【正文】 與我一同工作的同志對本設(shè)計（研究）所做的任何貢獻(xiàn)均已在論文中作了明確的說明并表示了謝意。在此我要向我的老師致以最衷心的感謝和深深的敬意。老師的嚴(yán)謹(jǐn)治學(xué)態(tài)度、淵博的知識、無私的奉獻(xiàn)精神使我深受的啟迪。當(dāng)然了，方案肯定能再次得到優(yōu)化，這是以后在學(xué)習(xí)工作中需要考慮的問題。在設(shè)計過程中肯定有以前沒有學(xué)習(xí)過的新知識需要自學(xué)，這就需要耐心，需要刻苦的鉆研和推敲，特別是對于各部分的銜接是經(jīng)過論證后得出的。重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 總結(jié)32總結(jié)微控是我們綜合學(xué)習(xí)的一個難得的機(jī)會，同時它也是檢驗對單片機(jī)、微機(jī)原理接口技術(shù)等課程綜合學(xué)習(xí)水平的一個機(jī)會。5) 設(shè)置電機(jī)啟/停、正/反轉(zhuǎn)等輸入狀態(tài)寄存器，當(dāng)檢測到的實際輸出狀態(tài)與設(shè)置輸出狀態(tài)不符時，將輸出狀態(tài)的寄存器的內(nèi)容重新輸出來予以糾正。為了防止這種情況發(fā)生，系統(tǒng)采用了“看門狗（watchdog） ”技術(shù)，watchdog 實際上不依賴于 CPU 單獨的定時器，系統(tǒng)正常運行時必須每隔一定時間清一次 watchdog,當(dāng)程序插入死循環(huán)后將不能按時清 watchdog,watchdog 將產(chǎn)生溢出信號，該溢出信號將 CPU 復(fù)位或向 CPU 請求中斷，將程序拉出死循環(huán)。設(shè)置軟件陷阱后，一旦單片機(jī)受干擾，使程序指針混亂，執(zhí)行一段程序后，就會落入程序陷阱，回到初始化程序開始執(zhí)行，從而避免系統(tǒng)死機(jī)。插入方法如下：? 各種轉(zhuǎn)移指令前插入 NOP 指令? 在較重要的指令前（如中斷操作、堆棧設(shè)置等）插入 NOP 指令? 每隔若干條指令插入 NOP 指令2) 設(shè)置程序指針陷阱，在每個程序后面或程序段后，插入NOP、NOP、NOP、NOP、。每個集成電路芯片的電源和地之間加一個去耦電容，電容選用了高頻特性好的獨石電容或瓷片電容。接地線盡量粗，構(gòu)成閉合回路。印制電路板抗干擾措施，設(shè)計時主要從盡量控制噪音源，盡量減少噪音的傳播和耦合，盡量減少噪音的吸收三個方面考慮設(shè)計印制電路板和布線，具體措施如下：堅硬之電路板設(shè)計分為 3 個區(qū)，模擬電路區(qū)（易受干擾） 、數(shù)字電路區(qū)（易受干擾，同時又是干擾源） 、功率驅(qū)動區(qū)（干擾源）來減少噪音的傳播和耦合。對容易受干擾的模擬電路、數(shù)字電路加設(shè)屏蔽金屬罩并接地，使干擾信號被短路接地。在控制電路中主要在去了如下抗干擾措施：電源系統(tǒng)抗干擾措施，在電源輸入端設(shè)電源濾波器：電源變壓器采用抗干擾性能好的屏蔽變壓器；主機(jī)部分采用單獨的穩(wěn)壓電路，采用 78 和 79 系列三端穩(wěn)壓塊，輔以 pi 型濾波電路；外圍電路采用單獨的電源供電。本系統(tǒng)在軟件、硬件兩方面采取了抗干擾措施。工作在方式 0，A 口作為輸入，B，C 口作為輸出 。 圖 增量式 PI 運算子程序框圖重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 4 系統(tǒng)軟件的設(shè)計27圖 可逆切換程序（5）故障處理程序故障處理程序即為 8051 外部中斷服務(wù)程序，其程序框圖如圖 所示。