P 1 . 7 /S C K8R E S E T9P 3 . 0 /R X D10P 3 . 1 /T X D11P 3 . 2 /I N T 012P 3 . 3 /I N T 113P 3 . 4 /T 014P 3 . 5 /T 115P 3 . 6 /W R16P 3 . 7 /R D17X T A L 218X T A L 119G N D20P 2 . 021P 2 . 122P 2 . 223P 2 . 324P 2 . 425P 2 . 526P 2 . 627P 2 . 728P S E N29A L E / P R O G30E A /V P P31P 0 . 732P 0 . 633P 0 . 534P 0 . 435P 0 . 336P 0 . 237P 0 . 138P 0 . 039V C C40A T 8 9 C 5 1U1A T 8 9 C 5 1R 174 .7 kN P NV C CP 1. 6 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 A/D轉(zhuǎn)換電路 經(jīng)過 電流互感器和測速發(fā)電機 轉(zhuǎn)換后的輸出電壓值不能直接送入單片機中進行處理還必須在它們之間增加 A/D 轉(zhuǎn)換裝置。 A/D 轉(zhuǎn)換電路種類很多，在選擇模 /數(shù)轉(zhuǎn)換器時，主要考慮以下的一些技術(shù)指標：轉(zhuǎn)換時間和轉(zhuǎn)換頻率、量化誤差與分辨率、轉(zhuǎn)換精度、接口形式等。目前，較為流行的 AD 轉(zhuǎn)換器件有很多都采用了串行接口，這使得這類芯片與單片機的硬件連接非常簡單，而軟件編程相對要復雜一些，本次設(shè)計采用 TI 公司的 TLC1543。 TLC1543 是由 TI 公司開發(fā)的開關(guān)電容式 AD 轉(zhuǎn)換器，該芯片具有如下的一些特點： 10 位精度、 11 通道、三種內(nèi)建的自測模式、提供 EOC（轉(zhuǎn)換完成）信號等。該芯片與單片機的接口采用串行接口方式，引線很少，與單片機連接簡單。 TLC1543 的引腳功能如下： （ 1） A0~A10 是 11 路輸入； （ 2） Vcc 和 GND 分別是電源引腳； （ 3） REF+和 REF分別是參考電源的正負引腳，使用時一般將 REF接到系統(tǒng)的地，達到一點接地的要求，以減少干擾； （ 4） CS 為片選端，如不需選片，可直接接地； （ 5） I/O Clock 是芯片的時鐘端； （ 6） Address 是地址選擇端； （ 7） Data Out 是數(shù)據(jù)輸出端； （ 8） EOC 用于指示一次 AD 轉(zhuǎn)換已完成， CPU 可以讀取數(shù)據(jù)，該引腳是低電平有效，可將該引腳接入一個普通的 I/O 引腳， CPU 通過查詢該引腳的狀態(tài)來了解當前的狀態(tài)，甚至該引腳也可以不接，在 CPU 向 TLC1543 發(fā)出轉(zhuǎn)換命令后，過一段固定的時間去讀取數(shù)據(jù)即可。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊硬件連接如圖 [5]。 圖 TLC1543硬件連接圖 A01A12A23A34A45A56A67A78A89G N D10A911A 1012R E F +13R E F 14CS15O U T16A N D17I /C L O C K18E O C19V C C20U3T L C 15 431234J1V C C1234J2P 1. 7R5 10KP 1. 6R6 10KP 1. 5V C CP 1. 4V C CP 1. 3V C C 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 三相全控整流電路 整流電路就是把交流電能轉(zhuǎn)換為直流電能的電路。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。它在直流電動機的調(diào)速、發(fā)電機的勵磁調(diào)節(jié)、電解、電鍍等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成。 