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1、 畢業(yè)設計 用單片機控制的電機交流調速系統(tǒng)畢業(yè)設計畢業(yè)設計任務書畢業(yè)設計題目：單片機控制的電機交流調速系統(tǒng)設計畢業(yè)設計目的：本課題是一個單片機應用系統(tǒng)，包括硬件和軟件兩部分。通過本畢業(yè)設計，學生要掌握硬件設計和軟件編程，為以后的工作做好準備。 畢業(yè)設計任務：1.基于51單片機設計單片機系統(tǒng)硬件，包括整流器，濾波器，逆變器，觸發(fā)器等；2.使用PROTEL軟件畫系統(tǒng)硬件電路；3.自行設計程序并作注釋。畢業(yè)設計主要技術數(shù)據(jù)：1.單片機使用89c51，交流電機額定功率4KW,額定轉速1200r/min；畢業(yè)設計工作量要求：論文正文應有各個電路模塊說明，硬件電路圖，源程序，結論或改進，字數(shù)不少于5000

2、字（不包含圖所占）畢業(yè)設計進度計劃：第1周：下達畢業(yè)設計任務，認真分析選題要完成的任務及技術指標，然后向指導教師匯報自己的理解，指導教師指出學生的問題，對于合理建議應給與肯定，并修改功能和技術指標；第2周：查閱、收集資料，根據(jù)修改后的功能和技術指標，選擇確定總體方案，及時和指導教師交流，征求指導教師意見;第3周：根據(jù)方案設計硬件系統(tǒng)。完成硬件電路設計，畫出硬件電路圖，征求指導教師意見；第4周：完成軟件部分整體框架設計；第5周：畫出軟件流程圖，完成關鍵部分軟件設計；完成全部軟件設計，征求指導教師建議；第6周：整理資料，撰寫完整規(guī)范的畢業(yè)設計報告（論文）并交指導教師審閱；準備答辯提綱，進行畢業(yè)答辯

3、。畢業(yè)設計應完成的技術資料：論文、圖紙、源代碼參考文獻：1、 樓然苗，李光飛編著.51系列單片機設計實例 北京航天航空大學出版社2、 王曉明.電氣傳動的微機控制 北京航天航空大學出版社3、 吳金戌，沈慶陽，郭庭吉編著.8051單片機實踐與應用 清華大學出版社4、 姚為正編著.電力電子技術第二版 高等教育出版社5、 楊寧 黃元峰編著.微機控制技術第二版 高等教育出版社教研室主任意見：系主管領導意見： 任務下達日期2010年9月25日規(guī)定完成日期2010年12月3日摘 要 - 1 -第1章 引 言- 2 -1.1單片機的產(chǎn)生和發(fā)展- 2 -1.2交流調速系統(tǒng)的現(xiàn)狀- 2 -第2章 硬 件 設 計-

4、 4 -2.1系統(tǒng)總體方案設計- 4 -2.2主回路設計- 5 -2.2.1整流濾波電路的設計- 5 -2.2.2整流電路意義總結- 5 -2.3整流電路分類- 6 -2.3.1按組成器件可分為不可控電路、半控電路、全控電路三種- 6 -2.3.2按電網(wǎng)交流輸入相數(shù)分為單相電路、三相電路- 7 -2.4濾波電路- 7 -2.4.1 RC平滑濾波電路的結構- 7 -2.4.2 RC平滑濾波電路的工作原理- 7 -2.5三相逆變電路的設計- 8 -2.5.1 SPWM 逆變器原理- 9 -第3章 觸發(fā)器的選擇- 11 -3.1.1命令寄存部分- 13 -3.1.2讀取及產(chǎn)生調制波形部分- 14 -

5、3.1.3三相輸出控制電路- 14 -第4章 單片機- 15 -4.1 AT89C51單片機簡介- 15 -4.2 顯示器8279- 17 -4.3 三相變頻變壓電源電路結構圖.-18-第5章 參數(shù)計算- 20 -5.1 整流電路設計-20-5.2 逆變電路的設計- 20-第6章 軟件設計- 21 -6.1流程圖- 21 -6.2 程序.-23-結束語- 32 -參考文獻- 32 -致謝- 32 - 畢業(yè)設計 用單片機控制的電機交流調速系統(tǒng)用單片機控制的電機交流調速系統(tǒng)設計摘要單片機控制的交流變頻調速系統(tǒng)設計思想是用開環(huán)恒壓頻比控制。通過改變程序來達到控制轉速的目的，因此本設計的調速分為硬件和

6、軟件兩個部分。由于設計中電機功率是4KW，所以整流器采用不可控電路，電容器濾波，逆變器采用三相逆變器。系統(tǒng)的總體結構主要由主回路，51系列單片機，SA8282觸發(fā)器及測速發(fā)電機等組成。關鍵詞 AT89C51單片機,觸發(fā)器，整流器，三相異步電動機第1章 引 言1.1單片機的產(chǎn)生和發(fā)展 我國開始使用單片機是在1982年，短短五年時間里發(fā)展極為迅速。1986年在上海召開了全國首屆單片機開發(fā)與應用交流會，有的地區(qū)還成立了單片微型計算機應用協(xié)會，那是全國形成的第一次高潮，截止今日單片機應用技術仍飛速發(fā)展。我們首先從它的構成說起：單片機，亦稱單片微電腦或單片微型計算機。它是把中央處理器(CPU)、隨機存取

