【正文】 上電延時電路采用 RC振蕩器方式工作。另外，核心 模塊還帶有兩種特殊的延時電路：上電延時和起振延時電路。另外，還有兩個重要的專門用途；當設置在同步計數(shù)方式下， TMR1 可與捕捉 /比較 /脈寬調制CCP 模塊配合實現(xiàn)脈寬調制輸出功能。他們都具有不同位寬的可編程定時器，出 TMR2 以外都可作為計數(shù)器使用。另外， RB端口的高 4 位具有特殊的電平變化中斷功能，為實時監(jiān)控提供了很 大方便。大多數(shù)引腳除了基本 I/O 功能外，還配置有其他特殊功能，例如模擬量輸入通道，串 /并行通信線和 MPLAB— ICD 專用控制線等。 （ 3）文件選擇寄存器 FSR：是與 INDF 完成間接尋址的專用主題寄存器，用于存放間接地址，即預先將要訪問單元的地址存入該寄存器。另外，狀態(tài)寄存器還包括數(shù)據(jù)寄存器區(qū)域的選擇信息（ IRP、 RP1 和 RP0）。在運算前， W 可以暫存準備參加運算的一個操作數(shù)（成為源操作數(shù)）； （ 2）狀態(tài)寄存器 STATUS：反映最近一次算術 邏輯運算結果的狀態(tài)特征，如是否產(chǎn)生進位、借位、結果是否為零等，共涉及 3個標志位（ Z、 DC 和 C）。而執(zhí)行的結果可以送入工作寄存器 W或返回數(shù)據(jù)總線（進入特定外圍模塊或給定的數(shù)據(jù)寄存器單元），同時會將運算結果的狀態(tài)送入STATUS 狀態(tài)寄存器。 8 時基發(fā)生器 基本功能區(qū)域 專用功能區(qū)域 蘭州理工大學畢業(yè)設計 23 圖 單片機的功能框圖 算和邏輯運算。 14 368179。完成數(shù)據(jù)存取功能， PIC單片機指令集沒有提供現(xiàn)成的機器指令，而必須采用特殊的程序段。 8 位 E2PROM 數(shù)據(jù)存儲器模塊。當采用直接尋址時， RAM地址的形成采用 7加 2模式，即 7位數(shù)據(jù)來源于指令操作數(shù)， 2 位數(shù)據(jù)來源于 STATUS 狀態(tài)寄存器 RP RP0；而采用間接尋址時， RAM 地址的形成采用 8加 1模式，即 8 位數(shù)據(jù)來源于文件選擇寄存器 FSR， 1位數(shù)據(jù)來源于 STATUS 狀態(tài)寄存器 IRP 基本功能區(qū)域配置有地址和數(shù)據(jù)兩種復用器，是一種信號的選擇開關，可根據(jù)指令功能的不同而選擇其中的一個通路。 PIC16F877 共有 512 字節(jié)單元空間（包括無效的地址單元），即 000H~ 9條地址線，實現(xiàn) 512 個數(shù)據(jù)存儲器單元地址的有效選擇。 2） 數(shù)據(jù)存儲區(qū)域 PIC16F877 單片機數(shù)據(jù)存儲器主要包括特殊功能寄存器和通用寄存器兩部分，用于存取 CPU 在執(zhí)行程序過程中產(chǎn)生的中間數(shù)據(jù)或預置的參數(shù)。如果操作數(shù)為地址，則進入地址復用器；如果 操作數(shù)為數(shù)據(jù)，則進入數(shù)據(jù)復用器。堆棧是一個獨立的存儲區(qū)域，在子程序或中斷服務程序執(zhí)行完后，再恢復斷點地址，使主程序得以繼續(xù)執(zhí)行。如果遇到調用子程序或系統(tǒng)發(fā)生事件中斷時，都將把當前程序斷點處的地址送入8級179。 14位程序單元空間，即 0000H~1FFFH，由程序計數(shù)器提供 13 條地址線進行單元選擇，每個單元寬 14 位，能夠存放一條 PIC單片機系統(tǒng)指令。 1： PIC16F877 單片機的基本功能模塊 PIC16F877 單片機的基本功能區(qū)域的主要功能模塊包括以下 7部分 1） 程序存儲器區(qū)域 PIC16F877 單片機帶有 Flash 程序存儲器結構，主要存放由用戶預先編制好的程序和一些固定不變的數(shù)據(jù)。 