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基于單片機(jī)的直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)(參考版)

2024-12-08 00:56本頁面
  

【正文】 , 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 21 組成 Ud 的每一段線電壓因此推遲 30176。時(shí)的情況相比,一周期中 Ud 波形仍由 6 段線電壓構(gòu)成,每一段導(dǎo)通晶閘管的編號(hào)等仍符合 上面得出 的規(guī)律。從 ωt1角開始把一個(gè)周期等分為 6 段,每段為60176。 圖 3 .12 給出了 α=30176。當(dāng)電流增加時(shí),它的極性阻止電流增加,當(dāng)電流減小時(shí),它的極性反過來阻止電流減小。 由于負(fù)載端接得有電感且電感的阻值趨于無窮大,電感對(duì)電流變化有抗拒作用。從相電壓波形看,以變壓器二次側(cè)的中點(diǎn) n 為參考點(diǎn),共陰極組晶閘管導(dǎo)通時(shí),整流輸出電壓 Ud 1為相電壓在正半周的包絡(luò)線;共陽極組導(dǎo)通時(shí),整流輸出電壓 Ud 2為相電壓在負(fù)半周的包絡(luò)線,總的整流輸出電壓 Ud = Ud 1- Ud 2是兩條包絡(luò)線間的差值,將其對(duì)應(yīng)到線電壓波形上,即為線電壓在正半周的包絡(luò)線。由圖中變壓器二繞組相電壓與線電壓波形的對(duì)應(yīng)關(guān)系看出,各自然換相點(diǎn)既是相電壓的交點(diǎn),同時(shí)也是線電壓的交點(diǎn)。 圖 反電動(dòng)勢(shì) α=0o時(shí)波形 α=0176。這樣,任意時(shí)刻共陽極組和共陰極 組中各有 1 個(gè)晶閘管處于導(dǎo)通狀態(tài),施加于負(fù)載上的電壓為某一線電壓。此時(shí),對(duì)于共陰極組的 3 個(gè)晶閘V T 1 V T 3 V T 5aV T 4bV T 6cV T 2TnL = ∞Ud10220VME = 60v 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 20 管,陽極所接交流電壓值最高的一個(gè)導(dǎo)通。假設(shè)將電路中的晶閘管換作二極管,這種情況也就相當(dāng)于晶閘管觸發(fā)角 α=0176。從后面的分析可知,按此編號(hào),晶閘管的導(dǎo)通順序?yàn)? VT1- VT2- VT 3- VT 4- VT5- VT6。 圖 三相橋式全控整 流 電路原理圖 習(xí)慣將其中陰極連接在一起的 3 個(gè)晶閘管( VT VT VT 5)稱為共陰極組;陽極連接在一起的 3 個(gè)晶閘管( VT VT VT 2)稱為共陽極組。本設(shè)計(jì)采用的是三相全控整流電路 [3]。變壓器的作用是實(shí)現(xiàn)交流輸入電壓與直流輸出電壓間的匹配以及交流電網(wǎng)與整流電路之間的電隔離(可減小電網(wǎng)與電路間的電干擾和故障影響)。濾波器接在主電路與負(fù)載之間,用于濾除脈動(dòng)直流電壓中的交流成分。整流電路通常由主電路、濾波器和變壓器組成。大多數(shù)整流電路由變壓器、整流主電路和濾波器等組成。 A/D 轉(zhuǎn)換模塊硬件連接如圖 [5]。該芯片與單片機(jī)的接口采用串行接口方式,引線很少,與單片機(jī)連接簡(jiǎn)單。目前,較為流行的 AD 轉(zhuǎn)換器件有很多都采用了串行接口,這使得這類芯片與單片機(jī)的硬件連接非常簡(jiǎn)單,而軟件編程相對(duì)要復(fù)雜一些,本次設(shè)計(jì)采用 TI 公司的 TLC1543。 圖 報(bào) 警電路 + 5 V12345678910111213141516U4L C D 1 6 0 2B0B1B2B3B4B5B6B7 B0B1B2B3B4B5B6B7R5C0C1C2C0C1C2R610K+ 5 VP 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 8 9 C 5 1U1A T 8 9 C 5 1R 174 .7 kN P NV C CP 1. 6 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 18 A/D轉(zhuǎn)換電路 經(jīng)過 電流互感器和測(cè)速發(fā)電機(jī) 轉(zhuǎn)換后的輸出電壓值不能直接送入單片機(jī)中進(jìn)行處理還必須在它們之間增加 A/D 轉(zhuǎn)換裝置。