7、存儲器(RAM)、只讀存儲器(ROM)、輸入輸出端口(I/O)等主要計算機功能部件都集成在一塊集成電路芯片上的微型計算機。計算機的產(chǎn)生加快了人類改造世界的步伐，但是它畢竟體積大。微計算機（單片機）在這種情況下誕生了。單片機滲透到我們生活的各個領域，幾乎很難找到哪個領域沒有單片機的蹤跡。導彈的導航裝置，飛機上各種儀表的控制，計算機的網(wǎng)絡通訊與數(shù)據(jù)傳輸，工業(yè)自動化過程的實時控制和數(shù)據(jù)處理，廣泛使用的各種智能IC卡，民用豪華轎車的安全保障系統(tǒng)，錄象機、攝象機、全自動洗衣機的控制，以及程控玩具、電子寵物等等，這些都離不開單片機。更不用說自動控制領域的機器人、智能儀表、醫(yī)療器械了。我們只需要在單片機外圍

8、接一點簡單的接口電路，核心部分只是由人為的寫入程序來完成。這樣產(chǎn)品的體積變小了，成本也降低了，長期使用也不會擔心精度達不到了。因此，單片機的學習、開發(fā)與應用將造就一批計算機應用與智能化控制的科學家、工程師。所以，它的魔力不僅是在現(xiàn)在，在將來將會有更多的人來接受它、使用它。1.2交流調速系統(tǒng)的現(xiàn)狀 近20年來隨著電力電子技術，計算機技術、自動控制技術的迅速發(fā)展，交流電機變頻調速已得到了越來越廣泛的應用，并已開始逐步替代直流調速，因其許多優(yōu)點而被公認為最有發(fā)展前途的調速方式。同時，變頻調速的控制技術也在不斷進步和完善。在變頻調速系統(tǒng)出現(xiàn)的初期，其控制技術是采用電壓頻率協(xié)調控制（即V/F比為常數(shù)）。

9、此種控制技術有開環(huán)和閉環(huán)兩種形式。采用開環(huán)時用于一般生產(chǎn)機械，但靜態(tài)和動態(tài)性能都不太理想，采用閉環(huán)則可改善系統(tǒng)性能。后來，一些研究人員提出了轉差頻率控制方法。采用這種控制技術使得變頻調速系統(tǒng)在一定的程度上改善了靜態(tài)和動態(tài)性能，使之接近于直流雙閉環(huán)調速系統(tǒng)，但是，還是不能滿足高性能調速系統(tǒng)的要求。 改善調速系統(tǒng)動態(tài)性能的關鍵在于如何實現(xiàn)轉矩控制。70年代初德國的F.BLASCHKE提出的矢量控制理論解決了交流電機矢轉矩控制問題。這種理論的核心是將一臺交流電機等效為直流電機來控制，因而獲得了與直流調速系統(tǒng)同樣優(yōu)良的動態(tài)性能。經(jīng)過各國科技工作者努力，矢量變換控制的變頻調速方法已廣泛地應用于電氣傳動系

10、統(tǒng)中。80年代的中期，德國的DEPENBROCK又提出了直接轉矩控制的理論，其思路是把交流電機與逆變器看作一個整體對待。采用空間電壓矢量分析方法進行計算，直接控制轉矩，免去了矢量變換的復雜計算?？刂葡到y(tǒng)結構簡單，便于實現(xiàn)全數(shù)字化，已有實際產(chǎn)品用于實際中。 近10多年來，各國學者和研究部門致力于無速度傳感器控制系統(tǒng)的研究， 利用檢測定子電壓、電流等容易測量的物理量進行速度估算，以取代速度傳感器，提高控制系統(tǒng)的可靠性，降低成本，目前已研究出無速度傳感器矢量控制系統(tǒng)的實用產(chǎn)品。近幾年來，人工智能技術如專家系統(tǒng)、模糊邏輯和人工神經(jīng)網(wǎng)絡等，正在顯示出其實現(xiàn)變頻調速的智能化自適應控制的巨大希望所在，有研究

11、結果表明，智能控制技術有效利用，可使變頻調速系統(tǒng)做到高效、自適應、自診斷、自保護、動態(tài)性能優(yōu)良。第2章 硬 件 設 計2.1系統(tǒng)總體方案設計圖1 系統(tǒng)總體框圖 為了使系統(tǒng)具有較好的動靜態(tài)性能，滿足設計要求，可將整個系統(tǒng)設計為轉速開環(huán)控制系統(tǒng)，采用轉差頻率調節(jié)方式，對轉速進行動態(tài)調節(jié)。由于電動機功率不大，整流器采用不可控電路，電容器濾波；逆變器采用電力晶體管三相逆變器。系統(tǒng)的總體結構主要由主回路：整流電路，濾波電路，三相逆變電路；AT 89C51單片機， 8279通用鍵盤/顯示器，I/O接口芯片等組成。2.2主回路設計2.2.1整流濾波電路的設計 圖2 整流濾波電路2.2.2整流電路意義總結1、

