【正文】 區(qū)別在于，晶閘管起始導 通時刻推遲了 30176。時的波形。流過電感器件的電流變化時，在其兩端產(chǎn)生感應電動勢 Li，它的極性事阻止電流變化的。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。此時電路工作波形如圖 所示。時的情況。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。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。 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。 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。 TLC1543 是由 TI 公司開發(fā)的開關電容式 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。如圖 。 LCD 16 字 2 行 本科生畢業(yè)設計（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，減少危險避免災難性后果的出現(xiàn)。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。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。 第 15 腳： BLA 背光電源正極 (+5V)輸入引腳。 第 5 腳： RW 為讀寫信號線，高電平時進行讀操作，低電平時進行寫操作。 圖 LCD 1602顯示器正反面 LCD1602 引腳功能： 第 1 腳： VSS 為電源地，接 GND。它由若干個 5X7 或者 5X11 等 點陣 字符位組成，每個點陣字符位都可以顯示一個字符，每位之間有一個點距的間隔，每行之間也有間隔，起到了字符間距和行間距的作用，正因為如此所以它不能很好地顯示圖形（用自定義CGRAM，顯示效果也不好）。這兩種顯示器具有耗電省、配置靈活、線路簡單、安裝方便、耐振動、壽命長等優(yōu)點。 圖 CH451與單片機的連接 P 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 89C 51U1A T 89C 51S E G 018S E G 119S E G 220S E G 321S E G 422S E G 523S E G 624S E G 71D I G 014D I G 113D I G 212D I G 311D I G 410D I G 59D I G 68D I G 77V C C2G N D15D O U T3L O A D4D C L K6D I N5U2C H 451+ 5V 本科生畢業(yè)設計（論文） 13 （ 2） CH451 與矩陣鍵盤的連接 CH451 和矩陣鍵盤電路的連接如圖 所示。鍵盤掃描間隔，按鍵響應時間最大為 70 毫秒；數(shù)碼管閃爍顯示值 ；看門狗溢出范圍 300 到 930 毫秒，典型值為 550 毫秒 [6]。內(nèi)置時鐘振蕩電路，不需外接晶體或阻容振蕩。鍵盤中斷，低電平有效輸出。支持段電流上限調(diào)整，可以省去所有限流電阻?？蛇x數(shù)碼管的段與數(shù)據(jù)位相對應的不譯碼方式或者 BCD 譯碼方式。 CH451 內(nèi)置 RC 振蕩電路，可以直接動態(tài)驅(qū)動 8 位數(shù)碼管或者 64 位 LED，具有 BCD 譯碼或不譯碼功能，可實現(xiàn)數(shù)據(jù)的左移、右移、左循環(huán)、右循環(huán)、各數(shù)字獨立閃爍等控制功能。這種接口方式省去了顯示的掃描，而且電路大多也很簡單，通常在系統(tǒng)需要的按鍵較少時比較適用； 4． 采用帶 I2C 總線的鍵盤顯示芯片（如顯示用 SAA1066，鍵盤用 PCF8574），不過這種方式對于無 I2C 總線接口的 CPU來說，編程顯得有些不便； 5．采用串行接口的鍵盤顯示專用芯片，如 BC7280／ 8 HD727 CH451 等。 矩陣式按鍵適用于按鍵較多的場合，可以減少對 CPU的占用。 矩陣式按鍵也稱行列是按鍵， 矩陣式鍵盤中，行、列線分別連接到按鍵開關的兩端，行線通過上拉電阻接到 +5V上。每個獨立式按鍵單獨占有一跟 I/O 口線，每根 I/O 口線的工作狀態(tài)不會影響其他 I/O 口線的工作狀態(tài)，這是一種最簡單易懂的按鍵結構。手動復位 是 當按鍵按下時，電容兩端構成回路并放電，使 RST 端重新變?yōu)?高電平 ，按鍵抬起時電容又充電使 RST 變回 低電平 ，從而達到復位效果。 片外震蕩：外部時鐘脈沖接到 XTAL1 端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端， XTAL2則懸空。這個放大器與作為反饋元件的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構成自然震蕩器。 XTAL1：震蕩器反相放大器及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端。欲使中央處理器 僅訪問外部程序存儲器， EA 端必須保持低電平。此外，這個引腳會微弱拉高，單片機執(zhí)行外部程序時，應設置 ALE 無效。即使不訪問外部存儲器， ALE 以時鐘震蕩頻率的 1/16 輸出固定的正脈沖信號，因此它可對輸出時鐘或用于定時目的。 P3 口除作為一般的 I/O 口外，更重要的用途是它的第二功能，如表 所示： 表 P3口第二功能 P3 口還接收一些用于閃爍存儲器編程和程序校驗的控制信號。在訪問 8 位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器時， P2 口線上的內(nèi)容在整個運行期 間不變。 P2 口： P2 口是一個內(nèi)部帶有上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 的輸出緩沖級可驅(qū)動 4 個 TTL 電路。 P1 口： P1 口一個帶內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 的輸出緩沖級可驅(qū)動 4個 TTL 電路。作為輸出口時，每一個管腳都能夠驅(qū)動 8 個 TTL電路。