【正文】 序的設(shè)計(jì)，所謂軟件程序是根據(jù)設(shè)計(jì)者的要求編寫出來的一系列指令，它是存放在單片機(jī)內(nèi)部的，當(dāng)單片機(jī)接通電源開始工作時(shí)，單片機(jī)就會(huì)按照要求逐條的執(zhí)行指令，完成設(shè)計(jì)者需要完成的功能。當(dāng)無刷直流電機(jī)的永磁轉(zhuǎn)子經(jīng)過霍爾器件附近時(shí)，永磁轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)令霍爾器件輸出一個(gè)電壓信號(hào)，該信號(hào)被送到控制部分，由控制部分發(fā)出信號(hào)使得定子繞組供電電路導(dǎo)通，給相應(yīng)的定子繞組供電，從而產(chǎn)生和轉(zhuǎn)子磁場(chǎng)極性相同的磁場(chǎng)，推斥轉(zhuǎn)子繼續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。本設(shè)計(jì)采用第一種方式，購(gòu)買現(xiàn)成的霍爾位置傳感器及與單片機(jī)的接口電路。霍爾元件式位置傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低、可靠，但對(duì)工作溫度有一定要求，同時(shí)霍爾元件應(yīng)靠近傳感器的永磁體，否則輸出信號(hào)電平太低，不能正常工作。電角的矩形波信號(hào)。這樣，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，三個(gè)霍爾元件便交替輸出三個(gè)寬度為180176。電角度，永磁體的極弧寬度為180176。用霍爾元件作轉(zhuǎn)子位置傳感器通常有兩種方式。它是一種半導(dǎo)體器件，是利用霍爾效應(yīng)制成的。它對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)子位置進(jìn)行檢測(cè)，其輸出信號(hào)經(jīng)過邏輯變換后去控制開關(guān)管的通斷，使電機(jī)定子各相繞組按順序?qū)?，保證電機(jī)連續(xù)工作。超前時(shí)xy處為高電位。本設(shè)計(jì)將三相電機(jī)轉(zhuǎn)子的A,B,，矢量處于正半周期時(shí)，矢量才能導(dǎo)通，導(dǎo)致兩電容c9,c10充電后之間存在電壓差，電壓差通過有源放大器作用產(chǎn)生相應(yīng)信號(hào)傳給單片機(jī)判別電機(jī)的運(yùn)行方向。分辨三相電源相序在電氣設(shè)備中是一項(xiàng)十分重要的工作. 在風(fēng)機(jī)系統(tǒng)、電力調(diào)速、電網(wǎng)并網(wǎng)運(yùn)行、電焊設(shè)備及軍用電源等場(chǎng)合中常常用到. 市場(chǎng)上許多傳統(tǒng)產(chǎn)品的鑒相裝置為體積大、成本高、工作不靈敏、不易推廣的鑒相電路. 如電磁繼電器式分辨電路, 其電路復(fù)雜、可靠性差。4）具有欠壓鎖定功能并能指示欠壓和過電流狀態(tài)。2）具有電流放大和過電流保護(hù)功能。也就是說,該驅(qū)動(dòng)器可共地運(yùn)行,且只需一路控制電源, 而常規(guī)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)通常包括光電隔離器件或者脈沖變壓器, 同時(shí)還必須向驅(qū)動(dòng)電路提供相應(yīng)的隔離電源IR2130 引腳功能:VCC 為輸入電源, HINHINHINL INL INL IN3 為輸入端,FALU T 為故障輸出端, ITRIP 為電流比較器輸入端, CAO 為電流放大器輸出端, CA 為電流放大器反向輸入端,VSS為電源地,VSD為驅(qū)動(dòng)地, L 01 , L 02 , L 03 為三路低側(cè)輸出,VB1 、VB2 、VB3為三路高側(cè)電源端, HOVS1 ,HOVSHOVS3 為三路高側(cè)輸出端。IR2130 可直接驅(qū)動(dòng)中小容量的功率場(chǎng)效應(yīng)管(MOSFET )、絕緣柵晶體管(IGB T ) 和場(chǎng)效應(yīng)控制晶閘管(MCT ) 等。各功率管的導(dǎo)通順序是Q123456Q1 逆變主電路圖。電角度）換相一次，每次換相一個(gè)功率管導(dǎo)通120176。、Q…… Q6為六只MOSFET功率管，起繞組的開關(guān)作用,高電平是導(dǎo)通。單片機(jī)通過運(yùn)行鍵盤掃描法的的程序?qū)w鍵位進(jìn)行識(shí)別。鍵盤的信號(hào)通過單片機(jī)上的P3口傳給單片機(jī)。S14鍵是電動(dòng)機(jī)加速鍵。