【正文】 在電路設(shè)計(jì)上可以做如下改進(jìn)：轉(zhuǎn)速檢。裝置包括了轉(zhuǎn)速給定、轉(zhuǎn)速顯示、轉(zhuǎn)速檢測、電流檢測和觸發(fā)電路等部分，基本涵蓋了目前已有直流調(diào)速裝置的幾大部分。另外由于本設(shè)計(jì)采用的的是數(shù)字控制直流調(diào)速的系統(tǒng)，電流檢測，速度檢測完全是數(shù)字控制的所以相對使用壽命長，從工業(yè)生產(chǎn)的持續(xù)、長久、安全方面考慮數(shù)字控制的邏輯無環(huán)流直流調(diào)速系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)性好、安全、可靠。不可逆直流調(diào)速系統(tǒng)只適用于不要求改變電動機(jī)轉(zhuǎn)向或不要求經(jīng)常改變電動機(jī)轉(zhuǎn)向, 同時在停車時對快速性又無特殊要求的生產(chǎn)機(jī)械, 如車床、鏜床等。在工業(yè)生產(chǎn)上, 早期應(yīng)用的是發(fā)電機(jī) 電動機(jī)(GM) 調(diào)速系統(tǒng), 隨著電子技術(shù)的發(fā)展, 晶閘管相位控制直流調(diào)速系統(tǒng)獲得越來越廣泛的應(yīng)用。具有放大倍數(shù)大、快速性好、效率高、經(jīng)濟(jì)性好、體積小、控制方便、運(yùn)行噪聲小等優(yōu)點(diǎn)。特別是晶閘管—直流電動機(jī)拖動系統(tǒng),具有自動化程度高、控制性能好、起動轉(zhuǎn)矩大, 易于實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，使用壽命長，所以相對經(jīng)濟(jì)性好等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用在現(xiàn)代化生產(chǎn)當(dāng)中。因此被廣泛地應(yīng)用于調(diào)速性能要求較高的場合。圖63 觸發(fā)脈沖發(fā)送程序框圖Figure 63 Block diagram of the trigger pulse sent procedures在介紹程序之前，先介紹一下用到的存儲器地址及功能；3lH：脈沖發(fā)送的次序數(shù)地址；50H：存放控制角對應(yīng)定時時間換算成8253計(jì)數(shù)初值后的低8位；51H：放控制角對應(yīng)定時時間換算成8253計(jì)數(shù)初值后的高8位；TH0：定時囂0的高8位值0F2H．TL0: 定時器0的低8位值0FBH；程序如下：INT0: PUSH ACC :進(jìn)棧保護(hù) PUSH DPH PUSH DPL JNB M1 ：=1時，響應(yīng)INT0中斷 MOV TH0, 0F2H : 重裝計(jì)數(shù)初值 MOV TL0， 0FBH SETB TR0 ：啟動內(nèi)部定時器T0 MOV A， 21H ：第一路雙脈沖T1T6 MOV DPTR， 0DF01H ：8155PA口地址 MOVX DPTR ， A ：發(fā)第一路脈沖M1： POP DPL :出棧 POP ACC ： RET1 ：中斷返回T0： PUSH ACC ：進(jìn)棧保護(hù) PUSH DPH ： PUSH DPL ： MOV A， 31H ：取觸發(fā)脈沖發(fā)送次序數(shù) MOV DPTR， TAB1 ：取發(fā)送脈沖首地址 MOVC A， A+DPTR ：取對應(yīng)的觸發(fā)脈沖 MOV DPTR 0DF01H ：8155PA口地址 MOVX DPTR， A ：發(fā)送觸發(fā)脈沖 MOV A， 31H ： INC A ， ： 發(fā)送次序數(shù)加一 CJNE A， 06，BB ：看6個脈沖是否發(fā)送完 CLR TR0 ：關(guān)定時器T0 MOV A， 01H ： BB： MOV 31H， A ： MOV TH0， 0F2H ：重新轉(zhuǎn)載計(jì)數(shù)初值 MOV TL0， 0FBH : POP DPL POP DPH :出棧 POP ACC : RET1 TAB1：DB 21H，03H，06H，0CH，18H，30H :觸發(fā)脈沖表7 技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析首先直流調(diào)速和交流調(diào)速相比,雖然其制造工藝復(fù)雜,生產(chǎn)成本高, 維修困難, 需備有直流電源才能使用。