1、基于STC89C52單片機(jī)無刷直流電動(dòng)機(jī)智能控制器系統(tǒng)硬件電路控制軟件的設(shè)計(jì)1 引言隨著人們生活水平的提高，產(chǎn)品質(zhì)量、精度、性能、自動(dòng)化程度、功能以及功耗、價(jià)格問題已經(jīng)是選擇家用電器的主要因素。就電動(dòng)機(jī)而言，傳統(tǒng)的直流電動(dòng)機(jī)均采用電刷, 以機(jī)械方法進(jìn)行換向, 存在著相對(duì)的機(jī)械摩擦, 由此帶來了噪聲、火花、無線電干擾以及壽命短等致命弱點(diǎn), 制造本錢高及維修困難等缺點(diǎn),因而大大地限制了它的應(yīng)用范圍。永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)是近年隨著電力電子器件及新型永磁材料開展而迅速成熟起來的一種新型機(jī)電一體化電機(jī)，既具有交流電機(jī)的結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，又具備直流電機(jī)那樣固有的優(yōu)越的起動(dòng)性能和調(diào)速特性，而

2、無機(jī)械式換向機(jī)構(gòu)，現(xiàn)以廣泛應(yīng)用于各種調(diào)速驅(qū)動(dòng)場合，其應(yīng)用前景看好，尤其從當(dāng)今的環(huán)保、能源、效率等綜合因素出發(fā)，水磁無刷直流電機(jī)可望在未來的電動(dòng)車及冰箱或空調(diào)類永磁壓縮機(jī)領(lǐng)域占有主導(dǎo)地位。就目前而言，永磁無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器結(jié)構(gòu)已有多種形式，由最初復(fù)雜的模擬式到近來以單片機(jī)為核心的數(shù)字式，但新型電機(jī)控制專用芯片的出現(xiàn)，給無刷直流電機(jī)調(diào)速裝置設(shè)計(jì)帶來了極大的便利，這種集成模擬控制芯片控制功能強(qiáng)、保護(hù)功能完善、工作性能穩(wěn)定，組成的系統(tǒng)所需外圍電路簡單、抗干擾能力強(qiáng)、特別適用于對(duì)控制器體積、價(jià)格性能比要求較高的場合。專用控制芯片優(yōu)點(diǎn)固然多，但往往價(jià)格比擬昂貴。在一些控制要求精度不是很高的場合，就需要能

3、有一種工作穩(wěn)定、價(jià)格又比擬低廉的控制器。本設(shè)計(jì)就是基于此市場需求，詳細(xì)介紹了一種利用普通的STC89C5X單片機(jī)作為主控芯片的無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器的設(shè)計(jì)。2 無刷直流電動(dòng)機(jī)概述2.1無刷直流電動(dòng)機(jī)的特點(diǎn)傳統(tǒng)的直流電機(jī)以其優(yōu)良的轉(zhuǎn)矩特性和調(diào)速性能在運(yùn)動(dòng)領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，但機(jī)械電刷卻是它的致命弱點(diǎn)。電刷的存在帶來了一系列的問題，如：存在機(jī)械摩擦、噪聲、電火花無線電干擾及壽命短，再加上它制造本錢高及維修困難等缺點(diǎn)，從而大大地限制了它的應(yīng)用范圍。無刷直流電動(dòng)機(jī)就是為了既要保持有刷直流電動(dòng)機(jī)的優(yōu)異特性，又要革除電刷和換向器的“頑疾為目的而研制的。控制系統(tǒng)中的執(zhí)行電動(dòng)機(jī)應(yīng)該具有以下優(yōu)點(diǎn)：快速性、可靠性