12、電源電路中的整流電路主要有半波整流電路、全波整流電路和橋式整流三種。 2、這三種整流電路輸出的單向脈動性直流電特性有所不同，半波整流電路輸出的電壓只有半周，所以這種單向脈動性直流電主要成分仍然是50Hz的，因為輸入交流市電的頻率是50Hz，半波整流電路去掉了交流電的半周，沒有改變單向脈動性直流電中交流成分的頻率；全波和橋式整流電路相同，用到了輸入交流電壓的正、負半周，使頻率擴大在倍為100Hz，所以這種單向脈動性直流電的交流成分主要成分是100Hz的，這是因為整流電路將輸入交流電壓的一個半周轉換了極性，使輸出的直流脈動性電壓的頻率比輸入交流電壓提高了一倍，這一頻率的提高有利于濾波電路的濾波。

13、3、在半波整流電路中，當整流二極管截止時，交流電壓峰值全部加到二極管兩端。對于全波整流電路而言也是這樣，當一只二極管導通時，另一只二極管截止，承受全部交流峰值電壓。所以對這兩種整流電路，要求電路的整流二極管其承受反向峰值電壓的能力較高；對于橋式整流電路而言，兩只二極管導通，另兩只二極管截止，它們串聯(lián)起來承受反向峰值電壓，在每只二極管兩端只有反向峰值電壓的一半，所以對這一電路中整流二極管承受反向峰值電壓的能力要求較低。 4、在全波和橋式整流電路中，都將輸入交流電壓的負半周轉到正半周或將正半周轉到負半周，這一點與半波整流電路不同，在半波整流電路中，將輸入交流電壓一個半周切除。 5、在整流電路中，輸

14、入交流電壓的幅值遠大于二極管導通的管壓降，所以可將整流二極管的管壓降忽略不計。2.3整流電路分類2.3.1按組成器件可分為不可控電路、半控電路、全控電路三種 1）不可控整流電路完全由不可控二極管組成，電路結構一定之后其直流整流電壓和交流電源電壓值的比是固定不變的。 2）半控整流電路由可控元件和二極管混合組成，在這種電路中，負載電源極性不能改變，但平均值可以調節(jié)。3）在全控整流電路中，所有的整流元件都是可控的（SCR、GTR、GTO 等），其輸出直流電壓的平均值及極性可以通過控制元件的導通狀況而得到調節(jié)，在這種電路中，功率既可以由電源向負載傳送，也可以由負載反饋給電源，即所謂的有源逆變。 2.3

15、.2按電網(wǎng)交流輸入相數(shù)分為單相電路、三相電路1）對于小功率整流器常采用單相供電。 2）三相整流電路是交流測由三相電源供電，負載容量較大,或要求直流電壓脈動較小，容易濾波。三相可控整流電路有三相半波可控整流電路，三相半控橋式整流電路，三相全控橋式整流電路。因為三相整流裝置三相是平衡的輸出的直流電壓和電流脈動小，對電網(wǎng)影響小，且控制滯后時間短，采用三相全控橋式整流電路時，輸出電壓交變分量的最低頻率是電網(wǎng)頻率的6倍，交流分量與直流分量之比也較小，因此濾波器的電感量比同容量的單相或三相半波電路小得多。另外，晶閘管的額定電壓值也較低。因此，這種電路適用于大功率變流裝置。2.4濾波電路經(jīng)過整流電路后的輸出

16、電壓已經(jīng)是單相的直流電壓，但是其中含有直流和交流的成分，電壓的大小仍有變化，這種直流電稱為脈動直流電。對于某些工作(如蓄電池充電)，脈動電流已經(jīng)可以滿足要求，但是對于大多數(shù)電子設備，需要平滑的直流電，故整流電路后面都要接濾波電路，盡量減小交流成分，以減小整流電壓的脈動程度，適合穩(wěn)壓電路的需要，這就是濾波。由此組成的電路稱為濾波電路。下面介紹兩類主要的濾波電路。2.4.1 RC平滑濾波電路的結構 在負載上并聯(lián)一個電容器，利用電容器充放電時端電壓不能躍變的特性使直流輸出電壓保持穩(wěn)定。圖二整流濾波電路中，二極管VD起整流作用，與負載并聯(lián)的電容C起濾波作用，這個電容器就是一個最簡單的濾波器2.4.2

17、RC平滑濾波電路的工作原理 RC平滑濾波電路是利用電容器的端電壓在電路狀態(tài)改變時不能躍變的原理實現(xiàn)濾波的電容和電感都是基本的濾波元件，當通過電感線圈的電流發(fā)生變化時，線圈中會產(chǎn)生自感電動勢阻礙電流變化，因此通過電感的電流不能突變，流過負載的電流也就不能突變，從而使負載電流和負載電壓的脈動大為減小，電流平滑，輸出電壓的波形也就平穩(wěn)了，達到了濾波目的。2.5三相逆變電路的設計 圖3 三相逆變電路逆變器是將直流變?yōu)槎l定壓或調頻調壓交流電的變換器，傳統(tǒng)方法是利用晶閘管組成的方波逆變電路實現(xiàn)，但由于其含有較大成分低次諧波等缺點，近十余年來，由于電力電子技術的迅速發(fā)展，全控型快速半導體器件BJT，IGB