若要改變整流電壓的輸出，時刻改變8253計(jì)數(shù)器2內(nèi)部初值就可以，等到新一輪的過零檢測脈沖啟動8253計(jì)數(shù)器2后，計(jì)數(shù)初值就換成重新設(shè)定的。)，然后系統(tǒng)在連續(xù)響應(yīng)定時器0的中斷請求，每隔60176。從過零點(diǎn)開始定時，通過改變對8253定時器2計(jì)數(shù)初值的設(shè)定，改變控制角的大小，進(jìn)而改變整流電壓的輸出，實(shí)現(xiàn)調(diào)速的目的．利用外部中斷INT0的中斷程序，響應(yīng)8253計(jì)數(shù)器2的中斷請求，發(fā)出第一路雙脈沖T1T6，同時啟動內(nèi)部定時器O中斷，進(jìn)行定時60176。圖64 轉(zhuǎn)速檢測框圖Figure 64 Block diagram of speed detection 觸發(fā)脈沖發(fā)送程序設(shè)計(jì)這段程序的設(shè)計(jì)主要是根據(jù)可控整流的原理，每路觸發(fā)脈沖間隔60176。轉(zhuǎn)速檢測后，要作為轉(zhuǎn)速環(huán)的反饋信號，進(jìn)行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)；還要根據(jù)轉(zhuǎn)速的檢測值，刷新當(dāng)前轉(zhuǎn)速的顯示。轉(zhuǎn)速脈沖由脈沖發(fā)生器器發(fā)出，方波信號，低壓幅值。根據(jù)硬件電路中介紹：轉(zhuǎn)速檢測主要利用8253的計(jì)數(shù)器0和計(jì)數(shù)器l。 轉(zhuǎn)速檢測程序設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速檢測程序的設(shè)計(jì)在控制系統(tǒng)中也是十分重要的。其中過零檢測程序(觸發(fā)脈沖的發(fā)送)應(yīng)用外部中斷INT0和定時器0中斷相結(jié)合的方式完成的觸發(fā)脈沖的發(fā)送程序：應(yīng)用外部中斷INTI完成的轉(zhuǎn)速檢測和電流檢測程序。圖62 轉(zhuǎn)速設(shè)定程序Figure 62 Speed setup process 中斷服務(wù)程序設(shè)計(jì)中斷服務(wù)程序中，主要包括過三部分：l)過零檢測(觸發(fā)脈沖的發(fā)送)：2)轉(zhuǎn)速檢測；3)電流檢測等； 其中優(yōu)先級從高到低的排序應(yīng)該是這個順序，過零檢測程序(觸發(fā)脈沖的發(fā)送)應(yīng)該是最重要的，優(yōu)先級應(yīng)該最高；其次是轉(zhuǎn)速檢測和電流檢測程序，它們的優(yōu)先級等同。為轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)控制準(zhǔn)備。只有先按下該參鍵，才能通過左右移動鍵來控制顯示位，通過上下鍵控制顯示值的大小，在沒有按下確定鍵時，系統(tǒng)的轉(zhuǎn)速給定值是不會改變的，系統(tǒng)調(diào)節(jié)控制程序仍以原來設(shè)定的值進(jìn)行計(jì)算，但當(dāng)前上行數(shù)碼管仍顯示設(shè)定值。 轉(zhuǎn)速給定程序設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速設(shè)定主要是對上行4位數(shù)碼管進(jìn)行轉(zhuǎn)速設(shè)定及顯示，鍵盤/顯示程序主要是通過89C51對8279芯片進(jìn)行操作控制，下面對轉(zhuǎn)速設(shè)定程序作詳細(xì)介紹，轉(zhuǎn)速設(shè)定是直流調(diào)速中必要的一個數(shù)字量，如果沒有轉(zhuǎn)速給定信號，那么就無法進(jìn)行轉(zhuǎn)速環(huán)的PI調(diào)節(jié)控制，更不要說進(jìn)行電流環(huán)的運(yùn)算。