4、高、體積小、重量輕、節(jié)能、效率高、適應(yīng)環(huán)境和經(jīng)濟(jì)性。根本性能電機(jī)類型效率體積控制特性技術(shù)性能結(jié)構(gòu)壽命電機(jī)本體本錢直流電動(dòng)機(jī)較高小好短高無刷直流電動(dòng)機(jī)機(jī)高小較好長高交流電動(dòng)機(jī)低大一般長低開關(guān)磁阻電動(dòng)機(jī)較低較小較好長低表2-1 目前應(yīng)用較為廣泛的幾種電動(dòng)機(jī)的根本性能的比擬在快速性方面，無刷直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子是由永磁材料構(gòu)成的磁極體，電樞繞組在定子上，因而轉(zhuǎn)子外徑相對(duì)較小，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)慣量因而也較?。辉谵D(zhuǎn)矩方面，只有直流電動(dòng)機(jī)才能到達(dá)大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩，而無刷直流電動(dòng)機(jī)具有直流電機(jī)的特性，從而起動(dòng)轉(zhuǎn)矩和最大轉(zhuǎn)矩都較大。因此無刷直流電動(dòng)機(jī)可以實(shí)現(xiàn)快速的起、停、加速和減速。在可控性方面，直流電動(dòng)機(jī)的輸出轉(zhuǎn)

5、矩和繞組流過的電流成線性關(guān)系，直流電動(dòng)機(jī)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩又大，因此可控性很好、很方便。無刷直流電動(dòng)機(jī)的輸出特性和一般有刷的直流電動(dòng)機(jī)很相似，只要簡單的改變電動(dòng)機(jī)的輸入電壓的大小就可以實(shí)現(xiàn)在很大的范圍內(nèi)進(jìn)行無極調(diào)速。在可靠性方面，因?yàn)槠湎穗娝⒑蛽Q向器，所以也就消除了故障的主要根源，由于無刷直流電機(jī)的轉(zhuǎn)子上沒有繞組，因此轉(zhuǎn)子上沒有電的損耗，又由于主磁場是恒定的，因此鐵損也是極小的(在方波電流驅(qū)動(dòng)時(shí)，電樞磁勢的軸線是脈動(dòng)的，會(huì)在轉(zhuǎn)子鐵心內(nèi)產(chǎn)生一定的鐵損)?？偟膩碚f除了軸承旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的摩擦損耗外，轉(zhuǎn)子方面的損耗很小，因而進(jìn)一步增加了可靠性。因此可知：和其它類型的電動(dòng)機(jī)相比，無刷直流電動(dòng)機(jī)不僅較為可靠而且損

6、耗較小，它的電樞在定子上，直接與機(jī)殼相連，散熱條件好，熱傳導(dǎo)系數(shù)大，由于這樣的原因，在相同的條件下，在相同的出力要求下，無刷直流電動(dòng)機(jī)可以設(shè)計(jì)的更小，重量更輕。無論是電機(jī)設(shè)計(jì)還是系統(tǒng)設(shè)計(jì)，提高效率、節(jié)約能源都具有重要的意義，有著長遠(yuǎn)的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益。而異步電動(dòng)機(jī)運(yùn)行在輕載時(shí)功率因數(shù)低，增加了線路和網(wǎng)絡(luò)的損耗，因此，提高電動(dòng)機(jī)的效率，選擇損耗最小、效率最高的電機(jī)是很重要的。在環(huán)境適應(yīng)性方面，對(duì)于高性能的系統(tǒng)，如果只能采用直流電動(dòng)機(jī)，但同時(shí)又要求長壽命，免維護(hù)以及防爆，易燃的環(huán)境條件下，有刷直流電動(dòng)機(jī)就無能為力了，無刷直流電動(dòng)機(jī)是最好的選擇。在經(jīng)濟(jì)性方面，隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，電子工業(yè)的開展，電子元