S12鍵是系統(tǒng)啟動(dòng)鍵。對(duì)當(dāng)前輸入有誤的數(shù)值進(jìn)行修改。 S16對(duì)應(yīng)“啟動(dòng)和關(guān)閉按鍵”，按一下啟動(dòng)鍵盤，再按一下禁止輸入。共16鍵位。③當(dāng)判斷出哪個(gè)鍵壓下后，程序轉(zhuǎn)入相應(yīng)的鍵處理程序。CPU通過輸出口使行線從低位至高位逐位變低電平輸出，每次均讀入列線的狀態(tài)，以確定那條行線為“0”狀態(tài)。若列線狀態(tài)都為高電平，則說明沒有鍵被按下，若列線中有低電平，則表明有鍵被按下。行線輸出是低電平，一旦有鍵按下時(shí)，則輸入線就會(huì)被拉低，這樣，通過讀入輸入線的狀態(tài)就可得知是否有鍵按下了。矩陣式鍵盤的輸入原理：矩陣式結(jié)構(gòu)的鍵盤顯然比直接法要復(fù)雜一些，識(shí)別也要復(fù)雜一些，列線通過電阻接正電源，并將行線所接的單片機(jī)的I/O口作為輸出端，而列線所接的I/O口則作為輸入。這樣，一個(gè)端口（如P1口）就可以構(gòu)成44=16個(gè)按鍵，比之直接將端口線用于鍵盤多出了一倍，而且線數(shù)越多，區(qū)別越明顯，比如再多加一條線就可以構(gòu)成20鍵的鍵盤，而直接用端口線則只能多出一鍵。 根據(jù)本系統(tǒng)的需要，采用了按鍵式鍵盤中的矩陣式鍵盤,并采用了查詢工作方式來檢測(cè)鍵盤上有無鍵按下，采用行掃描法實(shí)現(xiàn)對(duì)按鍵的識(shí)別。 2）譯鍵：識(shí)別出哪一個(gè)按鍵被按下并求出相應(yīng)的鍵值。鍵盤的任務(wù)大體可分為三項(xiàng)：1）識(shí)鍵：判斷是否有鍵按下。 在人機(jī)交互功能中，起到“手”的作用的是鍵盤，鍵盤是現(xiàn)代單片機(jī)系統(tǒng)中不可缺少的組成部分，應(yīng)用鍵盤主要完成用戶指令的輸入、功能的切換等。 單片機(jī)的P0口對(duì)顯示模塊提供數(shù)據(jù)信號(hào)。驅(qū)動(dòng)芯片分別用到74LS244八路驅(qū)動(dòng)芯片和74LS06六路驅(qū)動(dòng)芯片。進(jìn)行動(dòng)態(tài)顯示時(shí)，在向各位LED傳送顯示碼之前，必須先暫時(shí)關(guān)閉LED，然后再傳送顯示碼，否則容易造成視覺干擾。當(dāng)數(shù)碼管處于動(dòng)態(tài)顯示時(shí)，所有位選線分離，而每個(gè)數(shù)碼管的各條段選線相連。靜態(tài)驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)是編程簡(jiǎn)單，顯示亮度高，缺點(diǎn)是占用I/O端口多，如驅(qū)動(dòng)5個(gè)數(shù)碼管靜態(tài)顯示則需要58＝40根I/O端口來驅(qū)動(dòng)，要知道一個(gè)89S51單片機(jī)可用的I/O端口才32個(gè)），實(shí)際應(yīng)用時(shí)必須增加譯碼驅(qū)動(dòng)器進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，增加了硬件電路的復(fù)雜性。根據(jù)LED顯示的硬件設(shè)計(jì)方法的不同，LED顯示驅(qū)動(dòng)分為靜態(tài)顯示和動(dòng)態(tài)顯示倆種方法。這些段分別由字母a，b,c,d,e,f,g,dp來表示。XTAL1: 振蕩器反相放大器和內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生電路的輸入端。為了執(zhí)行內(nèi)部程序指令，EA應(yīng)該接VCC。EA/VPP: 訪問外部程序存儲(chǔ)器控制信號(hào)。PSEN: PSEN是外部程序存儲(chǔ)器選通信號(hào)。這個(gè)ALE 使能標(biāo)志位（地址為8EH的SFR的第0位）的設(shè)置對(duì)微控制器處于外部執(zhí)行模式下無效。這一位置 “1”，ALE 僅在執(zhí)行MOVX 或MOVC指令時(shí)有效。然而，特別強(qiáng)調(diào)，在每次訪問外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，ALE脈沖將會(huì)跳過。在flash編程時(shí)，此引腳（PROG）也用作編程輸入脈沖。DISRTO默認(rèn)狀態(tài)下，復(fù)位高電平有效。看門狗計(jì)時(shí)完成后，RST腳輸出96個(gè)晶振周期的高電平。