閑散方式停止中央處理器的工作，能夠允許隨機存取數(shù)據(jù)存儲器、定時 /計數(shù)器、串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。和 128字節(jié)的存取數(shù)據(jù)存儲器（ RAM），這種器件采用 ATMEL 公司的高密度、不容易丟失存儲技術生產(chǎn)，并且能夠與 MCS51 系列的單片機兼容。 圖 系統(tǒng) 整體 結構圖 本控制系統(tǒng)的核心是數(shù)字控制器，選用 Atmel 公司生產(chǎn)的 AT89C51，與其它電路連接組成控制系統(tǒng)。把轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器的輸出當作電流調(diào)節(jié)器輸入，再用電流調(diào)節(jié)器的輸出去控制觸發(fā) 本科生畢業(yè)設計（論文） 6 器。 直流 PWM 調(diào)速系統(tǒng)作為一種新技術，發(fā)展迅速，應用日益廣泛，特別在中、小容量的系統(tǒng)中，已取代 VM 系統(tǒng)成為主要的直流調(diào)速方式。開關頻率高，電流容易連續(xù)，諧波少。 三種可控直流電源， VM 系統(tǒng)在上世紀 6070 年代得到廣泛應用，目前主要用于大容量系統(tǒng)。在控制作用的快速性上，交流機組是秒級，而晶閘管整流器是毫秒級，這將大大提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。這種控制系統(tǒng)有很多缺點，包括設備多、體積大、費用高、效率低和運行有噪聲等。為了提高產(chǎn)品質(zhì)量，增加產(chǎn)量，提高生產(chǎn)效率，越來越多的生產(chǎn)機械要求能實現(xiàn)轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)與相應的自動化控制，并且對電力傳動裝置的拖動性能要求也越來越高。 本科生畢業(yè)設計（論文） 4 第 2章 系統(tǒng)設計方案 概述 本次畢業(yè)設計的主要內(nèi)容是用單片機做控制器，完成對直流電動機控制系統(tǒng)的自動控制，系統(tǒng)采用單片機與三相 橋式 全控整流電 路配合的控制方法由單片機鍵盤輸入轉(zhuǎn)速設定值，該數(shù)值與數(shù)字測速裝置采樣的轉(zhuǎn)速值進行比較，得到一個差值，再經(jīng)過轉(zhuǎn)速環(huán)和電流環(huán)的 PI 調(diào)節(jié)控制程序運算，得到整流電路中可控硅對應的觸發(fā)時刻，輸出可變整流電壓。 數(shù)字化直流調(diào)速系統(tǒng)不斷推出，為工程應用提供了 優(yōu)越的條件。 電機調(diào)速系統(tǒng)采用微機實現(xiàn)數(shù)字化控制，是電氣傳動發(fā)展的主要方法之一。對于復雜的 電機控制，則要用微機控制電機的電壓、電流、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)角等等，使電機按給定的指令準確工作。此外，電力電子的發(fā)展，使得大功率電子器件的性能迅速提高。 早期直流傳動的控制器由模擬分離器件構成，由于模擬器件有其固有的缺點，如存在溫漂、零漂電壓，構成系統(tǒng)的器件較多，使得模擬直流傳動系統(tǒng)的控制精度及可靠性較低。從 20 世紀 60 年代第一代電力電子器件 晶閘管 (SCR)發(fā)明至今，已經(jīng)歷了第二代有自關斷能力的電力電子器 件GTR、 GTO、 MOSFET， 第三代復合場控器件 IGBT、 MCT 等，如今正蓬勃發(fā)展的第四代產(chǎn)品 功率集成電路 (PIC)。所以，全數(shù)字直流調(diào)速控制精度和可靠性比模擬直流調(diào)速系統(tǒng)大大提高。所以，今后一個階段在調(diào)速要求較高的場合，如軋鋼廠、海上鉆井平臺等，直流調(diào)速仍然處于主要地位。同時，控制電路已經(jīng)實現(xiàn)高集成化、小型化、高可靠性及低成本。在要求調(diào)速性能較高的場合，一般都采用直流電氣傳動。 PI control。 通過鍵盤鍵入轉(zhuǎn)速的初始值，液晶顯示屏作為實時監(jiān)控界面 顯示設定速度和實時速度 ， 由測速發(fā)電機和電流傳感器構成反饋環(huán)，從而 構成一臺直流電機雙閉環(huán)控制系統(tǒng)。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。電動機 有直流電動機和交流電動機，直流電動機發(fā)展的比較早，因其具有良好的調(diào)速性能、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)中仍有應用。 設計中采用 PI 調(diào)節(jié) ，在 PI 控制 系統(tǒng)中，速度目標值與速度反饋值比較，將誤差信號送到速度 調(diào)節(jié)器，速度 調(diào)節(jié)器的輸出與電流反饋值比較，將誤差信號送到電流調(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。 Dual closed loop control 本科生畢業(yè)設計（論文） III 目 錄 第 1章 緒 論 ................................................................................................................ 1 題目背景和意義 ................................................................................................. 1 國內(nèi)外研究發(fā)展現(xiàn)狀 ......................................................................................... 2 第 2章 系統(tǒng)設計方案 ............................................................