18、T，GTO 等的發(fā)展和PWM 的控制技術的日趨完善，使SPWM 逆變器得以迅速發(fā)展并廣泛使用。PWM 控制技術是利用半導體開關器件的導通與關斷把直流電壓變成電壓脈沖列，并通過控制電壓脈沖寬度和周期以達到變壓目的或者控制電壓脈沖寬度和脈沖列的周期以達到變壓變頻目的的一種控制技術，SPWM 控制技術又有許多種，并且還在不斷發(fā)展中，但從控制思想上可分為四類，即等脈寬PWM 法，正弦波PWM 法（SPWM 法），磁鏈追蹤型PWM 法和電流跟蹤型PWM 法，其中利用SPWM 控制技術做成的SPWM 逆變器具有以下主要特點：（1）逆變器同時實現(xiàn)調頻調壓，系統(tǒng)的動態(tài)響應不受中間直流環(huán)節(jié)濾波器參數(shù)的影響。（2

19、）可獲得比常規(guī)六拍階梯波更接近正弦波的輸出電壓波形，低次諧波減少，在電氣傳動中，可使傳動系統(tǒng)轉矩脈沖的大大減少，擴大調速范圍，提高系統(tǒng)性能。（3）組成變頻器時，主電路只有一組可控的功率環(huán)節(jié)，簡化了結構，由于采用不可控整流器，使電網(wǎng)功率因數(shù)接近于1，且與輸出電壓大小無關。2.5.1 SPWM 逆變器原理1 SPWM 波形所謂的SPWM 波形就是與正弦波形等效的一系列等幅不等寬的矩形脈沖波形，等效的原則是每一區(qū)間的面積相等。把一個正弦波分作幾等分然后把每一等分的正弦曲線與橫軸所包圍的面積都用一個與此面積相等的矩形脈沖來代替，矩形脈沖的幅值不變，各脈沖的中點與正弦波每一等分的中點相重合，這樣由幾個等

20、幅不等寬的矩形脈沖所組成的波形就與正弦波等效，稱作SPWM 波形。同樣，正弦波的負半周也用同樣的方法與一系列負脈沖波等效。2 SPWM 調制及逆變橋工作原理 以SPWM 三相逆變橋為例進行說明，SPWM三相逆變器主電路由六個全控式功率開關器件構成三相逆變橋，它們各有一個繼流二極管反并聯(lián)結，整個逆變器由三相不可控整流器提供電壓為Us的直流電壓。調制波和載波的交點決定了SPWM 脈沖序列的寬度和脈沖間的間隔寬度。當A 相的UraUt 時，VT1 導通，輸出正弦脈沖電壓Us/2，當UraUt 時，VT1 關斷Uda=0,在Ura 負半周，用同樣方法控制VT4，輸出負的脈沖電壓序列，改變調制波頻率時，

21、輸出電壓基波頻率隨之改變，降低調制波幅值時如Ura，各段脈沖的寬度變窄，輸出電壓基波幅值減少。這種SPWM 每相只有一個開關器件反復通斷，稱單極性SPWM 波形。若有同一橋臂上下兩個開關交替地導通與關斷，則輸出脈沖在“+”和“”之間變化，這樣得到雙極式的SPWM 波形，其調制方法與單極式相似，只是輸出脈沖電壓的極性不同，當UraUt 時，VT1 導通VT4 關斷，Uao=+Us/2；當UrsUt 時VT1 關斷，VT4 導通，輸出相電壓Uao=-Us/2,同理VT3 和VT6，VT3 和VT5 交替導通得到UAO，UCO 第3章 觸發(fā)器的選擇圖4 SA8282引腳排列圖PWM控制技術是通過控制

22、電路按一定規(guī)律來控制開關管的通斷,以得到一組等幅而不等寬的矩形脈沖波形并使其逼近正弦電壓波形。其方法有模擬方法和數(shù)字方法兩種，其中模擬方法的電路比較復雜,且有溫漂現(xiàn)象，會影響精度,降低系統(tǒng)的性能。數(shù)字方法則是按照不同的數(shù)字模型用計算機算出各切換點并將其存入內存,然后通過查表及必要的計算生成PWM波，因此數(shù)字方法受內存影響較大,且與系統(tǒng)精度之間存在著矛盾。SA8282是英國MITEL公司生產(chǎn)的全數(shù)字化三相PWM發(fā)生器，它頻率范圍寬、精度高，并可與微處理器進行接口,同時能夠完成外圍控制功能,因而可實現(xiàn)智能化。SA8282采用28腳DIP封裝。圖4是其引腳排列圖，其各引腳的功能說明如下：AD0AD7

23、：八位地址與數(shù)據(jù)復用總線，用于從微處理器接受地址與數(shù)據(jù)信息。WR（R/W、RD（DS）、 ALE（AS）：此三個引腳為Intel（MOTOROLA）控制模式；SA8282在工作時可自動適應Intel或MOTOROLA控制模式，當ALE（AS）管腳變?yōu)楦唠娖綍r，SA8282內部檢測電路將自動鎖存RD（DS）線上的狀態(tài)，如果檢測結果為低電平，則采用MOTOROLA控制模式；如果檢測結果為高電平，則采用Intel控制模式。RST：復位端，低電平有效；CS：片選輸入該控制線可使SA8282與其它外圍接口芯片共享同一組總線。RPHT、RPHB、YPHT、YPHB、BPHT、BPHB：標準TTL電平輸出端