PIC16F877 單片機簡介 PIC16F877 單片機的內部結構 PIC16F877 單片機的功能框圖如圖 所示。 另外，在交通領域中，汽車、火車、飛機、航天器等均有單片機的廣泛應用。 5： 家用電器 家用電器是單片機的又一重要領域，前景十分廣闊。在這類系統(tǒng)中，采用單片機作為分布式系統(tǒng)的前端模塊。典型應用如電動機轉速控制、溫度控制、自動生產(chǎn)線等。電流、電壓、溫度、液位、流量等物理量參數(shù)的采集和控制均可以利用單片機方便地實現(xiàn)。典型產(chǎn)品如機器人、數(shù)控機床、自動包裝機、點鈔機、醫(yī)療設備、打印機、傳真機、復印機等。 2： 機電一體化產(chǎn)品 機電一體化產(chǎn)品是集機械技術、微電子技術、自動化技術和計算機技術于一體， 具有智能化特征的各種機電產(chǎn)品。概要地分成以下幾個方面： 1： 智能儀器儀表 單片機用于各種儀器儀表，一方面提高了儀器儀表的使用功能和精度，使儀器儀表智能花，同時還簡化了儀器儀表的硬件結構，從而可以方便地完成各種儀器儀表產(chǎn)品的升級換代。此外還有 MOTOROLA 公司的產(chǎn)品，日本幾大公司的專用單片機，在一定時期內，這種情形將得以延續(xù)，將不存在某個單片機一統(tǒng) 天下的壟斷局面，走的是依存互補，相輔相成，共同發(fā)展的道路。所以 C8051 為核心的單片機占據(jù)了半壁江山。現(xiàn)在的許多單片機都具有多種封裝形式，其中 SMD(表面封裝 )越來越受歡迎，使得由單片機構成的系統(tǒng)正朝微型化方向發(fā)展。甚至單片機廠商還可以根據(jù)用戶的要求量身定做，制造出具有自己特色的單片機芯片。所以這種工藝將是今后一段時期單片機發(fā)展的主要途徑。 像 80C51 就采用了 HMOS(即高密度金屬氧化物半導體工藝 )和CHMOS(互補高密度金屬氧化物半導體工藝 )。因此，“微控制器”的稱謂更能反應單片機的本質。 近年來，許多半導體廠商以 MCS51 系列單片機的 8051 為內核，將許多測控系統(tǒng)中的接口技術、可靠性技術及先進的存儲器技術和工藝技術集成到單片機中，生產(chǎn)出了多種功能強大、使用靈活的新一代 80C51 系列單片機。尋址范圍最大為 64K。 三、微控制器化階段 1982 年， Intel 公司推出 MCS96 系列單片機。 此階段的主要特點是：結構體系完善，性能已大大提高，面向控制的特點進一步突出。該系列單片機在芯片內集成有： 8位 CPU、 4K字節(jié)程序存儲器（ ROM）、 128位字節(jié)數(shù)據(jù)存儲器（ RAM）、 4 個 8 位并行接口、1個全雙工串行接口和 2個 16位定時 /計數(shù)器。 此階段的主要特點是：在單個芯片內完成了 CPU、存儲器、 I/O 接口、定時 /計數(shù)器、中斷系統(tǒng)、時鐘等部件的集成，但存儲器的容量較小，尋址范圍?。ú淮笥?4K），無串行接口，指令系統(tǒng)功能不強?？v橫整個單片機技術發(fā)展過程，可以分為以下三個主要過程： 一、單芯片微機形成過程 1976 年， Intel 公司推出了 MCS48 系列單片機。 最后，在邏輯控制環(huán)節(jié)的兩個輸出信號 blfU 和 blrU 之間必須有互相連鎖的保護，絕不允許出現(xiàn)兩組脈沖同時開放的狀態(tài)。 從發(fā)出切換指令到真正封鎖掉原來工作的那組晶閘管之間應該留出來的一段等待時間，叫做封鎖延時。因此，在 *iU 改變極性以后，還需等到電流真正到零時，再發(fā)出“零電流檢測”信號 0iU ，才能發(fā)出正、反組切換的指令，這就是邏輯控制環(huán)節(jié)的第二個輸入信號。 *iU 極性的變化只是邏輯切換的必要條件，還不是充分的條件。 ASR 的輸出信號 ?????指揮邏輯控制環(huán)節(jié)的切換動作，反轉運行和正轉制動都需要電機產(chǎn)生負的轉矩；反之，正轉運行和反轉制動都需要電機產(chǎn)生正的轉矩， *iU 的極性恰好反映了電機電磁轉矩方向的變化。