7、器件的價(jià)格不斷的下降。在國外的市場上，無刷直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，控制器的價(jià)格已經(jīng)和異步電動(dòng)機(jī)的變頻器相差不多了。不過由于稀土永磁材料的價(jià)格較貴，電機(jī)的本錢也相應(yīng)較高。但是考慮到綜合指標(biāo)(系統(tǒng)性能，重量，能量消耗等)之后，無刷直流電動(dòng)機(jī)的應(yīng)用仍處于上升的趨勢。2.2無刷直流電動(dòng)機(jī)的開展歷史及研究應(yīng)用現(xiàn)狀無刷直流電動(dòng)機(jī)自1962年問世以來，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)外圍設(shè)備、辦公自動(dòng)化設(shè)備、家電產(chǎn)品、音像設(shè)備、汽車、電動(dòng)車、數(shù)控機(jī)床、機(jī)器人、醫(yī)療設(shè)備、宇宙飛船、人造衛(wèi)星等方面和領(lǐng)域。70年代初，隨著電機(jī)技術(shù)及其相關(guān)學(xué)科的迅猛開展，無刷直流電機(jī)進(jìn)入了實(shí)用階段，在計(jì)算機(jī)外設(shè)等領(lǐng)域開始應(yīng)用，還先后研究成功方波和正弦

8、波無刷直流電機(jī)。近40年來，“無刷直流電機(jī)的概念已由最初的具有電子換向器的直流電機(jī)開展到泛指一切具有傳統(tǒng)直流電機(jī)外部特性的電子換向電機(jī)。如今的無刷直流電機(jī)集特種電機(jī)、變速機(jī)構(gòu)、檢測元件、控制軟件與硬件于一體，形成為新一代電動(dòng)調(diào)速系統(tǒng)，且表達(dá)著當(dāng)今應(yīng)用科學(xué)的許多最新成果，因此其是機(jī)電一體化的高科技產(chǎn)物，在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。進(jìn)入90年代以來，無刷直流電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的逆變裝置中的開關(guān)元件不僅本錢降低，而且向高頻化、大容量化、小型化、智能化開展。在我國，無刷直流電機(jī)的研制始于70年代初期，作為高科技產(chǎn)品受到了我國根底工業(yè)落后的制約，其綜合水平低于國際水平，大約相當(dāng)于國外70年代末80年代初的水準(zhǔn)

9、。目前，國內(nèi)研究單位開展無刷直流電機(jī)的研究已有時(shí)日，積累了豐富的設(shè)計(jì)理論和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，只是由于自身?xiàng)l件而沒有到達(dá)規(guī)?；a(chǎn)，大局部仍處于仿真或?qū)嶒?yàn)階段。如今，隨著微電子技術(shù)的迅速開展和微處理器技術(shù)的日益更新，高速微處理器和DSP(數(shù)字信號(hào)處理器)的出現(xiàn)，以及專用控制芯片的出現(xiàn)，使得無刷直流電動(dòng)機(jī)控制系統(tǒng)的運(yùn)行速度、處理能力和根本性能有了很大的改善。 2.3 本論文的主要內(nèi)容本文首先介紹了無刷直流電動(dòng)機(jī)的開展及應(yīng)用概況，簡單分析無刷直流電動(dòng)機(jī)的組成和原理。著重點(diǎn)介紹基于STC89C52單片機(jī)無刷直流電動(dòng)機(jī)智能控制器系統(tǒng)硬件電路控制軟件的設(shè)計(jì)。3無刷直流電動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)及工作原理3.1無刷直流電動(dòng)機(jī)根本

10、結(jié)構(gòu) 無刷直流電動(dòng)機(jī)屬于三相永磁同步電機(jī)的范疇，永磁同步電動(dòng)機(jī)的磁場來自電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子上的永久磁鐵。在這里，永久磁鐵的特性，在很大程度上決定電動(dòng)機(jī)的特性。目前采用的永磁材料主要有鐵淦氧、鋁鎳鈷、釹鐵硼、等 根據(jù)幾種的磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁場強(qiáng)度成線性關(guān)系這一特點(diǎn)，應(yīng)用最為廣泛的就是釹鐵硼。它的線性關(guān)系范圍最大，被稱為第三代稀土永磁合金。 在轉(zhuǎn)子上安置永磁鐵的方式有兩種：一種是將成型的永久磁鐵裝在轉(zhuǎn)子外表，如圖3-1 (a)所示，稱為凸極式；另一種是將成型的永久磁鐵埋入轉(zhuǎn)子里面，如圖3-1 (b)所示，稱為內(nèi)嵌式。定子上開有齒槽，齒槽數(shù)與轉(zhuǎn)子極數(shù)和相數(shù)有關(guān)，應(yīng)是它們的整數(shù)倍。圖3-1 永磁轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)類型根據(jù)永