20 世紀70 年代以后，主電路多用硅整流二極管和晶閘管組成。濾波器接在主電路與負載之間，用于濾除脈動直流電壓中的交流成分。變壓器設(shè)置與否視具體情況而定。變壓器的作用是實現(xiàn)交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網(wǎng)與整流電路之間的電隔離（可減小電網(wǎng)與電路間的電干擾和故障影響）。整流電路的種類有很多，有半波 整流電路、單相橋式半控整流電路、單相橋式全控整流電路、三相橋式半控整流電路、三相橋式全控整流電路等。本設(shè)計采用的是三相全控整流電路 [3]。 主電路的設(shè)計 其原理圖如圖 所示。 圖 三相橋式全控整 流 電路原理圖 習慣將其中陰極連接在一起的 3 個晶閘管（ VT VT VT 5）稱為共陰極組；陽極連接在一起的 3 個晶閘管（ VT VT VT 2）稱為共陽極組。此外，習慣上希望晶閘管按從 1 至 6 的順序?qū)?，為此將晶閘管按圖示的順序編號，即共陰極組中與 a、 b、 c 三相電源相接的 3 個晶閘管分別為 VT VT VT5， 共陽極組中與 a、b、 c 三相電源相接的 3 個晶閘管分別為 VT VT VT2。從后面的分析可知，按此編號，晶閘管的導通順序為 VT1－ VT2－ VT 3－ VT 4－ VT5－ VT6。 整流電路的負載為帶反電動勢的阻感負載。假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極管，這種情況也就相當于晶閘管觸發(fā)角 α=0176。時的情況。此時，對于共陰極組的 3 個晶閘V T 1 V T 3 V T 5aV T 4bV T 6cV T 2TnL = ∞Ud10220VME = 60v 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 管，陽極所接交流電壓值最高的一個導通。而對于共陽極組的 3 個晶閘管，則是陰極所接交流電壓值最低（或者說負得最多）的一個導通。這樣，任意時刻共陽極組和共陰極 組中各有 1 個晶閘管處于導通狀態(tài)，施加于負載上的電壓為某一線電壓。此時電路工作波形如圖 所示。 圖 反電動勢 α=0o時波形 α=0176。時，各晶閘管均在自然換相點處換相。由圖中變壓器二繞組相電壓與線電壓波形的對應(yīng)關(guān)系看出，各自然換相點既是相電壓的交點，同時也是線電壓的交點。在分析 Ud 的波形時，既可從相電壓波形分析，也可以從線電壓波形分析。從相電壓波形看，以變壓器二次側(cè)的中點 n 為參考點，共陰極組晶閘管導通時，整流輸出電壓 Ud 1為相電壓在正半周的包絡(luò)線；共陽極組導通時，整流輸出電壓 Ud 2為相電壓在負半周的包絡(luò)線，總的整流輸出電壓 Ud = Ud 1－ Ud 2是兩條包絡(luò)線間的差值，將其對應(yīng)到線電壓波形上，即為線電壓在正半周的包絡(luò)線。 直接從線電壓波形看，由于共陰極組中處于通態(tài)的晶閘管對應(yīng)的最大（正得最多）的相電壓，而共陽極組中處于通態(tài)的晶閘管對應(yīng)的是最?。ㄘ摰米疃啵┑南嚯妷海敵稣麟妷?Ud 為這兩個相電壓相減，是線電壓中最大的一個，因此輸出整流電壓 Ud 波形為線電壓在正半周的包絡(luò)線。 由于負載端接得有電感且電感的阻值趨于無窮大，電感對電流變化有抗拒作用。流過電感器件的電流變化時，在其兩端產(chǎn)生感應(yīng)電動勢 Li，它的極性事阻止電流變化的。當電流增加時，它的極性阻止電流增加，當電流減小時，它的極性反過來阻止電流減小。電感的這種作用使得電流波形變得平直，電感無窮大時趨于一條平直的直線。 圖 3 .12 給出了 α=30176。時的波形。從 ωt1角開始把一個周期等分為 6 段，每段為60176。與 α＝ 0176。時的情況相比，一周期中 Ud 波形仍由 6 段線電壓構(gòu)成，每一段導通晶閘管的編號等仍符合 上面得出 的規(guī)律。區(qū)別在于，晶閘管起始導 通時刻推遲了 30176。, 本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 21 組成 Ud 的每一段線電壓因此推遲 30176。