24、口（即PWM驅動信號）可分別驅動三相逆變器的六個功率開關器件。TRIP：輸出封鎖狀態(tài)指示用于表明輸出是否被鎖存，低電平有效。SET TRIP：關斷觸發(fā)信號輸入端,當輸入為高時, TRIP及六個PWM輸出端將被迅速鎖存在低電平狀態(tài),且只有在, RST復位時才能解除。WSS：波形采樣同步端口；ZPB、ZPPY、ZPPR：分別是三相信號的零相位脈沖輸出端。CLK：時鐘信號輸入端。VDD：+5V偏置電源。VSS：接地端。此外，SA8282芯片還具有以下特點：圖5 內部原理結構框圖 ()全數(shù)字化SA8282與微處理器相連時可自動適應Intel和MOTOROLA兩種總線接口而且編程簡捷方便。其全數(shù)字化的脈

25、沖輸出具有很高的精度和穩(wěn)定性。()工作方式靈活SA8282具有六個標準的TTL電平輸出端,可以驅動逆變器的六個功率開關器件。電路的載波頻率、調制頻率、調制比、最小脈寬、死區(qū)時間等工作參數(shù)均可直接通過軟件設定,而不需要任何外接電路,從而降低了硬件成本。()工作頻率范圍寬、精度高SA8282的三角載波頻率可調,當時鐘頻率為12.5MHz時,載波頻率最高可達24KHz,輸出調制頻率最高可達4KHz,輸出頻率的分辨率為12位。3.1工作原理SA8282的內部原理結構框圖如圖5所示。它主要包括初始化命令和控制命令寄存部分、從ROM中讀取及產(chǎn)生PWM調制波形部分以及三相輸出控制電路等三個功能部分。3.1.

26、1命令寄存部分該部分由總線控制、地址數(shù)據(jù)總線、暫存器R0R2、虛擬寄存器R3R4及24位初始化寄存器和24位控制寄存器構成。該部分在工作時應首先進行初始化（從微處理器向初始化寄存器和控制寄存器輸入控制字進行系統(tǒng)參數(shù)設置），然后由微處理器向兩個24位寄存器輸入命令字，這兩個寄存器分別被稱為初始化寄存器和控制寄存器。由于總線的數(shù)據(jù)寬度被限制在8位字長，因此要想把數(shù)據(jù)送到一個24位寄存器，應先分三次分別送到三個暫存寄存器R0、R1、R2中。而數(shù)據(jù)由暫存寄存器R0、R1、R2送到初始化寄存器或控制寄存器是通過虛擬寄存器R3、R4的送數(shù)寫指令來實現(xiàn)的，R3、R4實際上不存在，它們只在指令中出現(xiàn)。往R3送

27、數(shù)的寫指令用于將數(shù)據(jù)從R0、R1、R2傳送到控制寄存器，而往R4送數(shù)的寫指令則可將數(shù)據(jù)從R0、R1、R2傳送到初始化寄存器。3.1.2讀取及產(chǎn)生調制波形部分該部分由地址發(fā)生器、波形ROM及相位和控制邏輯構成。由于調制波形關于90、180、270對稱所以波形ROM中僅保存了090的波形瞬時值。工作時，SA8282可根據(jù)地址發(fā)生器的信號直接從波形ROM中讀取波形數(shù)據(jù),然后通過相位控制邏輯將其組成0360的完整波形和三相波形,而不需要處理器進行處理。3.1.3三相輸出控制電路SA8282中的每相輸出控制電路均由脈沖取消和脈沖延時電路構成。脈沖取消電路用于去掉脈沖寬度小于取消時間的脈沖，以保證最小輸出

28、脈沖寬度大于器件的開關周期。延時電路可保證死區(qū)間隔，其作用是在改變任一相中兩個開關器件的狀態(tài)時提供一個較短的延遲時間，以使這段時間里的兩個開關都處于關狀態(tài)，從而防止在轉換瞬間橋臂開關元件出現(xiàn)共通（兩個開關在狀態(tài)轉換期間造成直通短路）現(xiàn)象。第4章 單片機4.1 AT89C51單片機簡介AT89C51是一種與8051兼容的帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機。AT89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器的單片機。單片機的可擦除只讀存儲器可以反復擦除100次。AT89C51單片機為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。主要特

29、性：與MCS-51 兼容、4K字節(jié)可編程閃爍存儲器、壽命：1000寫/擦循環(huán)、數(shù)據(jù)保留時間為10年、全靜態(tài)工作于0Hz到24Hz、三級程序存儲器鎖定、128*8位內部RAM、32位可編程I/O線、兩個16位定時器/計數(shù)器、5個中斷源、可編程串行通道、低功耗的閑置和掉電模式、片內振蕩器和時鐘電路。圖6 AT89C51單片機引腳圖管腳說明：VCC：供電電壓。GND：接地。P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當P1口的管腳第一次寫“1”時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0 口作為原碼輸入口

30、，當FIASH進行校驗時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。P1口：P1口是一個內部提供上拉電阻的8位雙向I/O口，P1口緩沖器能接收輸出4個TTL門電流。P1口管腳寫入“1”后，被內部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時，將輸出電流，這是由于內部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當P2口被寫“1”時，其管腳被內部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內部上拉的緣故。P2口當用于外部程序存儲器或16位地址