11、久磁鐵安裝方法不同，永久磁鐵的形狀又可分為扇形和矩形兩種。扇形磁鐵構(gòu)造的轉(zhuǎn)子具有電樞電感小、齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩小的優(yōu)點(diǎn)，但易受電樞反響的影響。且由于磁通不可能集中、氣隙磁密度低，電極呈現(xiàn)凸的特性。矩形磁鐵構(gòu)造的轉(zhuǎn)子呈現(xiàn)凸極特性，電感大、齒槽效應(yīng)轉(zhuǎn)矩大，但磁通可集中，形成高磁通密度，故適于大容量電機(jī)，由于電動(dòng)機(jī)呈現(xiàn)凸極特性，可以利用磁阻轉(zhuǎn)矩，此外，這種轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的永久磁鐵，不易飛出，故可作高速電機(jī)使用。 根據(jù)確定的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)所對(duì)應(yīng)的每相勵(lì)磁通勢合布不同，三相永磁同步電機(jī)可分為兩種類型：正弦波形和方波形永磁同步電機(jī)，前者每相勵(lì)磁磁通勢分布是正弦波形，后者每相那么是方波狀，根據(jù)磁路結(jié)構(gòu)和永磁體形狀的不同而不同

12、，對(duì)于徑向勵(lì)磁結(jié)構(gòu)，永磁體直接面向均勻氣隙如果采用稀大材料，由于采用非均勻氣隙或非均勻磁場化方向長度的永磁體的徑向勵(lì)磁結(jié)構(gòu)，氣隙磁場波形可以實(shí)現(xiàn)正弦分布。 應(yīng)該指出稀士永磁方波形電機(jī)屬于永磁無刷直流電機(jī)的范疇，而稀土永磁體正弦波形電動(dòng)機(jī)那么一般作為三相交流永磁同步伺服電機(jī)使用。但這不是絕對(duì)的，究竟是三相永磁直流無刷電動(dòng)機(jī)還是三相永磁交流同步電機(jī)，主要決定于電動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)的方式，取決于電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子位置傳感器的類型。無刷直流電動(dòng)機(jī)是由電動(dòng)機(jī)本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器和電子換相線路3局部組成，其內(nèi)部根本結(jié)構(gòu)原理圖和實(shí)物圖如以下圖圖3-2 (a)、(b)所示：位置傳感器a霍爾無刷電機(jī)內(nèi)部原理圖1 主定子

13、2 主轉(zhuǎn)子 3 傳感器轉(zhuǎn)子 4 傳感器定子 5 電子換相開關(guān)電路 b霍爾無刷電機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 圖3-2 無刷電機(jī)根本結(jié)構(gòu)圖3.2無刷直流電動(dòng)機(jī)的工作原理3霍爾位置傳感器霍爾式位置傳感器是利用霍爾效應(yīng)進(jìn)行工作的?；魻栃?yīng)是一種磁電效應(yīng)，是德國物理學(xué)家霍爾1879年研究載流導(dǎo)體在磁場中受力的性質(zhì)時(shí)發(fā)現(xiàn)的。當(dāng)電流垂直于外磁場方向通過導(dǎo)體時(shí)，在垂直于磁場和電流方向的導(dǎo)體的兩個(gè)端面之間出現(xiàn)電勢差的現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)，該電勢差稱為霍爾電勢差霍爾電壓。如以下圖3-3，半導(dǎo)體材料的長、寬、厚分別為、和。在與X軸相垂直的兩個(gè)端面和上做兩個(gè)金屬電極，稱為控制電極。在控制電極上外加一電壓，材料中便形成一個(gè)沿X方向流動(dòng)的