在任何情況下，兩個信號必須是相反的， 決不允許兩組晶閘管同時開放脈沖，以確保主電路沒有出現(xiàn)環(huán)流的可能。為了保證不出現(xiàn)環(huán)流，設置了無環(huán)流邏輯控制環(huán)節(jié) DLC，這是系統(tǒng)中的關鍵環(huán)節(jié)，它按照系統(tǒng)的工作狀態(tài)指揮正、反組的自動切換。這個作用對系統(tǒng)的可靠運行來說是十分重要的。 2）對負載變化起抗擾作用 3）其輸出限幅值決定電動機允許的最大電流 2：電流調節(jié)器的作用 1）作為內環(huán)的調節(jié)器，在轉速外環(huán)的調節(jié)過程中，它的作用是使電流緊緊跟隨其給定電壓 *iU 變化 2）對電網(wǎng)電壓的波動起及時抗擾的作用 3）在轉速動態(tài)過程中，保證獲得電動機允許的最大電流，從而加快動態(tài)過程 4）當電動機過載甚至堵轉時，限制電樞電流的最大值，起快速的自我保護作用。因此，在雙閉環(huán)系統(tǒng)中，由電網(wǎng)電壓波動引起的轉速變化會比單閉環(huán)系統(tǒng)小得多。負載擾動能夠比較快的反映到被調量 n上，從而得到調節(jié)，而電網(wǎng)電壓擾動的作用點離被調量稍遠，調節(jié)作用受到延滯，因此單閉環(huán)調節(jié)系統(tǒng)抑制電壓擾動的性能要差一些 。 2：抗電網(wǎng)電壓擾動 就單閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性而言，系統(tǒng)對他們的抗擾效果是一樣的。在設備允許條件下實現(xiàn)最短時間的控制稱作 “時間最優(yōu)控制”，對于電力拖動系統(tǒng)，在電動機允許過載能力限制下的恒流起動，就是時間最優(yōu)控制。轉速略有超調一般是容許的，對于完全不允許超調的情況，應采用其他控制方法來抑制超調。 2）轉速超調。 綜上所述，雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的起動過程有以下三個特點： 1）飽和非線性控制。如果調節(jié)器參數(shù)整定的不夠好，也會有一段振蕩過程。直到 =d dLII時，轉矩 =eLTT，則 =0dndt ,轉速 n 才能達到峰值。轉速超調后， ASR 輸入偏差電壓變負，使它開始退飽和狀態(tài)，*iU 和 dI 很快下降。當 ACR 采用 PI調節(jié)器時，要使其輸出量按線性增長，其輸入偏差電 壓 *=i imU U U? 必須維持一定的恒值，也就是說 ， dI 應略低于 dmI 第Ⅲ階段（ t2 以后）是轉速調節(jié)階段。與此同時，電動機的反電動勢 E也按線性增長，對電流調節(jié)系統(tǒng)來說， E是一個線性漸增的擾動量。 第Ⅱ階段（ t1～ t2）是恒流升速階段，是起動過程中的主要階段。直到 d dmII? ， *i imUU? ，電流調節(jié)器很快就壓制了 dI 的增長，標志著這一階段的結束。當 d dLII? 后，電動機開始起動。 第Ⅰ階段（ 0～ t1）是電流上升階段。 鑒于這一特點，雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算與單閉環(huán)有靜差系統(tǒng)完全不同，而是和無靜差系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)計算相似，即根據(jù)各調節(jié)器的給定與反饋值計算有關的反饋系數(shù) 轉速反饋系數(shù) *max= nmUn? (326) 電流反饋系數(shù) *= imdmUI? (327) 兩個給定電壓的最大值 *nmU 和 *imU 由設計者選定，受運算放大器允許輸入電壓和穩(wěn)壓電源的限制。 P 調節(jié)器的輸出量總蘭州理工大學畢業(yè)設計 15 是正比于其輸出量，而 PI調節(jié)器則不然，其輸出量在動態(tài)過程中決定于輸出量的積分，到達穩(wěn)態(tài)時，輸入為零，輸出的穩(wěn)態(tài)值與輸入無關，而是由它后面環(huán)節(jié)的需要決定的。