【正文】 感謝在大學(xué)學(xué)習(xí)期間與我一起度過(guò)的所有老師和同學(xué)們，這段難忘的時(shí)光是我一生的財(cái)富。最后，我要對(duì)四年來(lái)辛勤培養(yǎng)我的信息與電氣工程學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)和老師在此表示衷心的感謝，對(duì)評(píng)審本設(shè)計(jì)和參加同學(xué)答辯的老師表示誠(chéng)摯的敬意。最后在電路圖紙的繪制階段，我也學(xué)會(huì)了許多，能夠更加熟練的操作Protell 99，遇到困難時(shí)可以更加理智的去克服。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中我遇到了許多的困難，尤其是對(duì)設(shè)計(jì)參數(shù)的確定和時(shí)序的設(shè)計(jì)，郭老師給了我很大啟發(fā)和幫助。自做畢業(yè)設(shè)計(jì)以來(lái)，導(dǎo)師以淵博的學(xué)識(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)、求實(shí)的工作態(tài)度指導(dǎo)和幫助我完成設(shè)計(jì)，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，最讓我佩服的是郭老師對(duì)工作的態(tài)度和對(duì)學(xué)生的耐心以及對(duì)學(xué)識(shí)的一絲不茍，特別是郭老師一方面要完成繁重的教學(xué)任務(wù),一方面又不辭辛勞、細(xì)心指導(dǎo)我們。目前，電機(jī)車調(diào)速系統(tǒng)已經(jīng)在日常生活中應(yīng)用比較頻繁，但通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我還是學(xué)到和鞏固了很多以前沒掌握或粗淺了解的知識(shí)，使我對(duì)礦用電機(jī)車調(diào)速系統(tǒng)有了更深次的了解和掌握，并通過(guò)本次硬件的設(shè)計(jì)，相信能夠?yàn)槲乙院蟮墓ぷ魈峁┫喈?dāng)寶貴的經(jīng)驗(yàn)和基礎(chǔ)。由于時(shí)間和經(jīng)費(fèi)的限制，本次設(shè)計(jì)基本上完成了硬件部分的設(shè)計(jì)。本次完成的單片機(jī)控制PWM直流調(diào)速系統(tǒng)的設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)通過(guò)單片機(jī)AT89C51產(chǎn)生PWM信號(hào)對(duì)礦用電機(jī)車的控制。同時(shí)，通過(guò)此次畢業(yè)設(shè)計(jì)，培養(yǎng)了我分析和解決設(shè)計(jì)實(shí)際問題的能力。我深深的體會(huì)到，畢業(yè)設(shè)計(jì)不同于平時(shí)的作業(yè)，在設(shè)計(jì)中需要自己做出決策，即自己確定方案、選擇流程、查取資料、進(jìn)行過(guò)程和設(shè)備計(jì)算，并對(duì)自己的選擇做出論證和核算，經(jīng)過(guò)反復(fù)的分析比較，擇優(yōu)選定最理想的方案和合理的設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)使我充分認(rèn)識(shí)到生產(chǎn)的靈活性和多變性。 采用霍爾電流傳感器的檢測(cè)電路圖，R1取100 K；R2，R23，R4，R6，R7，R8取1 K；R5，R9取2 K即可實(shí)現(xiàn)四倍放大。