【正文】 )運(yùn)算，并輸出統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)，去控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)作，以實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度、壓力、流量、也為及其他工藝參數(shù)的自動(dòng)控制。直到定時(shí)結(jié)束，從 發(fā)一負(fù)脈沖，清零 U2,封鎖 G2,停止 T/C2 計(jì)數(shù)，完成一次頻率采樣過程。 解決第一個(gè)脈沖丟失，可用門電路實(shí)現(xiàn)計(jì)數(shù)開始與脈沖上升沿的同步控制 控制時(shí)，首先 ，使 U1,U2 兩個(gè) D觸發(fā)器復(fù)位，其輸出封鎖與門 G1, 發(fā)一個(gè)啟動(dòng)正脈沖，其有效 上升沿使 U1=1,門 G1 被開放。 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 24 頁 共 41 頁 帶同步控制的頻率測量 未 脈沖頻率越低，這種錯(cuò)誤將會(huì)越大。第二個(gè)丟失的脈沖是由于脈沖的負(fù)跳變?cè)诙〞r(shí)之外。 在計(jì)數(shù)時(shí)會(huì)出現(xiàn) 如下 圖所示的脈沖丟失情況。 連接圖 圖 214 輸出電壓波形 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 23 頁 共 41 頁 計(jì)數(shù)器電路 測量頻率法 測量頻率法的最簡單的接口電路，就是直接運(yùn)用 52 單片機(jī)的兩個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器，一個(gè)作為定時(shí)，一個(gè)作為計(jì)數(shù)，這樣就能得出電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)的速率。因?yàn)檫@種鍵盤電路，在選取速度時(shí)，需要撥動(dòng)好幾個(gè)開關(guān)，如果不將中斷獨(dú)立出來，每撥一次，都會(huì)形成一次中斷，也就是說選取了 一種速度。 口為中斷口，當(dāng)編碼開關(guān)按照需求合下后，即速度設(shè)定好后，將中斷開關(guān)按下，形成外部中斷， CPU 讀取 口的值，對(duì)應(yīng)開啟一種 PWM波，對(duì)應(yīng)一種電樞電壓，對(duì)應(yīng)一種速度。 系統(tǒng)電路經(jīng)過單片機(jī)控制的 PWM 信號(hào)產(chǎn)生電路送來的 PWM 信號(hào)， 經(jīng)過功率放大電路，形成輸出電壓的波形圖如下圖如示： 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 22 頁 共 41 頁 鍵盤電路 獨(dú)立式鍵盤電路原理 獨(dú)立式鍵盤雖然占用的端口比較多，但程序簡單，又由于 此次設(shè)計(jì)屬于小系統(tǒng)，故可以在編程簡單的情況下，將硬件稍微做的復(fù)雜一些。如果我們聯(lián)系改變 λ ，那么便可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)正向的無級(jí)調(diào)速。 D 在 0— 1之間變化，因此 λ 在 177。 HIN 信號(hào)的占空比為 D=t1/T。 因此電樞上的工作電壓是雙極性矩形脈沖波形，由于存在著機(jī)械慣性的緣故，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向和轉(zhuǎn)速是由矩形脈沖電壓的平均值來決定的。 電源經(jīng) Q3 至電動(dòng)機(jī)的負(fù)極經(jīng)過整個(gè)直流電機(jī)后再通過 Q2 到達(dá)零電位，完成整個(gè)的回路。此時(shí) Q2的漏極近乎于零電平， Vcc 通過 D1 向 C1充電，為 Q1 的又一次導(dǎo)通作準(zhǔn)備。 在 HIN 為低電平期間， LIN 端輸入高電平， Q Q3導(dǎo)通，在直流電機(jī)上加反向工作電壓。 電源經(jīng) Q1 至電動(dòng)機(jī)的正極經(jīng)過整個(gè)直流電機(jī)后再通過 Q4 到達(dá)零電位，完成整個(gè)的回路。