表 P3口的第二功能引腳號(hào) 第二功能RXD （串行輸入）TXD （串行輸出） （外部中斷0） （外部中斷1）T0 （定時(shí)器0外部輸入）T1 （定時(shí)器1外部輸入） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通） （外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器度選通） RST: 復(fù)位輸入。P3口亦作為AT89S52特殊功能（第二功能）使用，如表 。對(duì)P3端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。在flash編程和校驗(yàn)時(shí)，P2口也接收高8位地址字節(jié)和一些控制信號(hào)。在這種應(yīng)用中，P2口使用很強(qiáng)的內(nèi)部上拉發(fā)送1。作為輸入使用時(shí)，被外部拉低的引腳由于內(nèi)部電阻的原因，將輸出電流（IIL）。 P1口的第二功能引腳號(hào)第二功能T2 （定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的外部計(jì)數(shù)輸入），時(shí)鐘輸出T2EX （定時(shí)器/計(jì)數(shù)器T2的捕捉/重載觸發(fā)信號(hào)和方向控制）MOSI （在系統(tǒng)編程用）MISO （在系統(tǒng)編程用）SCK （在系統(tǒng)編程用） P2口：P2口是一個(gè)具有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2輸出緩沖器能驅(qū)動(dòng)4個(gè)TTL 邏輯電平。此外，（）和時(shí)器/計(jì)數(shù)器2的觸發(fā)輸入（）。對(duì)P1端口寫“1”時(shí)，內(nèi)部上拉電阻把端口拉高，此時(shí)可以作為輸入口使用。程序校驗(yàn)時(shí)，需要外部上拉電阻。在這種模式下，P0具有內(nèi)部上拉電阻。對(duì)P0端口寫“1”時(shí)，引腳用作高阻抗輸入。對(duì)各個(gè)引腳及外部接口做以下說明：VCC：電源GND：地P0口：P0口是一個(gè)8位漏極開路的雙向I/O口?？臻e模式下，CPU停止工作，允許RAM、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、串口、中斷繼續(xù)工作。 AT89S52具有以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash，256字節(jié)RAM，32 位I/O口線，看門狗定時(shí)器，2個(gè)數(shù)據(jù)指針，三個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量2級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，全雙工串行口，片內(nèi)晶振及時(shí)鐘電路。片上Flash允許程序存儲(chǔ)器在系統(tǒng)可編程，亦適于常規(guī)編程器。功能特性描述： AT89S52是一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系統(tǒng)可編程Flash存儲(chǔ)器。 AT89S52的外部引腳結(jié)圖下面簡(jiǎn)要介紹其主要性能。通過位置傳感器的對(duì)電機(jī)的位置進(jìn)行檢測(cè)，將其位置信號(hào)傳入微控制器，微控制器對(duì)其信號(hào)進(jìn)行邏輯出來，產(chǎn)生相應(yīng)的脈沖驅(qū)動(dòng)信號(hào)，經(jīng)功率驅(qū)動(dòng)單元放大，放大控制信號(hào)對(duì)逆變電路進(jìn)控制，通過電力全控晶體管的開通達(dá)到將交流電流轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷麟娏鞯墓ぷ?。光電編碼器的檢測(cè)精度非常高，通常旋轉(zhuǎn)一圈可輸出幾百至幾千個(gè)脈沖，適用于轉(zhuǎn)速較低的場(chǎng)合。光電傳感器又稱光電開關(guān)，由于光電傳感器屬于非接觸式檢測(cè)器件，對(duì)檢測(cè)器件不會(huì)造成損傷?；魻杺鞲衅魇菓?yīng)用電磁感應(yīng)的方式進(jìn)行檢測(cè)，由于其安裝結(jié)構(gòu)的限制，這種傳感器檢測(cè)的精度很低，所以常常用在高轉(zhuǎn)速并且對(duì)精度要求不高的場(chǎng)合。對(duì)于轉(zhuǎn)速的檢測(cè)方法有很多種。本設(shè)計(jì)采用方案一。方案二：采用軟件延時(shí)方式獲得PWM信號(hào)。方案一：采用定時(shí)/計(jì)數(shù)器方式獲得PWM信號(hào)。