對(duì)電流的檢測(cè)在本設(shè)計(jì)中采用霍爾傳感器(BHL)，霍爾傳感器是一、二 次側(cè)電路高度絕緣、帶寬從直流到100kHz、反應(yīng)時(shí)間小于1us的傳感器 。 速度檢測(cè)電路圖，R2取99K；R3，R5，R8，R6取2 K；R1，R4，R7取1 K即可實(shí)現(xiàn)四倍放大。為實(shí)現(xiàn)單片機(jī)機(jī)對(duì)轉(zhuǎn)速的檢測(cè)，需對(duì)測(cè)速機(jī)輸出的模擬電壓Ua進(jìn)行變換。根據(jù)圖可得，端電壓等于感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)減去它的內(nèi)阻r上的壓降，即 ()，整理后得 ()?？梢姼袘?yīng)電動(dòng)勢(shì)與轉(zhuǎn)速呈現(xiàn)線性關(guān)系 。當(dāng)取時(shí)（數(shù)字量），這樣可簡(jiǎn)化轉(zhuǎn)速給定值與反饋之間的偏差量的求取。圖 測(cè)速機(jī)測(cè)速的電路原理圖(4) 轉(zhuǎn)速反饋值和轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)。(3) 檢測(cè)時(shí)間。(2) 測(cè)速精度。和選定后，CPU從A/D轉(zhuǎn)換器讀入的轉(zhuǎn)換值成正比。 轉(zhuǎn)速檢測(cè)本設(shè)計(jì)中選用的轉(zhuǎn)速檢測(cè)裝置由單片微機(jī)、模擬電壓變換電路幾A/D轉(zhuǎn)換器接口芯片組成的測(cè)速裝置進(jìn)行轉(zhuǎn)速檢測(cè)，圖中的三部分均具有線行特性：(1) 分辨率。過(guò)流信號(hào)一般采用霍爾電流傳感器檢測(cè)，或采用直流回路中串電阻的方法檢測(cè)。一般，SW1閉合時(shí)間約為幾毫秒到幾十毫秒，能保證C5充分放電時(shí)能使R2有充分長(zhǎng)時(shí)間處于高電平狀態(tài)使單片機(jī)復(fù)位。由于使用的頻率為12MHZ的晶體振蕩器，則復(fù)位信號(hào)持續(xù)時(shí)間應(yīng)超過(guò)24μs才能完成復(fù)位操作。R1取200歐姆。復(fù)位電路可分為上電復(fù)位和手動(dòng)復(fù)位，在本系統(tǒng)采用的是手動(dòng)復(fù)位。復(fù)位信號(hào)是外部輸入的強(qiáng)制性信號(hào)，其作用是使單片機(jī)初始化。而單片機(jī)復(fù)位電路設(shè)計(jì)的好壞，直接影響到整個(gè)系統(tǒng)工作的可靠性。除PC之外，復(fù)位操作還對(duì)其他寄存器有影響，對(duì)我們的設(shè)計(jì)也是要考慮的。其主要功能是把PC初始化為000H，使單片機(jī)從000H單元開始執(zhí)行程序。CC2可在20pF100pF之間選擇，本設(shè)計(jì)的電容CC2都取30pF。∽24MHz之間選擇。因?yàn)閄TAL2的邏輯電平與TTL電平不兼容，所以應(yīng)接一個(gè)上拉電阻，對(duì)于外部脈沖信號(hào)只要要求高電平的持續(xù)時(shí)間大于20ns，一般為低于12MHz的方波。反相器的輸入端為XTAL1，輸出端為XTAL2，在XTAL1和XTAL2兩端跨接石英晶體及兩個(gè)電容就可以構(gòu)成穩(wěn)定的自激振蕩器。單片機(jī)的時(shí)鐘產(chǎn)生方法有內(nèi)部時(shí)鐘方式和外部時(shí)鐘方式兩種，在本次設(shè)計(jì)中電路的采用的方式為內(nèi)部方式。： 鍵盤電路圖時(shí)鐘電路是計(jì)算機(jī)的心臟，它控制著計(jì)算機(jī)的工作節(jié)奏。綜合一二兩步的結(jié)果，可確定按鍵編號(hào)。判斷有無(wú)按鍵按下的方法是：第一步，置列線PA0PA3為輸入狀態(tài)，從行線PC0PC3輸出低電平，讀入列線數(shù)據(jù)，若某一列線為低電平，則該列線上有鍵閉合。