其具體的操作步驟如下： 當(dāng) IC1 的 LO為低電平而 HO為高電平的時(shí)候， Q2 截止， C1 上的電壓經(jīng)過 VB、 IC 內(nèi)部電路和 HO端加在 Q1的柵極上，從而使得 Q1 導(dǎo)通。 將 IC1 的 HIN端與 IC2的 LIN 端相連，而把 IC1 的 LIN 端與 IC2 的 HIN 端相連，這樣就使得兩片芯片所輸出的信號(hào)恰好相反。因此在這個(gè)電路中， Q Q4 或者Q Q3 是不可能持續(xù)、不間斷的導(dǎo)通的。 ⑤ IR2110 的引腳圖以及功能 IR2110 將輸入邏輯信號(hào)轉(zhuǎn)換成同相低阻輸出驅(qū)動(dòng)信號(hào) ，可以驅(qū)動(dòng)同一橋臂的兩路輸出，驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，響應(yīng)速度快，工作電壓比較高，是目前功率放大驅(qū)動(dòng)電路中使用最多的驅(qū)動(dòng)芯片。芯片還有一個(gè)封鎖兩路輸出的保護(hù)端 SD，在 SD 輸入高電平時(shí)，兩路輸出均被封鎖。輸出端設(shè)有對(duì)功率電源 VCC 的欠壓保護(hù)，當(dāng)小于 8． 2 V 時(shí)，封鎖驅(qū)動(dòng)輸出。輸入與輸出信號(hào)之間的傳導(dǎo)延時(shí)較小，開通傳導(dǎo)延時(shí)為 120 ns，關(guān)斷傳導(dǎo)延時(shí)為 95 ns。由于邏輯信號(hào)均通過電平耦合電路連接到各自的通道上，允許邏輯電路參考地 (VSS)與功率電路參考地 (COM)之間有－ 5 V～＋ 5 V 的偏移量，并且能屏 蔽小于 50 ns 脈沖，這樣便具有較理想的抗噪聲效果。邏輯輸入端采用施密特觸發(fā)電路，提高抗干擾能力。但是 IR2110 芯片 有他本身的缺陷，不能產(chǎn)生負(fù)壓，在抗干擾方面比較薄弱，以下詳細(xì)結(jié)合實(shí)驗(yàn)介紹抗干擾技術(shù)。降低了陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 18 頁 共 41 頁 產(chǎn)品成本和減少體積。高壓側(cè)驅(qū)動(dòng)采用外部自舉電容上電，與其他驅(qū)動(dòng)電路相比，它在設(shè)計(jì)上大大減少了驅(qū)動(dòng)變壓器和電容的數(shù)目，使得 MOSFET 和 IGBT 的驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)大為簡化，而且它可以實(shí)現(xiàn)對(duì) MOSFET 和 IGBT的最優(yōu)驅(qū)動(dòng)，還具有快速完整的保護(hù)功能。 芯片 IR2110 性能及特點(diǎn) : ① 簡介 IR2110 是美國國際整流器公司利用自身獨(dú)有的高壓集成電路以及無閂鎖 CMOS 技術(shù)，于 1990 年前后開發(fā)并且投放市場的， IR2110 是一種雙通道高壓、高速的功率器 件柵極驅(qū)動(dòng)的單片式集成驅(qū)動(dòng)器。其中圖 1(a)是漏極電壓和電流波形圖，圖 1(b)是柵極驅(qū)動(dòng)信號(hào)波形圖。驅(qū)動(dòng)波形的要求如下： a. 驅(qū)動(dòng)波形的正向邊緣一定要陡，幅度要大，以便減小開關(guān)管趨于導(dǎo)通時(shí)的上升時(shí)間； ，要能保證開關(guān)管處在飽和導(dǎo)通狀態(tài)，以減小開關(guān)管的正向?qū)ü軌航?，從而降低?dǎo)通期間開關(guān)管的集電極功率損耗； c. 當(dāng)正向驅(qū)動(dòng)結(jié)束時(shí)，驅(qū)動(dòng)幅度要減小，以便使開關(guān) 管能很快地脫離飽和區(qū)，以減小關(guān)閉儲(chǔ)存時(shí)問； d. 驅(qū)動(dòng)波形的下降邊緣也一定要陡，幅度要大，以便減小開關(guān)管趨于截止時(shí)的下降時(shí)間。開關(guān)管趨于關(guān)斷時(shí)的下降時(shí)間和趨于導(dǎo)通時(shí)的上升時(shí)間的快慢是降低開關(guān)晶體管損耗功率，提高開關(guān)穩(wěn)壓電源效率的主要因素。