31、外部數(shù)據(jù)存儲器進行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內部上拉優(yōu)勢，當對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內容。P2口在FLASH編程和校驗時接收高八位地址信號和控制信號。P3口：P3口管腳是8個帶內部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個TTL門電流。當P3口寫入“1”后，它們被內部上拉為高電平，并用作輸入。作為輸入，由于外部下拉為低電平，P3口將輸出電流（ILL）這是由于上拉的緣故。P3口同時為閃爍編程和編程校驗接收一些控制信號。P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如表1所示：表1 P3口各引腳功能表接口管腳備選功能P3.0RXD

32、串行輸入口P3.1TXD串行輸出口P3.2/INT0外部中斷0P3.3/INT1外部中斷1P3.4T0記時器0外部輸入P3.5T1記時器1外部輸入P3.6/WR外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通P3.7/RD外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通RST：復位輸入。當振蕩器復位時，要保持RST腳兩個機器周期的高電平時間。ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖

33、。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置“0”。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。/PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。/EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12

34、V編程電源（VPP）。XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內部時鐘工作電路的輸入。XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。4.2 顯示器8279圖7 8279引腳圖 8279是一種通用可編程鍵盤，顯示器接口芯片。如圖7所示，它能完成鍵盤輸入和顯示控制兩種功能，鍵盤部分提供一種掃描方式，對鍵盤不斷掃描，自動消抖，自動識別

35、出按下的鍵并給出編碼，能對雙鍵或N鍵同時按下進行保護。8279的組成：1）I/O控制及數(shù)據(jù)緩沖器2）控制和時序寄存器及定時控制3）掃描計數(shù)器4）回復緩沖器，鍵盤抖動及控制5）FIFO/傳感器RAM及其狀態(tài)寄存器6）顯示RAM和顯示地址寄存器4.3三相變頻變壓電源電路結構圖圖8 三相變頻變壓電源電路結構圖利用單片機和集成芯片配合產(chǎn)生SPWM波形控制逆變開關的通斷，控制算法更加容易實現(xiàn)編程，使得系統(tǒng)結構簡單，控制精度高，可靠性強，同時參數(shù)修改容易、編程任務少，單片機的處理任務大為減輕。并且，由于可通過SA8282對三相輸出電壓分別進行調整，可在存在三相不平衡負載的場合中得到應用。第5章 參數(shù)計算5

36、.1 整流電路設計采用三相橋式不可控整流電路將交流電整流為直流電，電路如圖2左半部分由6個二極管組成。通過二極管的峰值電流為：Im =21.414In =21.4140.5=1.42A 流過二極管電流的有效值： 二級管電流定額：In =(1.5or2)Id/1.57=0.78or1.04A 考慮濾波電容充電電流的影響，需要留有較大的電流余量，選用IN=2A，整流二極管電壓定額：Ud =(2or3)Um =(2or3)1.414220=622or933V 根據(jù)上面計算的電壓和電流以及市場價格和供貨情況，實際選用的整流二極管為5A、1000V。 5.2 逆變電路的設計如圖3逆變電路的功率器件選用6

37、個IGBT和6個快速續(xù)流二極管。IGBT正反向峰值電壓為： Um=1.41420=311V 考慮到23倍安全系數(shù)，取耐壓值為1000V。通態(tài)峰值電流： Im=21.414In=21.4140.5=1.41A 考慮1.52倍安全系數(shù)，取電流定額為5A。續(xù)流二級管的耐壓和續(xù)流計算與上相同，考慮到市場價格供貨和價格的情況實際選 用IGBT為GT25Q101，續(xù)流二極管為MUR860。第6章 軟件設計6.1流程圖圖9 顯示程序流程圖 圖10 轉速快慢流程圖6.2 程序89c51的初始化程序如下：INIT:MOV DPTR，#7FFFH ；置89c51命令/狀態(tài)口地址 MOV A，#0D1H ；置清顯示

38、命令字 MOVX DPTR，A ；送清顯示命令 WEIT:MOVX A，DPTR ；讀狀態(tài) JB ACC.7，WEIT ；等待清顯示RAM結束 MOV A，#34H ；置分頻系數(shù)，晶振12MHz MOVX DPTR，A ；送分頻系數(shù) MOV A，#00H ；置鍵盤/顯示命令 MOVX DPTR，A ；送鍵盤/顯示命令 MOV IE，#84H ；允許89c51中斷 RET顯示子程序如下：DIS:MOV DPTR，#7FFFH ；置89c51命令/狀態(tài)口地址 MOV R0，#30H ；字段碼首地址 MOV R7，#08H ；8位顯示 MOV A，#90H ；置顯示命令字 MOVX DPTR，A ；

39、送顯示命令 MOV DPTR，#7FFEH ；置數(shù)據(jù)口地址LP:MOV A，R0 ；取顯示數(shù)據(jù) ADD A，#6 ；加偏移量 MOVC A，APC ；查表，取得數(shù)據(jù)的段碼 MOVX DPTR，A ；送段碼顯示 INC R0 ；調整數(shù)據(jù)指針 DJNZ R7，LP ； RET SEG:DB 3FH，06H，5BH，4FH，66H，6DH ；字符0、1、2、3、4、5段碼 DB 7DH，07H，7EH，6FH，77H，7CH ；字符6、7、8、9、A、B段碼 DB 39H，5EH，79H，71H，73H，3EH ；字符C、d、E、F、P、U段碼 DB 76H，38H，40H，6EH，F(xiàn)FH，00H