14、電流I，稱為控制電流。設(shè)圖中的材料是N型半導(dǎo)體，導(dǎo)電的載流子是電子。在Z軸方向的磁場作用下，電子將受到一個(gè)沿Y軸負(fù)方向力的作用，這個(gè)力就是洛侖茲力。洛侖茲力用FL表示，大小為： FL = qvB圖3-3 霍爾效應(yīng)A、B-霍爾電極 C、D-控制電極式中，q為載流子電荷；為載流子的運(yùn)動(dòng)速度；B為磁感應(yīng)強(qiáng)度。 在洛侖茲力的作用下，電子向一側(cè)偏轉(zhuǎn)，使該側(cè)形成負(fù)電荷的積累，另一側(cè)那么形成正電荷的積累。這樣，A、B兩端面因電荷積累而建立了一個(gè)電場EH，稱為霍爾電場。該電場對(duì)電子的作用力與洛侖茲力的方向相反，即阻止電荷的繼續(xù)積累。當(dāng)電場力與洛侖茲力相等時(shí)，到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡，這時(shí)有 qEH = qvB霍爾電場的強(qiáng)

15、度為 EH = vB 在A與B兩點(diǎn)間建立的電勢差稱為霍爾電壓，用UH表示 UH = EHb = vBb 利用這一原理可以設(shè)計(jì)制成霍爾位置傳感器，霍爾器件通過檢測磁場變化，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)輸出，可用于監(jiān)視和測量物體運(yùn)行參數(shù)的變化。例如位置、位移、角度、角速度、轉(zhuǎn)速等等，并可將這些變量進(jìn)行二次變換；可測量壓力、質(zhì)量、液位、流速、流量等。在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，裝在無刷電機(jī)永磁定轉(zhuǎn)子上的位置傳感器便是霍爾位置傳感器，單片機(jī)根據(jù)霍爾信號(hào)檢測出轉(zhuǎn)子的位置，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)無刷電機(jī)的控制。并通過單片機(jī)口檢測出單位時(shí)間內(nèi)發(fā)出的霍爾信號(hào)脈沖數(shù)，從而確定了無刷電機(jī)的運(yùn)行速度。3 霍爾無刷直流電機(jī)工作原理普通直流電動(dòng)機(jī)的電樞在轉(zhuǎn)

16、子上，而定子產(chǎn)生固定不動(dòng)的磁場。為了使直流電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，需要通過換向器和電刷不斷的改變電樞繞組中電流的方向，使兩個(gè)磁場的方向始終保持相互垂直，從而產(chǎn)生恒定的轉(zhuǎn)矩驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)。無刷直流電動(dòng)機(jī)為了去掉電刷，將電樞放到定子上去，而轉(zhuǎn)子做成永磁體，這樣的結(jié)構(gòu)正好與普通電機(jī)相反；然而，即使這樣改變還不夠，因?yàn)槎ㄗ由系碾姌型ㄈ胫绷饕院螅荒墚a(chǎn)生不變的磁場，電動(dòng)機(jī)依然不能轉(zhuǎn)動(dòng)。為了使電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)起來，必須使定子電樞各相繞組不斷的換相通電，這樣才能使定子磁場隨著轉(zhuǎn)子的位置在不斷地變化，使定子磁場與永磁磁場始終保持90o左右的空間角，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。霍爾無刷直流電機(jī)與普通無刷直流電機(jī)相比，只是電機(jī)內(nèi)

17、部多了一個(gè)霍爾位置檢測器。其工作原理與無位置傳感器電機(jī)完全一樣，只是在相位檢測時(shí)比擬方便。其工作原理框圖如以下圖3-4所示：圖3-4 無刷直流電動(dòng)機(jī)根本工作原理框圖直流電源通過開關(guān)電路向電動(dòng)機(jī)定子繞組供電，位置傳感器隨時(shí)檢測到轉(zhuǎn)子所處的位置，并根據(jù)轉(zhuǎn)子的位置信號(hào)來控制開關(guān)管的導(dǎo)通和截止，從而自動(dòng)地控制了那些繞組通電，那些繞組斷電，實(shí)現(xiàn)電子換向。可以很方便的實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，停止包括急停等功能。 霍爾信號(hào)與無刷電機(jī)以三相無刷電機(jī)為例三路相位對(duì)應(yīng)關(guān)系如以下圖3-5所示：圖3-5 霍爾信號(hào)與無刷電機(jī)三路相位對(duì)應(yīng)關(guān)系4 無刷直流電動(dòng)機(jī)的硬件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)組成及主要器件簡介系統(tǒng)原理框圖如以下圖4-1所示