本設(shè)計(jì)采用了定頻調(diào)寬方式，采用這種方式的優(yōu)點(diǎn)是電動(dòng)機(jī)在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)比較穩(wěn)定，并且在采用單片機(jī)產(chǎn)生PWM脈沖的軟件實(shí)現(xiàn)上比較方便。本設(shè)計(jì)系統(tǒng)采用了方案一。方案二：?jiǎn)螛O性工作制。 PWM調(diào)速工作方式方案一：雙極性工作制。由于它的價(jià)格便宜、使用簡(jiǎn)單，在電器特別是家電領(lǐng)域應(yīng)用極為廣泛。因此在選擇好液晶顯示器后用戶無法更改其驅(qū)動(dòng)方式。LCD不發(fā)光他只調(diào)節(jié)光的亮度。通過查閱資料設(shè)想了兩種方案為本系統(tǒng)的顯示模塊。當(dāng)需要的按鍵大于8時(shí)，一般都采用矩陣式鍵盤。44矩陣鍵盤共使用16個(gè)按鍵，但只需要8條測(cè)試線。方案二：采用矩陣式鍵盤，其特點(diǎn)是：一組定為行線，另一組定為列線，在行線和列線的交叉點(diǎn)上放置按鍵。這種連接方式的優(yōu)點(diǎn)是：鍵盤結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，各條測(cè)試線相互獨(dú)立，容易識(shí)別被按下的鍵，軟件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，適用于少量使用鍵盤的場(chǎng)合。方案一：采用獨(dú)立式鍵盤，其特點(diǎn)是：一鍵一線，即每個(gè)按鍵單獨(dú)占用一條檢測(cè)線，并與主機(jī)相連。電路保證了可以簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速和方向的控制；電子開關(guān)的速度很快，穩(wěn)定性也極佳，這種電路由于工作在管子的飽和截止模式下，效率非常高；所以是一種廣泛采用的PWM調(diào)速技術(shù)。方案三：采用由晶體管組成的PWM電路。這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是電路較為簡(jiǎn)單、在觸點(diǎn)上允許流過較大的電流，缺點(diǎn)是繼電器的響應(yīng)時(shí)間慢，無法實(shí)現(xiàn)直流電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)的快速切換、機(jī)械結(jié)構(gòu)易損壞、壽命較短、可靠性不高。這個(gè)方案的優(yōu)點(diǎn)是驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單，幾乎不添加其它外圍元件就可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的控制，使得驅(qū)動(dòng)電路功耗相對(duì)較小，而且目前市場(chǎng)上此類芯片種類齊全，價(jià)格也比較便宜。本設(shè)計(jì)采用方案一。方案二：采用定時(shí)的方法。方案一：采用記數(shù)的方法。該系統(tǒng)采用脈寬調(diào)速，使電機(jī)速度等于設(shè)定值，并且實(shí)時(shí)顯示電機(jī)的轉(zhuǎn)速值。（4）實(shí)現(xiàn)短路、過流、過電壓和欠電壓等故障保護(hù)電路。（2）產(chǎn)生調(diào)制信號(hào)，使電機(jī)的電壓隨給定速度信號(hào)而自動(dòng)變化，實(shí)現(xiàn)電機(jī)開環(huán)調(diào)速。無機(jī)械式位置傳感器轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)是通過檢測(cè)和計(jì)算與轉(zhuǎn)子位置有關(guān)的物理量間接地獲得轉(zhuǎn)子位置信息，主要有反電動(dòng)勢(shì)檢測(cè)法、續(xù)流二極管工作狀態(tài)檢測(cè)法、定子三次諧波檢測(cè)法和瞬時(shí)電壓方程法等。但是位置傳感器的存在增加了系統(tǒng)的成本和體積，降低了系統(tǒng)可靠性，限制了無刷直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用范圍，對(duì)電機(jī)的制造工藝也帶來了不利的影響。轉(zhuǎn)子位置傳感器的種類包括磁敏式、電磁式、光電式、接近開關(guān)式、正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器式以及編碼器等。位置檢測(cè)包括有位置傳感器和無位置傳感器檢測(cè)兩種方式。因此，目前以星形連接三相橋式主電路應(yīng)用最多。