一旦轉(zhuǎn)速降到 0，則經(jīng) PC1 輸出 0 電平至 CW 端，經(jīng) PC2 輸出 0 電平，開放 L 端，于是 HEF4752 輸出相序為 U、W、V 的 PWM 控制信號，逆變器重新開始工作，輸出相序為 U、W、V，使電動機(jī)反向啟動，至此，切換過程結(jié)束。然后判斷電動機(jī)轉(zhuǎn)速是否為 0。現(xiàn)以正轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)為例說明切換過程。若 PC6 = 1，則表示繼續(xù)工作，于是轉(zhuǎn)去檢測正/反開關(guān)狀態(tài)，進(jìn)入可逆切換部分。若不為 0，則經(jīng) PC2 輸出“1”電平，使 HEF4752 的 L 端為 0，封鎖其輸出信號，使逆變器輸出為 0，電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降。在可逆切換程序中，先對 PC6 進(jìn)行判斷。??KUf1圖 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序框圖（4）可逆切換程序可逆切換程序由停車控制和可逆切換控制兩部分組成，其程序框圖如圖 所示。在轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)程序中，完成轉(zhuǎn)速、 的采樣，進(jìn)行 PI 運算，求出頻率指令信號 ，SMU? 1fU然后查表求得分頻系數(shù) 。 PISM,?vfxz,逆切換程序→輸出控制量→顯示轉(zhuǎn)速。先進(jìn)行芯片初始化，然后，清系統(tǒng)工作區(qū)，開放8051 外部中斷，啟動軟件定時器 10ms(采樣周期)。AA2接 8255 的 C 口中的 PCPC5，通過 PCPC5 輸入故障信號，用以檢測故障類型。電路中 CC2接 8255 的 C 口中的 PCPC3，O 端接 HEF4752 的 L 控制端。P0 口作為數(shù)據(jù)線，用于 8279 寫入顯示字、控制字以及讀回按下鍵的鍵值。8279 的中斷請求信號 IRQ 經(jīng)反向器與 8051 的 INT1 相連。本系統(tǒng)采用 8 位 8 段共陰極 LED 顯示器。數(shù)字鍵為 0—9，功能鍵為：啟動停止鍵，PIDPID 參數(shù)設(shè)置鍵，SPEED電機(jī)轉(zhuǎn)速設(shè)置鍵，SENTER設(shè)置確認(rèn)鍵，P/N電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制鍵，RESET系統(tǒng)復(fù)位鍵。具體應(yīng)用電路如下圖。設(shè)計的直流電流檢測系統(tǒng)如下圖所示。設(shè)計的直流電流檢測電路線性度為 8. 2 %。AD522 為雙端輸入,單端輸出的測量放大器。檢測電路以集成 AD522 芯片為放大級。UGN23501M 霍爾傳感器具有高靈敏度、工作溫度范圍寬( 20～85 ℃)等特點 ,但使用不當(dāng) , 它的霍爾電壓 UH 與磁感應(yīng)強(qiáng)度 B 為非線性關(guān)系,線性度為 33 %,且存在不平衡電壓 UHe ,這必定會影響檢測系統(tǒng)的準(zhǔn)確度。二是直流檢測電路與被測電路不能直接耦合 ,否則就會影響被測電路的直流工作點 ,即直流檢測的隔離成為問題。從測量精度上看 ,這種方法在整個轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)都有較好的分辨率。 其中角位移 θ=2πm1P, P 為增量式光電編碼器轉(zhuǎn)動 1 周輸出的測速脈沖數(shù)。ΔT 為從 T0 時間結(jié)束到此后出現(xiàn)的第一個測速脈沖為止的時間。脈沖發(fā)生器則采用紅外發(fā)射及接受器件TLP947,在電機(jī)的轉(zhuǎn)軸上應(yīng)有黑白相間的條紋的鋁環(huán)，當(dāng)鋁環(huán)隨電機(jī)轉(zhuǎn)動時，有TPL947 作為脈沖發(fā)生器可以產(chǎn)生一系列脈沖，單片機(jī)則可進(jìn)行 M/ T 法測速。