【正文】 也比較廣，難度也較大，但在王新老師的幫助下得已順利完成。本系統(tǒng)的主要功能有：（1）實現(xiàn)了電動機起動和停車的平滑性；（2）實現(xiàn)了各種過電壓、過電流的保護，一出現(xiàn)異常，馬上報警并自動跳閘；（3）實現(xiàn)了對電流幅值和起動時間的修改；（4）減少了系統(tǒng)對電網(wǎng)電壓的沖擊。經(jīng)過我和與我同組設計（主要做軟件設計）的同學的共同努力下，我們調(diào)試成功了軟起動器的部分程序，并解決了電動機的起動和停車的平滑控制。程序流程圖如下圖51所示：初始化 開中斷鍵盤速度PID顯示電流PID圖51 主程序流程圖 速度PID程序其程序如下圖52所示：輸入 Cn Rn 計算en= rn 計算Pp=Kp(enen1)計算PI=KI*enun un1, en1 en2 en en1 unun= un1+PI+Pp+PD計算PI+Pp計算PD=KD(en2en1en2)返回圖52 速度PID程序流程圖參數(shù)內(nèi)存符號說明存儲單元符號說明3AHee低8位3BHee高8位3CHee低8位3DHee高8位2AHC采樣值3EHee低8位2BH暫存單元3FHPP高8位2FHuu高8位40HPP低8位30Huu低8位45HK導通定時31Hr給定值高8位46H暫存單元32Hr給定值低8位47H暫存單元33HKK高8位48H暫存單元34HKK低8位49H暫存單元35HKK高8位4AH暫存單元36HKK低8位4BH暫存單元37HKK高8位4CH暫存單元38HKK低8位4DH暫存單元39Hee高8位暫存單元 電流PID其程序流程圖如下圖54所示：輸入 計算en= rn－計算Pp=Kp(enen1)計算PI=KI*enun un1, en1 en2 en en1 unun= un1+PI+Pp+PD計算PI+Pp計算PD=KD(en2en1en2)返回圖53 電流PID程序流程圖參數(shù)內(nèi)存分配表存儲單元符號說明存儲單元符號說明5BHee低8位5CHee高8位5DHee低8位5EHee高8位4EHC采樣值5FHee低8位4FH暫存單元60HPP高8位5OHuu高8位61HPP低8位51Huu低8位62HK導通定時52Hr給定值高8位63H暫存單元53Hr給定值低8位64H暫存單元54HKK高8位65H暫存單元55HKK低8位67H暫存單元56HKK高8位68H暫存單元57HKK低8位69H暫存單元58HKK高8位6AH暫存單元59HKK低8位6BH暫存單元5AHee高8位暫存單元各部分程序見附錄1 程序清單。采用96系列單片機匯編語言編程，實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的判斷、分析，控制功能。通過ULN2803驅動，再接限流電阻，最后接到數(shù)碼管上，即LED顯示。在單片機應用系統(tǒng)中，通常使用8個LED器件組成的七段LED顯示器。由于LED體積小、功耗省、響應快、所以用途很廣。 UA1UB1UC10ωtUωtωt00Utp1Utp2Utp3Utp4Utp5Utp6Utp1圖47 相、線電壓波形圖與可控硅觸發(fā)時間的關系圖48 各可控硅觸發(fā)時刻與順序 鍵盤電路本系統(tǒng)設置了MODE（方式選擇鍵）、LOCK（鎖定鍵）、UP（增量鍵）、DOWN（減量鍵）4個鍵，通過程序可以檢測鍵盤是否一次按下或一直按下，即掃描鍵盤的狀態(tài)，其圖如49所示：圖49 鍵盤電路圖 圖410 7段數(shù)碼管LED 顯示電路LED（Lght emitting diode）是一種外加電壓（陽極電位比陰極電位高）超過額定電壓時發(fā)生擊穿，從而流過電流并發(fā)出可見光（紅色、綠色、黃色或橙色）的器件。取線電壓Ubc從負半波到正半波的過零G（即T1時刻），作為同步基準點，則觸發(fā)導通的第一對可控硅為SCR1和SCR6。不然，如果同步電壓相序不正確，會導致1雙脈沖中的補脈沖（即2單脈沖）要超前1單脈沖，從而使整流器的控制角α在不同相序條件下相差60176。例如，176?！?脈沖，但這6根引腳輸出地為單脈沖，經(jīng)或非電路D1～D6后，輸出為雙窄脈沖。TA的每一個數(shù)字表示2微秒延時時間，176。式，TA從0變化到5000，即TA的最大值TAMM=5000。那么TA與的關系為：T=.