經(jīng)過轉(zhuǎn)換之后的數(shù)據(jù)送入單片機(jī)進(jìn)行處理,單片機(jī)按照編制好的程序進(jìn)行處理,如果確實(shí)此時(shí)的轉(zhuǎn)速超過了人們憑借經(jīng)驗(yàn)設(shè)定的閾值,單片機(jī)將通過指令使得揚(yáng)聲器產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)。因此,在設(shè)計(jì)報(bào)警電路時(shí),應(yīng)該讓它的報(bào)警行為能夠迅速被人察覺,以進(jìn)一步采取相應(yīng)措施,避免或減少危害帶來的損失。 LCD1602與單片機(jī)的連接 1602 液晶顯示模塊可以和單片機(jī) AT89C51 直接接口, RS、 R/W 和 E 分別接單片機(jī) 、 和 , D0~D7 接單片機(jī) ~, VO 口接一個(gè)滑動(dòng)電阻用于手動(dòng)調(diào)節(jié)液晶顯示器的對(duì)比度, VSS 和 BLK 都接地, VDD 接電源來給液晶供電,而BLA 接 +5V使背光亮,也可以在中間加一個(gè)滑動(dòng)變阻器來調(diào)節(jié)背光的亮度, 1602與單片機(jī)的連接如圖 所示。液晶顯示模塊有 80 個(gè)字節(jié)的顯示緩沖區(qū),分兩行,地址分別為 00H~ 27H, 40H~ 67H,它們實(shí)際顯示位置的排列順序跟 LCD的型號(hào)有關(guān), LCD1602 的顯示地址與實(shí)際顯示位置的關(guān)系如圖 。 1602 字符型 LCD 的 基本操作時(shí)序: 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 16 讀狀態(tài) 輸入: RS=L, R/W=H, E=H 輸出: D0~D7=狀態(tài)字 讀數(shù)據(jù) 輸入: RS=H, R/W=H, E=H 輸出:無 寫指令 輸入: RS=L, R/W=L, D0~D7=指令碼, E=高脈沖 輸出: D0~D7=數(shù)據(jù) 寫指令 輸入: RS=H, R/W=L, D0~D7=數(shù)據(jù), E=高脈沖 輸出:無 液晶顯示模塊是一個(gè)慢顯示器件,所以在執(zhí)行每條指令之前一定要確認(rèn)模塊的忙標(biāo)志為低電平,表示不忙,否則此指令失效。 字符型液晶顯示模塊是一種專門用于顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等點(diǎn)陣式 LCD,目前常用 161, 162, 202 和 402 行等的模塊。 表 引腳接口說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 編號(hào) 符號(hào) 引腳說明 1 VSS 電源地 9 D2 數(shù)據(jù)口 2 VDD 電源正極 10 D3 數(shù)據(jù)口 3 VO 液晶顯示器對(duì)比度調(diào)整端 11 D4 數(shù)據(jù)口 4 RS 數(shù)據(jù) /命令選擇端 (H/L) 12 D5 數(shù)據(jù)口 5 R/W 讀 /寫選擇端 (H/L) 13 D6 數(shù)據(jù)口 6 E 使能信號(hào) 14 D7 數(shù)據(jù)口 7 D0 數(shù)據(jù)口 15 BLA 背光源正極 8 D1 數(shù)據(jù)口 16 BLK 背光源負(fù)極 LCD 1602的性能指標(biāo) LCD1602 可顯示兩行,每行 16 個(gè)字符,不能顯示漢字,內(nèi)置含 128 個(gè)字符的ASCII 字符集字庫(kù),只有并行接口,無串行接口。 第 16 腳: BLK 背光電源負(fù)極,接 GND。 第 7~14 腳: D0~D7 為 8 位雙向數(shù)據(jù)線。當(dāng)RS 和 RW 共同為低電平時(shí)可以寫入指令或者顯示地址,當(dāng) RS 為低電平 RW 為高電平時(shí)可以 讀忙信號(hào),當(dāng) RS 為高電平 RW 為低電平時(shí)可以寫入數(shù)據(jù)。 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 15 第 4 腳: RS 為寄存器選擇,高電平時(shí)選數(shù)據(jù)寄存器、低電平時(shí)選指令寄存器。 第 2 腳: VDD 接 5V正電源。 實(shí)物圖如圖 。 1602LCD是指顯示的內(nèi)容為 16X2,即可以顯示兩行,每行 16個(gè)字符液晶模塊(顯示字符和數(shù)字)。 LCD1602顯示器簡(jiǎn)介 1602 液晶也叫 1602 字符型液晶,它是一種專門用來顯示字母、數(shù)字、符號(hào)等的 點(diǎn)陣 型液晶模塊。