4)轉(zhuǎn)速、電流環(huán)進(jìn)行PI程序，分別取轉(zhuǎn)速給定值與轉(zhuǎn)速反饋值進(jìn)行轉(zhuǎn)速環(huán)的PI調(diào)節(jié)，然后將所得的電壓信號與電流檢測值進(jìn)行電流環(huán)的PI調(diào)節(jié)。使兩行8位數(shù)碼管都顯示零3)在檢測到有鍵按下時，跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)按鍵的程序中。圖61 主程序框圖Figure 61 Block diagram of main program主程序主要完成以下幾個方面的工作：l)對AT89C51，8155，8253，ADC809初始化， 設(shè)定堆棧指針。 主程序設(shè)計(jì) 主程序主要功能是：上電初始化，設(shè)堆棧指針，AT89C51和主要芯片初始化，轉(zhuǎn)速顯示程序，按鍵查詢及相應(yīng)的控制命令程序，轉(zhuǎn)速、電流環(huán)的PI運(yùn)算程序、控制角的換算程序以及等待同步脈沖外中斷等。系統(tǒng)共設(shè)置三個中斷源：同步中斷源為高優(yōu)先級，它由同步信號電路產(chǎn)出同步脈沖由端向AT89C51申請中斷；電流中斷源為低優(yōu)先級，由AT89C51內(nèi)部定時器0定時2ms產(chǎn)生。在此基礎(chǔ)上合理地分配CPU中的各個功能，使其各部分軟件程序能夠在CPU的指導(dǎo)下很好的完成每一部分程序功能。6 軟件設(shè)計(jì) 直流調(diào)速裝置的優(yōu)劣不僅取決于它的硬件，合理的軟件設(shè)計(jì)往往是更為重要。TIMERIN、TIMEROUT：定時/計(jì)數(shù)器的脈沖輸入、輸出線。IO/M：RAM或I/O口的選擇線。因此，單片機(jī)的P0口和8155連接時，無需外接鎖存器。ALE：地址鎖存線，高電平有效。 控制總線（8條）：RESET：復(fù)位線，通常與單片機(jī)的復(fù)位端相連，復(fù)位后，8155的3個端口都為輸入方式。 8155可編程定時/計(jì)數(shù)芯片圖55 8155引腳圖Figure55 8155 pin map地址/數(shù)據(jù)線AD0～AD7（8條）：是低8位地址線和數(shù)據(jù)線的共用輸入總線，常和51單片機(jī)的P0口相連，用于分時傳送地址數(shù)據(jù)信息，當(dāng)ALE=1時，傳送的是地址。Vcc—— +5V電源。用于控制三態(tài)輸出鎖存器向單片機(jī)輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。為三態(tài)緩沖輸出形式，可以和單片機(jī)的數(shù)據(jù)線直接相連。使用中該狀態(tài)信號即可作為查詢的狀態(tài)標(biāo)志，又可作為中斷請求信號使用。通常使用頻率為500KHz的時鐘信號EOC——轉(zhuǎn)換結(jié)束信號。CLK——時鐘信號。A、B、C——地址線。START上升沿時，復(fù)位ADC0809；START下降沿時啟動芯片，開始進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換；在A/D轉(zhuǎn)換期間，START應(yīng)保持 低電平。對應(yīng)ALE上跳沿，A、B、C地址狀態(tài)送入地址鎖存器中。ADC809引腳圖及其功能如下所示。8位A/D轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換方法為逐次逼近法，該器件無需進(jìn)行零位和滿量程調(diào)整。