當(dāng)無(wú)按鍵閉合時(shí)PA0PA3與PC0PC3之間開路。常見的鍵盤布局如圖1所示。這樣鍵盤上按鍵的個(gè)數(shù)就為4*4個(gè)。： 顯示電路圖 鍵盤模塊的設(shè)計(jì) 系統(tǒng)鍵盤采用行列式設(shè)計(jì)，矩陣鍵盤又稱行列鍵盤，它是用四條I/O線作為行線，四條I/O線作為列線組成的鍵盤。選擇8155作為顯示和鍵盤驅(qū)動(dòng)芯片，顯示原理從8155的PB口輸出要顯示的數(shù)據(jù)再經(jīng)過(guò)74LS373驅(qū)動(dòng)后通過(guò)拉作為為數(shù)碼管的BCD輸入。通過(guò)分時(shí)輪流控制各個(gè)數(shù)碼管的的COM端，就使各個(gè)數(shù)碼管輪流受控顯示，這就是動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)。編程脈沖輸入端29程序存儲(chǔ)允許輸出信號(hào)端31/Vpp外部程序存儲(chǔ)器訪問允許信號(hào)。采用外部時(shí)鐘電路時(shí)，必須接地9RST/VPDRST是復(fù)位信號(hào)接入端，高電平有效。 AT89C51的引腳功能表引腳符號(hào)功能40Vcc電源端，為+5V20GND接地端18XTAL2接外部晶體和微調(diào)電容。空閑狀態(tài)維持低功耗和掉電狀態(tài)保存存儲(chǔ)內(nèi)容。中斷結(jié)構(gòu)具有6個(gè)中斷源和2個(gè)優(yōu)先級(jí)。32條可編程I/0線。全靜態(tài)工作：可從0Hz～16MHz。存儲(chǔ)數(shù)據(jù)保存時(shí)間為10年。片內(nèi)有4KB可在線重復(fù)編程的快閃檫寫存儲(chǔ)器（Flash Memory）。片上的EPROM允許在線對(duì)程序存儲(chǔ)器重新編程，也可以用常規(guī)的非易揮發(fā)存儲(chǔ)芯片編程器編程。片內(nèi)帶有4KB的閃爍可編程及可檫除只讀存儲(chǔ)器，外部可擴(kuò)展64K的程序空間和64K的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間（I/O空間）。本讀寫器以AT89C51為內(nèi)核。負(fù)載電流平均值 （）電流斷續(xù)時(shí)，uo平均值會(huì)被抬高，一般不希望出現(xiàn)斬波電路三種控制方式（1）脈沖寬度調(diào)制（PWM）或脈沖調(diào)寬型——T不變，調(diào)節(jié)ton（2）頻率調(diào)制或調(diào)頻型——ton不變，改變T（3）混合型——ton和T都可調(diào)，使占空比改變其中PWM控制方式應(yīng)用最多基于“分段線性”的思想，可對(duì)降壓斬波電路進(jìn)行解析 AT89C51單片機(jī)介紹單片機(jī)采用ATMEL公司的89C51。工程實(shí)踐中，可按式32選擇絕緣柵雙極型晶體管的電壓和耐壓 （） 主電路器件表器件名稱 器件型號(hào) 器件數(shù)量 器件功能三相電源YF31001供電熔斷器OHB145J121保護(hù)電路二極管2CP1G14開關(guān)作用IGBTMG100Q1ZS404開關(guān)作用電阻RJ系統(tǒng)金屬膜電阻7分壓分流電容CZJ系列6濾波電抗器CKGKL1平波 第五章 系統(tǒng)控制電路設(shè)計(jì) 降壓斬波電路斬波電路的典型用途之一是拖動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)，也可帶蓄電池負(fù)載，兩種情況下負(fù)載中均會(huì)出現(xiàn)反電動(dòng)勢(shì)，如圖51中Em所示工作原理，兩個(gè)階段t=0時(shí)V導(dǎo)通，E向負(fù)載供電，uo=E，io按指數(shù)曲線上升t=t1時(shí)V關(guān)斷，io經(jīng)VD續(xù)流，uo近似為零，io呈指數(shù)曲線下降為使io連續(xù)且脈動(dòng)小，通常使L值較大 降壓斬波電路的原理圖電流連續(xù)時(shí)，負(fù)載電壓平均值 （）導(dǎo)通占空比，簡(jiǎn)稱占空比或?qū)ū萓o最大為E，減小a，Uo隨之減小??