18、：微機(jī)處理中心單片機(jī)I/O口輸出驅(qū)動(dòng)電路光耦隔離電路功率變換電路霍爾信號(hào)光耦隔離電路M速度顯示電路按鍵電路工作指示燈程序下載電路 圖4-1 總體設(shè)計(jì)原理框圖考慮本錢問題，主控芯片選用市場上普通STC89C52單片機(jī)作為主控中心，單片機(jī)輸出與輸入的信號(hào)先經(jīng)過光耦隔離目的消除干擾，運(yùn)行時(shí)，首先采集電機(jī)的霍爾信號(hào)送主機(jī)進(jìn)行處理，同時(shí)輸出相應(yīng)的控制字，六個(gè)功率管分成上下臂兩局部，通過控制字來控制上下臂有序的導(dǎo)通，從而到達(dá)電機(jī)三相有序通電，使電機(jī)有序運(yùn)轉(zhuǎn)。電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的同時(shí)，單片機(jī)對(duì)采集到的霍爾信號(hào)做相應(yīng)判斷，對(duì)轉(zhuǎn)速做到實(shí)時(shí)測量，并將測量結(jié)果送外圍顯示電路顯示。同時(shí)系統(tǒng)還設(shè)計(jì)有工作指示檢測電路，能實(shí)時(shí)檢測電

19、機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)是否正常。遇到異常情況，立即亮告警指示燈。系統(tǒng)還設(shè)計(jì)有電平轉(zhuǎn)換MAX232電路，用戶可以很方便的下載程序，便于系統(tǒng)功能升級(jí)。主要功能模塊組成元件：微機(jī)處理系統(tǒng)：STC89C52單片機(jī)STC89C52因?yàn)槠涓呖煽啃?、超低價(jià)、低功耗、無法解密等優(yōu)勢，實(shí)為首選。圖4-2 STC89C52單片機(jī)其實(shí)物圖STC89C52芯片 共40引腳: 18腳: 通用I/O接口； 9腳:rst復(fù)位鍵；10 .11腳:RXD串口輸入 TXD串口輸出；1219:I/O p3接口 (12,13腳 INT0中斷0 INT1中斷1； 14,15 : 計(jì)數(shù)脈沖T0 T1 16,17: WR寫控制 RD讀控制輸出端)；18,

20、19: 晶振諧振器 20 地線；2128 p2 接口 高8位地址總線 ；29: psen 片外rom選通端 單片機(jī)對(duì)片外rom操作時(shí) 29腳(psen)輸出低電平；30:ALE/PROG 地址鎖存器；31:EA rom取指令控制器 高電平片內(nèi)取 低電平片外取；3239:(注意此接口的順序與其他I/O接口不同 與引腳號(hào)的排列順序相反)；40:電源+5V 2光耦隔離電路：TLP521-4TLP521是可控制的光電藕合器件，光電耦合器廣泛作用在電腦終端機(jī)，可控硅系統(tǒng)設(shè)備，測量儀器，影印機(jī)，自動(dòng)售票，家用電器，如風(fēng)扇，加熱器，電機(jī)等電路之間的信號(hào)傳輸，使之前端與負(fù)載完全隔離，目的在于增加平安性，減小電