40、；字符H、L、-、Y、“空”段碼鍵盤中斷子程序如下：KEY: PUSH PSW PUSH DPL PUSH DPH PUSH ACC PUSH B SETB PSW.3 MOV DPTR，#7FFFH ；置狀態(tài)口地址 MOVX A，DPTR ；讀FIFO狀態(tài) ANL A，#0FH ； JZ PKYR ； MOV A，#40H ；置讀FIFO命令 MOVX DPTR，A ；送讀FIFO命令 MOV DPTR，#7FFEH ；置數(shù)據(jù)口地址 MOVX A，DPTR ；讀數(shù)據(jù) LJMP KEY1 ；轉鍵值處理程序PKYR: POP B POP ACC POP DPH POP DPL POP PSW R

41、ETI ； KEY1: ；鍵值處理程序鍵盤程序清單：KEY1: ACALLKS1 ； 有無鍵按下子程序 JNZLK1 ；有鍵按下，轉去抖延時 AJMPKEY1 ；無鍵按下，繼續(xù)掃描LK1: ACALLDELA12；12ms延時程序調用 ACALLKS1 ；判斷鍵是否真正按下 JNZLK2 ；有鍵按下，轉逐列掃描 AJMPKEY1 ；無鍵按下，繼續(xù)掃描LK2: MOVR2,#0FEH；設置首列掃描字 MOV R4,#00H ；保存首列號 LK4:MOVDPTR,#7F01H；列掃描字送至PA口 MOVA,R2 MOVXDPTR,A INCDPTR ；指向PC口 INCDPTR MOVXA,DPT

42、R ；讀入行狀態(tài) JBACC.0,LONE ；第0行無鍵按下，轉LONE MOVA,#00H ；有鍵按下，設置行首鍵號 AJMPLKP ；轉求鍵號 LONE: JBACC.1,LTWO ；第1行無鍵按下，轉LTWO MOVA,#08H ；有鍵按下，設置行首鍵號 AJMPLKP ；轉求鍵號 LTWO:JBACC.2,LTHR ；第2行無鍵按下，轉LTHR MOVA,#10H ；有鍵按下，設置行首鍵? AJMPLKP ；轉求鍵號 LTHR:JBACC.3,NEXT ；第3行無鍵按下，查下一列 MOVA,#18H ；有鍵按下，設置行首鍵LKP:ADDA,R4 ；求鍵號，鍵號=行首鍵號+列號 PUSH

43、ACC ；保護鍵號LK3:ACALLKS1 ；等待鍵釋放 JNZLK3 ；鍵未釋放，繼續(xù)等待 POPACC ；鍵釋放，鍵號送A AJMPOVER ；鍵掃描結束NEXT: INCR4 ；列號加1，指向下一列 MOVA,R2 ；判斷8列掃描完否 JNBACC.7,KND ；8列掃描完，繼續(xù) RLA ；掃描字左移一位 MOVR2,A ；送掃描字 AJMPLK4 ；轉下一列掃描 KND:AJMPKEY1 OVER:RET ；鍵掃描結束KS1:MOVDPTR,#7F01H；指向PA口 MOVA,#00H ；設置掃描字 MOVXDPTR,A ；掃描字送PA口 INCDPTR ；指向PC口 INCDPTR

44、MOVXA,DPTR ；讀入PC口狀態(tài) CPL ；以高電平表示有鍵按下 ANLA,#0FH ；屏蔽高4位 RET 初始化程序如下：INIT: MOV DPTR，#7FFFH ；置89c51命令/狀態(tài)口地址 MOV A，#0D1H ；置清顯示命令字 MOVX DPTR，A ；送清顯示命令 WEIT: MOVX A，DPTR ；讀狀態(tài) JB ACC.7，WEIT ；等待清顯示RAM結束 MOV A，#34H ；置分頻系數(shù)，晶振12MHz MOVX DPTR，A ；送分頻系數(shù) MOV A，#00H ；置鍵盤/顯示命令 MOVX DPTR，A ；送鍵盤/顯示命令 MOV IE，#84H ；允許89c5

45、1中斷 RET顯示子程序如下： DIS:MOV DPTR，#7FFFH ；置89c51命令/狀態(tài)口地址 MOV R0，#30H ；字段碼首地址 MOV R7，#08H ；8位顯示 MOV A，#90H ；置顯示命令字 MOVX DPTR，A ；送顯示命令 MOV DPTR，#7FFEH ；置數(shù)據(jù)口地址 LP: MOV A，R0 ；取顯示數(shù)據(jù) ADD A，#6 ；加偏移量 MOVC A，APC ；查表，取得數(shù)據(jù)的段碼 MOVX DPTR，A ；送段碼顯示 INC R0 ；調整數(shù)據(jù)指針 DJNZ R7，LP ； RET 鍵盤中斷子程序如下：KEY: PUSH PSW PUSH DPL PUSH D