該模塊是一個帶有光隔離的功率放大電路，其電源電壓為 12V，輸入信號 ，輸出電壓 （對應(yīng) GTR 導(dǎo)通）45V:和2V（對應(yīng) GTR 關(guān)斷） ，工作頻率為 ，可驅(qū)動 50A 以下的逆變器，其內(nèi)部2KHz電路如圖 所示。8253 定時/計數(shù)器則直接與CPU 連接。系統(tǒng)運行時，根據(jù)求得的頻率指令信號 ，查??1,fvUxz表獲得對應(yīng)的分頻系數(shù) , , , ，然后將它們送到相應(yīng)的比例分頻器和 8253ffvz的 0、1 通道，8253 的 0、1 通道便會產(chǎn)生相應(yīng)頻率的方波信號輸出，這樣就完成了???????401fU16802fffUxzP?????????重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 3 交流電機(jī)調(diào)速硬件系統(tǒng)設(shè)計20二進(jìn)制碼到方波信號的變換。本系統(tǒng)中采用查表的方法獲得 , , , ?；趘fx, ffvzx這一想法，取使 的絕對值趨于最小，且 為偶數(shù)的一組值 , 和使??16802ffxz??f fxz的絕對值也趨于最小，且 為偶數(shù)的一組值 為??1638402vz?? f ????vvz,兩位純小數(shù)） 。 與 關(guān)系如fx, vfZ,fx,1fU下：對應(yīng) 的一個值， 有多組取值。時鐘 Φ 的頻率為 2MHz，故??naxCRTff8???KHzfc1max?KHzfRCT280?RCT 可由時鐘 Φ 經(jīng) 7 分頻來獲得，故置通道計數(shù)值為 7。2 通道用來產(chǎn)生 RCT、OCT 時鐘信號 RCT、OCT 共用一路時鐘信號，且頻率固定。vf?信號。vf?為 0、1 通道的計數(shù)時鐘信號，對 進(jìn)行整數(shù)位分頻，產(chǎn)生 FCT、VCT 兩路時鐘39。本系統(tǒng)中，設(shè)定 0、2 通道工作在方式 3（方波信號發(fā)生器） ，用比例分頻的輸出 分別作39。重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 3 交流電機(jī)調(diào)速硬件系統(tǒng)設(shè)計19圖 CD4527 引腳圖8253 是可編程序定時/計數(shù)器，片內(nèi)具有 3 個獨立的 16 位計數(shù)器通道，每個通道有 6 種工作方式。由于 INHout1 到 CP1 端第 9 個脈沖后才為“0” ，即 INHout2 在 φ 第 10個脈沖來時才為“0” ，允許脈沖輸入，故 100 個 φ 脈沖中只從 CP2 端輸入 10 個，所以輸出脈沖數(shù)為 ，總的輸出脈沖數(shù)為： 　10B???1039。第一級 CD4527 輸出的脈沖數(shù)為 。Q、Q/：脈沖輸出端?！?”O(jiān)UT：狀態(tài)“9”輸出端。ST 和 CF：分別為選通端和級聯(lián)端。Cr：清零端，Cr 為“0”時正常工作，為“1”時芯片清零。INHIN：時鐘 CP 禁止輸入端。輸入的 BCD 數(shù)決定芯片的乘法系數(shù)（分頻系數(shù)） 。CD4527 是 BCD 比例乘法器，其 Q 端輸出脈沖書具有如下關(guān)系 N0 = BCD 輸入數(shù) * / 10cpN如果輸入的 BCD 數(shù)為 6，則每輸入 10 個時鐘脈沖，可在輸出端得到 6 個輸出脈沖。由于 Pf、Pv 都不是一個純整數(shù)，為了保證系統(tǒng)的精度，可擴(kuò)展 2 片比例乘法器CD4527，用它進(jìn)行比例分頻。