降壓斬波電路。其臨界電感量Lcr計(jì)算公式為 （）(6) 關(guān)于IGBT的選擇對(duì)于PWM變換器主電路大功率IGBT的選擇，則需要根據(jù)電動(dòng)機(jī)的額定電壓和額定電流來(lái)選擇。泵升電壓為50v為則 （）取為1200V 的電容，阻值取100(5) 電抗器參數(shù)計(jì)算與選擇對(duì)絕緣柵雙極型晶體管直流調(diào)速系統(tǒng)，當(dāng)負(fù)載電流較小，會(huì)出現(xiàn)電流斷續(xù)的現(xiàn)象，使電動(dòng)機(jī)的機(jī)械特性變軟，影響系統(tǒng)的靜、動(dòng)態(tài)性能。VDVD2選用2CP1G，額定電流為25A，最高耐壓為1200V。（4）交流側(cè)阻容吸收電路參數(shù)計(jì)算 按照絕緣柵雙極型晶體管三相橋式整流電路直流側(cè)阻容吸收電路參數(shù)算式進(jìn)行估算 （）三相整流橋中，所以得 （） （）其中，選 CZJ系列電容。濾波電感主要是用來(lái)限制電流脈動(dòng)和短路電流上升率，按絕緣柵雙極型晶體管三相橋式整流電電路限制電流脈動(dòng)的電感算式估算如下（取Si=10%） （）考慮到整流變壓器和電動(dòng)機(jī)存在一定的電感量，實(shí)際串聯(lián)電感為5mH。（3）LC濾波器參數(shù)計(jì)算 整流橋輸出端所并接的電容除濾除整流后的電壓紋波，并在負(fù)載變化時(shí)保持電平平穩(wěn)。整流二極管最高反電壓為： （）取兩倍裕量，則二極管耐壓應(yīng)可達(dá)940V。則直流側(cè)的功率為故直流側(cè)電流。當(dāng)V 變?yōu)椤?”時(shí)，發(fā)光二極管截止，光敏三極管截止，于是VT VT放電，給IGBT提供一個(gè)2V左右的反向偏壓，使快速可靠的截止。脈沖功率放大電路選用模塊EX359，其電源電壓為12V，輸入信號(hào)4~5V，（對(duì)應(yīng)IGBT導(dǎo)通）和2V（對(duì)應(yīng)IGBT關(guān)斷），工作頻率為2~5kHz，可驅(qū)動(dòng)50A以下的逆變器，其內(nèi)部電路如圖35所示。IGBT導(dǎo)通時(shí)的飽和壓降比MOSFET低而和GTR接近，飽和壓降隨柵極電壓的增加而降低。IGBT在關(guān)斷時(shí)不需要負(fù)柵壓來(lái)減少關(guān)斷時(shí)間，但關(guān)斷時(shí)間隨柵極和發(fā)射極并聯(lián)電阻的增加而增加。實(shí)際應(yīng)用中常常給出的漏極電流的下降時(shí)間Tf由圖中的t(f1)和t(f2)兩段組成，而漏極電流的關(guān)斷時(shí)間 t(off)=td(off)+trv十t(f) 式中，td(off)與trv之和又稱為存儲(chǔ)時(shí)間。 IGBT在關(guān)斷過(guò)程中，漏極電流的波形變?yōu)閮啥?。?dāng)選擇這些驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，必須基于以下的參數(shù)來(lái)進(jìn)行：器件關(guān)斷偏置的要求、柵極電荷的要求、耐固性要求和電源的情況。漏源電壓的下降時(shí)間由tfe1 和tfe2 組成。td(on) 為開通延遲時(shí)間， tri 為電流上升時(shí)間。IGBT 處于斷態(tài)