這樣的靜特性顯然比帶電流截止負反饋的單閉環(huán)系統(tǒng)靜特性好 各變量的穩(wěn)定工作點和穩(wěn)態(tài)參數(shù)計算 雙閉環(huán)調速系統(tǒng)在穩(wěn)態(tài)工作中，當兩個調節(jié)器都不飽 和時，各變量之間 有下列關系 * 0==nnU U n n??? (323) * =i i d dLU U I I???? (324) *0 ++= = =d e d e n d Lc s s sU C n I R C U I RU K K K?(325) 上述關系表明，在穩(wěn)態(tài)工作點上，轉速 n 是由給定電壓 *nU 決定的， ASR 的輸出量 *iU是由負載電流 dLI 決定的，而控制電壓 cU 的大小則同時取決于 n 和 dI ，或者說，同時取決于 *iU 和 dLI 。當負載電流達到 dmI 時，對應于轉速調節(jié)器的飽和輸出 *imU ,這時，電流調節(jié)器起主要調節(jié)作用，系統(tǒng)表現(xiàn)為電流無靜差，得到過電流的自動保護。這樣的下垂特性只適合于 0nn＜ 的情況，因為 0nn＞ 如果 ,則 *nnUU＞ ， ASR 將退出飽和狀態(tài)。穩(wěn)態(tài)時 *==imd dmUII?.其中，最大電流 dmI 是由設計者選定的，取決于電動機的容許過載能力和拖動系統(tǒng)允許的最大加速度。 2：轉速調節(jié)器飽和 這時， ASR輸出達到限幅值 ??????? ，轉速外環(huán)呈開環(huán)狀態(tài)，轉速的變化對系統(tǒng)不再產(chǎn)生影響。這就是說， CA段特性從理想空載狀態(tài)的 =dI 0 一直延續(xù)到 =d dmII，而 dmI 一般都是大于額定電流 dNI 的。 1：轉速調節(jié)器不飽和 這時，兩個調節(jié)器都不飽和，穩(wěn)態(tài)時，它們的輸入偏差電壓都是零，因此* 0nnU U n n??? ? ?(321) *i i dU U I??? (322) 由第一個關系式可得 *0nUnn?? n 0n A ASR ACR UPE M TG 蘭州理工大學畢業(yè)設計 14 B O dNI dmI dI 圖 雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的靜特性 從而得到如圖所示靜特性的 CA 段。 轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)的靜特性 在正常運行時，電流調節(jié)器是不會達到飽和狀態(tài)的。這就形成了轉速、電流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)。把轉速調節(jié)器的輸出 當作 電流調節(jié)器的輸入，再用電流調節(jié)器的輸出去控制電力電子變換器 UPE。 轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的組成及其靜特性 轉速、電流雙閉環(huán)直流調速系統(tǒng)的組成 為了實現(xiàn)轉速和電流兩種負反饋分別起作用，可在系統(tǒng)中設置兩個調節(jié)器，分別調節(jié)轉速和電流，即分別引入轉速負反饋和電流負反饋。pK 可以計算實際的靜差率。39。 min／ r）； maxn —— 電動機調壓時的最高轉速（ r／ min）； max*U —— 相應的最高給定電壓（ V）； 電流截止環(huán)節(jié)的參數(shù)很容易根據(jù)其電路和截止電流 Idcr 計算出， PI 調節(jié)器的參數(shù)pK 和 t可按動態(tài)校正的要求計算。帶 PI 調節(jié)器的單環(huán) 無靜差調速系統(tǒng)的靜態(tài)結構圖如圖 。 單環(huán)無靜差調速系統(tǒng) 前面的轉速負反饋單閉環(huán)調速系統(tǒng)總 有 靜差是因為電壓放大器為比例放大器，如果選用