46、PH PUSH ACC PUSH B SETB PSW.3 MOV DPTR，#7FFFH ；置狀態(tài)口地址 MOVX A，DPTR ；讀FIFO狀態(tài) ANL A，#0FH ； JZ PKYR ； MOV A，#40H ；置讀FIFO命令 MOVX DPTR，A ；送讀FIFO命令 MOV DPTR，#7FFEH ；置數(shù)據(jù)口地址 MOVX A，DPTR ；讀數(shù)據(jù) LJMP KEY1 ；轉鍵值處理程序PKYR: POP B POP ACC POP DPH POP DPL POP PSW RETI ；驅動電路子程序的設計PUSH: MOVR3 , # NUM PUSH A PUSH PSW LOOP

47、: SETB P1.0 ACALL DELAY1 CLR P1.0 ACALL DELAY2 DJNZ R3,LOOP POP PSW POP A RET延時子程序的設計MOVR2,#18H LCALL7FEBH RET ORG7FEBH;通用延時子程序(07EBH&0FEBH&.)L7FEB:PUSH02H;R2(復位后R2即為02H)存放時間常數(shù),進棧保護L7FED:PUSH02H;R2進棧保護L7FEF:PUSH02H;進棧L7FF1:DJNZR2,$;R2不為零等待POP02H;出棧 DJNZR2,L7FEF;R2不為零轉POP02H;出棧DJNZR2,L7FED;R2不為零轉POP0

48、2H;出棧DJNZR2,L7FEB;R2不為零轉RET;子程序返回END主程序如下:CON: MOVR3, # NMOV TMOD , # 10HMOV TL1 , # LOWMOV TH1 , # H IGHJNB FLAG ,LEFTMOV R0 , RMAJMP TIME - SLEFT: MOV R0 , LMTIME: SETB EASETB ET1SETB TR1利用軟件形成脈沖序列的程序清單： PULSE_S:MOVR7,#NUM；設定脈沖個數(shù) PUSHA；保護現(xiàn)場 PUSHPSWLOOP:SETBP1.0；輸出高電平 ACALLDELAY1；延時 CLRP1.0；輸出低電平 A

49、CALLDELAY2；延時 DJNZR7,LOOP；R70，繼續(xù)輸出脈沖 POPPSW；恢復現(xiàn)場 POPA RET定時中斷子程序TIME0:CLREA；關中斷INC30H MOVA,30H XRLA,#50H；判斷是否到8秒JZS_8；8秒定時到，轉至S_8AJMPRECOUN；未到8秒，繼續(xù)計時S_8:SETBP3.2；觸發(fā)外部中斷0NOP CLRP3.2 NOPRECOUN:MOVTH0,#3CH MOVTL0,#0B0H；設定定時器初值 SETBEA；開中斷 RETI；中斷返回中斷子程序T_CON:PUSHA；保護現(xiàn)場 PUSHPSW MOVR7,#N；設定控制步數(shù)JNBFLAG,LEF

50、T；判斷旋轉方向 RIGHT:MOVR0,RM；正轉模型起始地址 AJMPROTATE LEFT:MOVR0,LM ROTATE: MOVA,R0；取第一拍控制模型 MOVP1,A；輸出第一拍控制模型 ACALLDELAY1；延時 INCR0 MOVA,R0；取第二拍控制模型 MOVP1,A；輸出第二拍控制模型 ACALLDELAY1；延時 INCR0 MOVA,R0；取第三拍控制模型 MOVP1,A；輸出第三拍控制模型 ACALLDELAY1；延時 DJNZR7,ROTATE；未走完要求的步數(shù)，繼續(xù)POPPSW；恢復現(xiàn)場 POPA RET；返回 結束語畢業(yè)設計是學生綜合學習的一個難得的機會，

51、同時它也是檢驗這幾年學習水平的一個機會。在設計中涉及到的知識面很廣，它需要我們查閱大量的資料，從中吸取對設計有幫助的東西來達到一個優(yōu)化的目的。在設計過程中肯定有我們以前沒有學習過的新知識需要我們自學，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。通過畢業(yè)設計，真正的學習到了不少東西，特別是對于自己動腦思考問題，動手解決問題的能力無疑是上了一個臺階，讓自己知道了從事技術方面的學生扎實的基本功是必不可少的，對于創(chuàng)新能力的培養(yǎng)和加強得引起高度的重視，光課堂的學習是不夠的，通過自學是提高的一個途徑，能夠將所學到的知識和自學的新知識柔和在一起已證明了我們具有一定的能力。當

52、然了，方案肯定能再次得到優(yōu)化，這是以后在工作中需要考慮的問題。參考文獻1，電子技術 主編：陳欽禮 機械工業(yè)出版社2，機電一體化 主編：邱七安 西安電子科技大學出版社3，電力電子技術 主編：姚為正 高等教育出版社致謝本人在研究學習和課題設計期間，經(jīng)景老師的悉心指導和耐心啟發(fā)，學習到了設計課題的基本方法，具備了將一定的理論知識用于實踐的能力，提高了自學水平，基本上達到的學以致用。景老師嚴謹?shù)闹螌W態(tài)度，淵博的知識，和諧的為人及忘我的工作精神讓我欽佩不已，這不但使的我的畢業(yè)設計能夠順利的完成，還在為人做事方面給我做了一個好的榜樣。我真誠的感謝他景老師。感謝寶雞職業(yè)技術花學院的培養(yǎng)。感謝評閱和閱讀本論文的老師付出的辛勤勞動!- 33 -