因此功率電子的驅(qū)動(dòng)是整個(gè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。電路圖如圖 215所 示： 圖 216 濾波電路 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 通往定時(shí)器 T2 端口 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 16 頁 共 41 頁 功率放大芯片的要求及選取 設(shè)計(jì)要求 這部分是開關(guān)電源的靈魂，是連接控制單元與功率管的橋梁。濾波有電容濾波、電感濾波等。 霍爾元件測速圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 15 頁 共 41 頁 霍爾矩形波濾波電路 由霍爾電路出來的 單向脈動(dòng)直流 波 ，是由強(qiáng)度不變的直流成分和一個(gè)以上的交流成分疊加形成的。 霍爾轉(zhuǎn)速傳感器的主要工作原理是霍爾效應(yīng)，也就是當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)的金屬部件通過霍爾傳感器的磁場時(shí)會(huì)引起電勢的變化，通過對(duì)電勢的測量就可以得到被測量對(duì)象的轉(zhuǎn)速值?；魻栟D(zhuǎn)速傳感器的霍爾元件在產(chǎn)生霍爾電勢后，會(huì)將其轉(zhuǎn)換為交變電信號(hào)，最后傳感器的內(nèi)置電路會(huì)將信號(hào)調(diào)整和放大，輸出矩形脈沖信號(hào) ,其頻率和轉(zhuǎn)速成正比，測出脈沖的周期或頻率即可計(jì)算出轉(zhuǎn)速。若控制電流保持不變，則霍爾感應(yīng)電壓將隨 外界磁場強(qiáng)度而變化，根據(jù)這一原理，可以將一塊永久磁鋼固定在電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)軸上轉(zhuǎn)盤的邊沿，轉(zhuǎn)盤隨被測軸旋轉(zhuǎn)，磁鋼也將跟著同步旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn)盤附近安裝一個(gè)霍爾元件，轉(zhuǎn)盤隨軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，霍爾元件受到磁鋼所產(chǎn)生的磁場影響。設(shè) KH= RH/d ，則 UH=KH I B (mV) KH為霍爾器件的靈敏系數(shù) (mV/mA/T),它表示該霍爾元件在單位磁感應(yīng)強(qiáng)度和單位控制電流下輸出霍爾電動(dòng)勢的大小。這樣使電子的運(yùn)動(dòng)軌跡發(fā)生偏 移，在霍爾元器件薄片的兩個(gè)側(cè)面分別產(chǎn)生電子積聚或電荷過剩，形成霍爾電場，霍爾元器件兩個(gè)側(cè)面間的電位差 UH稱為霍爾電壓。若在垂直于薄片平面（沿厚度 d）方向施加外加磁場 B，在沿 l方向的兩個(gè)端面加以外電場，則有一定的電流經(jīng)過。具有靈敏度高、線性度好、穩(wěn)定性高、體積小耐高溫等特性。轉(zhuǎn)速的測量方法很多，由于轉(zhuǎn)速是以單位時(shí)間內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)來衡量的 ，因此采用霍爾元器件測量轉(zhuǎn)速是較為常用的一種測量方法。 霍爾元件測速電路 霍爾原理 轉(zhuǎn)速是工程上一個(gè)常用的參數(shù)，旋轉(zhuǎn)體的轉(zhuǎn)速常以每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù)來表示。 XTAL1 和 XTAL2：片內(nèi)振蕩電路輸入線，這兩個(gè)端子用來外接石英晶體和微調(diào)電容，即用來連接 8051 片內(nèi) OSC 的定時(shí)反饋電路。 ____EA /VPP：允許訪問片外存儲(chǔ)器 /編程電源線，可以控制 8051 使用片內(nèi) ROM 還是片外ROM。 VCC為 +5V電源線， VSS為接地線。 ：這組引腳的第一功能為傳送用戶的輸入 /輸出數(shù)據(jù)。 ：這組引腳的第一功能可以作為通用的 I/O 使用。