8253與89C51單片機(jī)的接口十分簡單，數(shù)據(jù)線D0～D7與89C51的P0口相連，A0與A1由P0口經(jīng)74LS373鎖存后提供，由P2口提供接線，讀/寫線與89C51的讀/寫線相連。每個通道各有一個16位可預(yù)置減法計(jì)數(shù)器(二進(jìn)制或十進(jìn)制BCD計(jì)數(shù))，時鐘輸入CLK、門控輸入GATE和輸出OUT引腳，其輸入、選通和輸出是由方式選擇字控制的。8253控制寄存器只能寫入，不能讀出。控制寄存器：當(dāng)AA0全“1”時，它接收并存儲來自數(shù)據(jù)總線緩沖器的信息。讀/寫邏輯：讀/寫邏輯電路接受來自系統(tǒng)總線的信息，然后產(chǎn)生控制整個芯片工作的控制信號?？删幊潭〞r/計(jì)數(shù)器8253的引腳圖如圖53所示圖53 8253內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其引腳圖Figure 538253 internal structure and its pin diagram數(shù)據(jù)總線緩沖器：三態(tài)、雙向的8位緩沖器，用于將8253于系統(tǒng)數(shù)據(jù)總線連接。其主要性能為：3個獨(dú)立的16位計(jì)數(shù)器；工作方式可編程控制；；使用單一+5V電源。圖52 開關(guān)復(fù)位電路 Figure 52 Reset Circuit Switch 可編程定時/計(jì)數(shù)器8253 在微機(jī)系統(tǒng)中常常需要為CPU和外部設(shè)備提供時間基準(zhǔn)以實(shí)現(xiàn)定時或延時控制，如定時中斷、定時檢測、定時掃描等，或?qū)ν獠渴录M(jìn)行計(jì)數(shù)并將計(jì)數(shù)結(jié)果提供給CPU。圖51 時鐘電路接法Figure 51 Clock Circuit Connection 復(fù)位電路AT89C51單片機(jī)通常采用上電自動復(fù)位和開關(guān)復(fù)位兩種方式，本設(shè)計(jì)采用電平式開關(guān)復(fù)位方式。當(dāng)使用晶體振蕩器時，本設(shè)計(jì)采用、為6PF，石英晶體振蕩器的晶振頻率為6MHz。在編程期間，該引腳輸入編程脈沖。此外，ALE端連續(xù)輸出正脈沖，可以做外部定時脈沖使用。——低字節(jié)地址鎖存信號ALE?！獬绦虼鎯ζ髯x選通信號PSEN，低電平有效。當(dāng)信號接地時，對ROM的操作限定在外部程序存儲器，地址為0000H～FFFFH；當(dāng)接時，對ROM的讀操作從內(nèi)部程序存儲器開始，并可延續(xù)至外部程序存儲器。在振蕩器穩(wěn)定工作時，在RST腳施加兩個機(jī)器周期（即24個晶振周期）以上的高電平，將器件復(fù)位。 GND——接地。AT89C51(以下簡稱89C51)將具有多種功能的8位CPU與EPEROM結(jié)合在一個芯片上，為很多嵌入式控制應(yīng)用提供了非常靈活而又價格適宜的方案。 AT89C51單片機(jī)性能特點(diǎn)及引腳功能AT89C51單片機(jī)的性能及特點(diǎn)：AT89C51是一種低功耗、高性能的片內(nèi)含有4KB快閃可編程/擦除只讀存儲器(EPEROM——Flash Programmable and Erasable Read Only Memory)的8位CMOS微控制器，使用高密度，非易失存儲技術(shù)制造。8155——可編程I/O接口擴(kuò)展芯片，用于輸出三相全控整流電路中六路觸發(fā)脈沖信號，接受零電流檢測信號。8279——可編程鍵盤、顯示接口芯片，用于轉(zhuǎn)速設(shè)定和電機(jī)控制命令的輸入以及電機(jī)運(yùn)行中轉(zhuǎn)速的顯示。速度調(diào)節(jié)器離散化方程式：式中， 因此，將離散化后的方程系數(shù)k1，k2進(jìn)行二進(jìn)制的轉(zhuǎn)換在經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器送往AT89C51單片機(jī)進(jìn)行數(shù)字控制[4]。位置式PI算法：……