顯然，fPv、 應(yīng)與 Uf1 頻率指令信號成一定關(guān)系變化，其關(guān)系可推導(dǎo)如下：fPv所以可解得：　　　??fP　　　　752v 23v 分頻系數(shù)變化范圍較大，需采用 16 位分頻器，所以可通過擴(kuò)展一片可編程定時/計數(shù)器 8253 來完成整數(shù)分頻。0???????????Hzff3601284?????????41f重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 3 交流電機(jī)調(diào)速硬件系統(tǒng)設(shè)計17 變換器的設(shè)計以上找出了 、 、 與 的關(guān)系，剩下的就是怎樣按照關(guān)系式產(chǎn)生FCTfVfCTf1fU頻率為 、 方波信號。從估算結(jié)果上看，顯然是比較合適的，故取=84000Hz， =12600，0VCTf39。K 額定狀態(tài)有 ≈=380VFTfU/1? 所以 K=760， U1=760*3360VCTf/*760VCTf/1 當(dāng) =20 Hz 時， =760*3360*20 V/336000=152 V1f1 當(dāng) = 時， =760*3360* /（84000+12600*）≈ V圖 低頻補(bǔ)償曲線圖與未補(bǔ)償時的 U1 比較，當(dāng) = 時， 大約提高了 V。K??nomf0f下面來簡單估算一下，看取 =84000Hz、 =12600 是否合適。低頻補(bǔ)償曲線如圖 11 所示，補(bǔ)償?shù)囊?guī)律如下：310201?fU???Hzf786410368_01?ffFCT?重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 3 交流電機(jī)調(diào)速硬件系統(tǒng)設(shè)計16取 = /4 = 8400Hz0VCTf??nomf當(dāng) =20Hz 時，有1 = + 20Hz = f0VCTf39。在 020Hz 范圍內(nèi)，引入低頻補(bǔ)償，以維持磁通恒定。120,68fffFCT??當(dāng) =50Hz 時， =1000Hz， =168000Hz。 與 的關(guān)系及低頻補(bǔ)償,VCTFf1fU考慮到 8098 單片機(jī)中 A/D 轉(zhuǎn)換器分辨率為 10 位，所以頻率指令信號 用 101fU位二進(jìn)制數(shù)來表示。而電動機(jī)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)是通過調(diào)頻，調(diào)壓實現(xiàn)的。這樣剩下的只有 4 個控制端了。要使 HEF4752 正常工作，必須提供 4 路時鐘信號和 4 個開關(guān)信號。ΔUnA 的值根據(jù)靜態(tài)精度要求和實際系統(tǒng)工作時的最低轉(zhuǎn)速來確定，ΔUnB、ΔUsM 通過實驗確定。Δ 決定系統(tǒng)的積分系數(shù)（ ）,它由電位器給定，通過 A/DsMUnBsMUK??1轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后輸入。 為死區(qū)，它是為了避免因量化nAU??　誤差，舍入誤差引起系統(tǒng)運行不平衡而引起的。 調(diào)節(jié)器設(shè)計本系統(tǒng)采用增量式轉(zhuǎn)差頻率調(diào)節(jié)方式，轉(zhuǎn)差調(diào)節(jié)器設(shè)計為帶有死區(qū)的調(diào)節(jié)器，即： ??????KUKUKssSs ????????11其中得：???????????sMnBsMs UKig0重慶科技學(xué)院高等教育自學(xué)考試本科畢業(yè)論文 3 交流電機(jī)調(diào)速硬件系統(tǒng)設(shè)計14所以