=式中，—期望的移相控制角圖44 同步電路圖45 同步電路波形分析當α從0176。對應移相控制角的延時時間常數(shù)用TA表示。在96系列單片機中，由高速輸出系統(tǒng)HSO實現(xiàn)延時控制不需占用CPU的處理事件。對于工頻交流電源，每個工頻周期為20毫秒。同步中斷脈沖的硬件電路前面已述。以供監(jiān)視同步中斷信號Utp是否正?？梢詸z測到缺相故障。波形分析如圖45所示。CPU根據(jù)KA、KB、KC的值能判斷三相交流電源的相位。）、波形變換、光耦隔離、整形電路后輸出三相方波電壓，記為KA、KB、KC。來自同步變壓器的二次電壓Uta、Utb、Utc與反并聯(lián)晶閘管的三相交流電壓同相位。此時輸出的是TTL電平的脈沖，為得到較高精度的8位D/A輸出，在濾波前應先經(jīng)過緩沖，使PWM信號的幅度為0~5V。通過修改寫入CAM的數(shù)據(jù)可以改變輸出的脈沖周期和占空比，定時器1輸入脈沖周期為2181。利用HSO產(chǎn)生PWM脈沖時，要向CAM寫2個數(shù)據(jù)，一個數(shù)據(jù)控制HSO的某一輸出腳變?yōu)楦唠娖?，另一?shù)據(jù)控制同一輸出腳變?yōu)榈碗娖?。兩種輸出都可以經(jīng)過濾波后變?yōu)橹绷髂M信號?！獳CH7。（5）A/D轉換器80C196KC的A/D轉換器有兩種轉換方式:一種是逐次逼近型的10位A/D轉換，共有8個通道；另一種是8位的A/D轉換，其轉換速度快，但分辨率低。當事件被觸發(fā)時，還會發(fā)生中斷請求。它包括事件檢測器、先進先出（FIFO）隊列寄存器，保持寄存器、HSI時間寄存器、HSI事件形式寄存器、HSI狀態(tài)寄存器組成。（2）定時器80C196KC有兩個定時器，（3）高速輸入器HSI高速輸入器HSI用于記錄某一外部事件發(fā)生的時間，時間基準又定時器1提供，共可以記錄8個事件。它的主要特征有：①80C196KC內(nèi)部EPROM/ROM為16KB，內(nèi)部RAM為488字節(jié)，采用“垂直窗口”結構使新增的256字節(jié)的RAM通過窗口映射同樣可以作為通用寄存器來訪問。 功能模塊分述 80C196KC80C196KC是CHMOS高性能16位單片機中第二代產(chǎn)品，其芯片如圖5：圖41 80C196KC芯片80C196KC有68個引腳，5個8位I/O口，其中P0是只用于輸入的口，與A/D轉換器的模擬輸入端共享引腳；P1是準雙向口；P2是多功能口；P3和P4可作雙向口或系統(tǒng)總線。圖36 電流檢測 測速控制本設計中的轉速環(huán)是通過測速發(fā)電機將轉速轉換成電壓送入80C196KC，經(jīng)CPU按照預先設計的要求處理后發(fā)出控制信號對電動機的轉速進行調(diào)節(jié)控制，即實現(xiàn)了轉速環(huán)的功能。本系統(tǒng)中依據(jù)需要電阻R和電容可以選擇R=75Ω C= 電流檢測本設計中的電流檢測環(huán)節(jié)主要使用的是電流互感器，利用其檢測出交流電流，經(jīng)由二極管組成的整流橋電路變換成直流后再送入CPU內(nèi)，CPU根據(jù)事先的設定作出處理，從而控制電流的變化區(qū)域，即實現(xiàn)了電流環(huán)的功能。本系統(tǒng)中快速熔斷器可以選擇RS3500/250型，其主要參數(shù)如下：額定電壓：500V 熔斷器額定電流：300A熔斷體額定電流：250A 最大耗散功率：85W 晶閘管關斷過電壓阻容保護在晶閘管關斷過程中，因反向電流迅速減小，回路中會產(chǎn)生很高的過電壓?？焖偃蹟嗥骶哂型ㄟ^電流越大，熔斷時間越短的特點，適合作短路保護，但是不宜作過載保護。合理的配置與選擇過電流保護是能否起到有效保護作用的關鍵。壓敏電阻的選擇主要根據(jù)額定電壓和通流容量。壓敏電阻是由氧化鋅等燒結而成的非線性電阻元件。交流過電壓可以采用壓敏電阻保護，壓敏電阻是一種常見的非線性保護元件。 交流過電壓保護交流側可能產(chǎn)生過電壓的現(xiàn)象，例如，降壓變壓器初級合閘時，初級施加的高壓會通過初、次級繞組間的分布電容耦合到次級，使之出現(xiàn)感應過電壓。通態(tài)平均電流I的計算方法為：當知道電流的有效值I時，I=（~2）對于本系統(tǒng)中，電動機的參數(shù)已知如下：鼠籠式異步電動機（Y接）：額定功率：P=11