相數(shù)越多，逆變器電路使用的開關(guān)管越多，成本越高。一般相數(shù)越多，轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)越小；采用橋式主電路比采用非橋式主電路的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小。（2）轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)。適當(dāng)?shù)靥岣呃@組利用率將可以使同時(shí)通電的導(dǎo)體數(shù)增加，使電阻下降，效率提高。綜合以下三個(gè)指標(biāo)有助于我們做出正確的選擇：（1）繞組利用率。無刷直流電動(dòng)機(jī)定子繞組的相數(shù)可以有不同的選擇，繞組的連接方式也有星形和角型之分，而逆變器又有半橋型和全橋型兩種。繞組可以接成星形或三角形，并分別與逆變器中的各開關(guān)管相連，三相無刷直流電動(dòng)機(jī)最為常見。由于無刷直流電動(dòng)機(jī)的電機(jī)本體為永磁電機(jī)，所以無刷直流電動(dòng)機(jī)也稱為永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)。原直流電動(dòng)機(jī)的電刷和機(jī)械換向器被逆變器和轉(zhuǎn)子位置檢測(cè)器所代替。 無刷直流電動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的組成 無刷直流電動(dòng)機(jī)(Brushless DC Motor,簡(jiǎn)稱BLDCM)是一種典型的機(jī)電一體化產(chǎn)品,它是由電動(dòng)機(jī)本體、位置檢測(cè)器、,控制器對(duì)轉(zhuǎn)子位置信號(hào)進(jìn)行邏輯處理并產(chǎn)生相應(yīng)的開關(guān)信號(hào),開關(guān)信號(hào)以一定的順序觸發(fā)逆變器中的功率開關(guān)器件,將電源功率以一定的邏輯關(guān)系分配給電動(dòng)機(jī)定子各相繞組,使電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生持續(xù)不斷的轉(zhuǎn)矩.現(xiàn)對(duì)無刷直流電動(dòng)機(jī)各部分的基本結(jié)構(gòu)說明如下。第2章 無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案本設(shè)計(jì)以AT89C52單片機(jī)為核心，以4*4矩陣鍵盤作為輸入達(dá)到控制直流電機(jī)的啟動(dòng)、停止、加速和減速，本系統(tǒng)主要完成的功能是： (1) 啟動(dòng)該系統(tǒng)后可以顯示實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)速值和給定轉(zhuǎn)速值； (2) 可以通過鍵盤輸入給定轉(zhuǎn)速 (3) 可以通過調(diào)節(jié)電位器實(shí)現(xiàn)平滑調(diào)速； (4) 可以實(shí)現(xiàn)限流保護(hù)。其中，模糊控制是把一些具有模糊性的成熟經(jīng)驗(yàn)和規(guī)則有機(jī)地融入到傳動(dòng)控制策略當(dāng)中，現(xiàn)已成功地應(yīng)用到許多方面。隨著信息技術(shù)和控制理論的發(fā)展，在運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域中，一個(gè)新的發(fā)展方向就是先進(jìn)控制理論，尤其是智能控制理論的應(yīng)用。減小轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)是提高無刷直流電動(dòng)機(jī)性能的重要方面。（1）轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)控制。3 續(xù)流二極管電流通路檢測(cè)法。無轉(zhuǎn)子位置傳感器運(yùn)行實(shí)際上就是要求在不采用機(jī)械傳感器的條件下，利用電機(jī)的電壓和電流信息獲得轉(zhuǎn)子磁極的位置.目前比較成熟的無轉(zhuǎn)子位置傳感器運(yùn)行方式有： 1 反電動(dòng)勢(shì)法——包括直接反電動(dòng)勢(shì)法、間接反電動(dòng)勢(shì)法以及派生出來的反電動(dòng)勢(shì)積分法等。轉(zhuǎn)子位置傳感器是整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中最為脆弱的部件，不僅