第 圖 26 6264引腳圖 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 13 頁 共 41 頁 一種情況是 8051 不帶片外存儲(chǔ)器， P0 口可以作為通用 I/O 口使用， 用于傳送 CPU 的 I/O 數(shù)據(jù)。本系統(tǒng)采用容量 8KB的 6264 作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展芯片。使用 E2PROM 作數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器有斷電保護(hù)數(shù)據(jù)的優(yōu)點(diǎn)。常陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 12 頁 共 41 頁 用 RAM芯片分靜態(tài)和動(dòng)態(tài)兩種?？紤]到系統(tǒng)功能的可擴(kuò)展性以及程序功能的擴(kuò)展，本系統(tǒng)采用 16KB 的27128 作為程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展芯片，在滿足系統(tǒng)要求的前提下還存有一定的擴(kuò)展空間，是本系統(tǒng)最合適的程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展芯片。如果此時(shí)芯片的輸出控制端為低，也即是輸出三態(tài)門打開，鎖存器中的地址信息便可以通過三態(tài)門輸出。 74LS373 片內(nèi)是 8 個(gè)輸出帶三態(tài)門的 D鎖存器。 本次設(shè)計(jì)各端口利用情況 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 10 頁 共 41 頁 8052 單片機(jī)引腳圖 單片機(jī) 的擴(kuò)充需要 由于 本次設(shè)計(jì)按 c語言編寫設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，程序存儲(chǔ)器都需要擴(kuò)展來增大內(nèi)存。 定時(shí)器： 8052 片內(nèi)有 3 個(gè) 16 位的定時(shí)器，用來實(shí)現(xiàn)定時(shí)或者計(jì)數(shù)功能，并且以其定時(shí)或計(jì)數(shù)結(jié)果對(duì)計(jì)算機(jī)進(jìn)行控制。通常說的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器就是指這前 128 個(gè)單元，簡稱內(nèi)部 RAM。其基本組成如下圖所示 ： 圖 22 8052 基本結(jié)構(gòu)圖 中央處理器 CPU：它是單 片機(jī)的核心，完成運(yùn)算和控制功能。而電樞電壓由單片機(jī)控制。而在 UaIaRa 中，由于 Ra 僅為繞組電阻，導(dǎo)致 IaRa 非常小，所以 UaIaRa 約等于 Ua。 整體簡單結(jié)構(gòu)圖 系統(tǒng)電源 陜西理工學(xué)院畢業(yè)論文 第 8 頁 共 41 頁 直流電 機(jī)的調(diào)速原理 圖 1所示電樞電壓為 Ua，電樞電流為 Ia，電樞回路總電阻為 Ra,電機(jī)常數(shù) Ca，勵(lì)磁磁通量是 Φ 。硬件部分是前提，是整個(gè)系統(tǒng)執(zhí)行的基礎(chǔ)，它主要為軟件提供程序運(yùn)行的平臺(tái)。 系統(tǒng)控制方案的分析：本直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)以單片機(jī)系統(tǒng)為依托，根據(jù) PWM 調(diào)速的基本原理，以直 流電機(jī)電樞上電壓的占空比來改變平均電壓的大小，從而控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速為依據(jù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流電動(dòng)機(jī)的平滑調(diào)速，并通過單片機(jī)控制速度的變化。因此，PWM又被稱為 “ 開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置 ” 。在 PWM驅(qū)動(dòng)控制的調(diào)整系統(tǒng)中，