兩者相比, LEDK0 K1 K2 K3K4 K5 K6 K7K8 K9 K 10 K 11K 12 K 13 K 14 K 15R12KR22KR32KR42KA0A1A2A3A D 0A D 1A D 2A D 3A0A1A2A3AD0AD1AD2AD3S 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 45 1+ 5VP 3. 3P 2. 0P 2. 1P 3. 6 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 14 顯示器價(jià)格更低廉,結(jié)構(gòu)更簡(jiǎn)單, LCD 顯示功耗更低,顯示清晰度更高。常用的顯示器主要有 LED(發(fā)光二極管顯示器)和 LCD(液晶顯示器)。 CH451 對(duì)應(yīng)的鍵盤編碼值如表 所示。連接圖如圖 。 鍵盤電路硬件連接 本設(shè)計(jì)設(shè)置了 16 個(gè)按鍵, 0~9 鍵為數(shù)字鍵, A~F 為功能鍵,其中 A 為啟動(dòng)鍵,B 為停止鍵, C 為加速鍵 , D 為減速鍵 , E 為速度設(shè)定鍵 , F 為確定鍵 。 ( 4)電氣特性: CH451 顯示掃描的周期最大為 毫秒,所以數(shù)碼管不會(huì)出現(xiàn)閃屏現(xiàn)象。內(nèi)置上電復(fù)位和看門狗,提供高電平有效和低電平有效復(fù)位輸出。串行接口中的 DIN 和 DCLK 信號(hào)線可以與其他接口電路共用,節(jié)約引腳。提供按鍵釋放標(biāo)志位,可供按鍵按下查詢釋放。內(nèi)置按鍵狀態(tài)輸入的下拉電阻,內(nèi)置去抖電路。掃描極限控制,支持 1 到 8 個(gè)數(shù)碼管,只為有效數(shù)碼管分配掃描時(shí)間。任意段位尋址,獨(dú)立控制各個(gè) LED 或者數(shù)碼管的各個(gè) 段的亮與滅。數(shù)碼管的字?jǐn)?shù)據(jù)左移、右移、左循 本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 12 環(huán)、右循環(huán)。動(dòng)態(tài)顯示掃描控制,直接驅(qū)動(dòng) 8 位數(shù)碼管或 64 只發(fā)光 LED。 CH451 內(nèi)置大電流驅(qū)動(dòng)級(jí),段電流不小于 30mA,字電流不小于 160mA,并有 16 級(jí)亮度控制功能;在鍵盤控制方面,該器件內(nèi)置 64 鍵鍵盤控制器,可實(shí)現(xiàn) 88 矩陣鍵盤掃描,并內(nèi)置去抖動(dòng)電路,可提供按鍵 中斷與按鍵釋放標(biāo)志位等功能;在外部接口方面, CH451 可選擇簡(jiǎn)潔的 1 線串行接口或高速 4 線串行接口,且內(nèi)置上電復(fù)位,可提供高電平有效復(fù)位和低電平有效復(fù)位兩種輸出,同時(shí)內(nèi)置看門狗電路 WatchDog。 CH451簡(jiǎn)介 CH451 是一個(gè)整合了數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)和鍵盤掃描控制以及 μP 監(jiān)控的多功能外圍芯片。這類芯片占用 CPU的資源少,傳輸速度較快,外圍器件要求也較少,在中小系統(tǒng)中都可得到廣泛的應(yīng)用。但 8279 所需外圍元件多(顯示驅(qū)動(dòng)、譯碼等)、占用電路板面積大、綜合成本高,在中小系統(tǒng)中常常大材小用; 2.采用通用并行 I/O 擴(kuò)展芯片(如用 815 8255 等),但此方案同樣需要驅(qū)動(dòng)顯示,同時(shí)鍵盤顯示掃描還需占用 CPU大量時(shí)間; 3. 采用專用顯示控制器,并用 CPU的 I/O 引腳完成鍵盤輸入(如 MC1449PS721 MAX721 ICM721 TLC5921 等,大多是串行接口并有顯示驅(qū)動(dòng)能力,I/O 占用少)。 [1] 單片機(jī)在開發(fā)過程中,常常會(huì)因?yàn)橘Y源不足而不得不使用擴(kuò)展接口芯片以滿足應(yīng)用系統(tǒng)的需要,其中原因之一是人機(jī)界面中的鍵盤顯示占 用了系統(tǒng)太多資源,從而造成系統(tǒng)龐大,同時(shí)降低了系統(tǒng)的可靠性。然而,矩陣鍵盤中的行線、列線和多個(gè)鍵相連,各按鍵按下與否均影響該鍵所在行線和列線的電平,各按鍵間將相互影響,C R Y 11 2 M H ZC13 0 P FC23 0 P FR110KE11 0 U FS1R E S E T+ 5 VP 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
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