21、路干擾，減化電路設(shè)計(jì)。該TLP5214提供了4個(gè)孤立的光耦中16引腳塑料DIP封裝集電極-發(fā)射極電壓： 55最小值經(jīng)常轉(zhuǎn)移的比例： 50 最小 隔離電壓： 2500 Vrms 最小圖4-3 TLP521-4 光藕內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及引腳圖注：使用連續(xù)負(fù)載很重的情況下如高溫/電流/溫度/電壓和重大變化等，可能會(huì)導(dǎo)致本產(chǎn)品的可靠性下降明顯甚至損壞。3程序下載電路：MAX232電平轉(zhuǎn)換芯片圖4-4 MAX232芯片引腳圖MAX232芯片是美信公司專門為電腦的RS-232標(biāo)準(zhǔn)串口設(shè)計(jì)的接口電路,使用+5v單電源供電。 內(nèi)部結(jié)構(gòu)根本可分三個(gè)局部： 第一局部是電荷泵電路。由1、2、3、4、5、6腳和4只電容構(gòu)成。

22、功能是產(chǎn)生+12v和-12v兩個(gè)電源，提供應(yīng)RS-232串口電平的需要。 第二局部是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換通道。由7、8、9、10、11、12、13、14腳構(gòu)成兩個(gè)數(shù)據(jù)通道。 其中13腳R1IN、12腳R1OUT、11腳T1IN、14腳T1OUT為第一數(shù)據(jù)通道。 8腳R2IN、9腳R2OUT、10腳T2IN、7腳T2OUT為第二數(shù)據(jù)通道。 TTL/CMOS數(shù)據(jù)從T1IN、T2IN輸入轉(zhuǎn)換成RS-232數(shù)據(jù)從T1OUT、T2OUT送到電腦DB9插頭；DB9插頭的RS-232數(shù)據(jù)從R1IN、R2IN輸入轉(zhuǎn)換成TTL/CMOS數(shù)據(jù)后從R1OUT、R2OUT輸出。 第三局部是供電。15腳GND、16腳VCC+5v。

23、4速度顯示電路：四位一體共陰數(shù)碼管，74LS138譯碼器，74LS48七段譯碼器74LS138 為3 線8 線譯碼器，其74LS138的工作原理如下： 當(dāng)一個(gè)選通端G1為高電平，另兩個(gè)選通端/(G2A)和/(G2B)為低電平時(shí)，可將地址端A、B、C的二進(jìn)制編碼在一個(gè)對(duì)應(yīng)的輸出端以低電平譯出。74LS138功能:利用 G1、/(G2A)和/(G2B)可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 24 線譯碼器；假設(shè)外接一個(gè)反相器還可級(jí)聯(lián)擴(kuò)展成 32 線譯碼器。 假設(shè)將選通端中的一個(gè)作為數(shù)據(jù)輸入端時(shí)，74LS138還可作數(shù)據(jù)分配器.圖4-5 74LS138芯片引腳圖表4-1 3線-8線譯碼器74LS138的功能表7段顯示譯碼器7

24、4LS48是輸出高電平有效的譯碼器。圖4-6 74LS48引腳功能圖74LS48除了有實(shí)現(xiàn)7段顯示譯碼器根本功能的輸入DCBA和輸出YaYg端外，7448還引入了燈測試輸入端LT和動(dòng)態(tài)滅零輸入端RBI，以及既有輸入功能又有輸出功能的消隱輸入/動(dòng)態(tài)滅零輸出BI/RBO端。 5功率變換電路：8050NPN、9014PNP三極管，STP60NF06、STP80PF55功率管8050NPN三極管：8050是常用的NPN小功率三級(jí)管。8050三級(jí)管參數(shù)類型為開關(guān)型；極性：NPN；材料：硅；最大集存器電流(A)：0.5 A；直流電增益：10 to 60；功耗：625 mW；最大集存器發(fā)射電VCEO：25；

25、頻率：150 KHz6單片機(jī)I/O口輸出驅(qū)動(dòng)電路：7407同相驅(qū)動(dòng)芯片圖4-7 74ls07引腳圖7407同相驅(qū)動(dòng)芯片A輸入為高電平時(shí)，Y輸出也為高電平，同理，A、Y也同時(shí)為低電平。4.2 單片機(jī)設(shè)計(jì)及接口電路單片機(jī)設(shè)計(jì)系統(tǒng)原理電路圖如以下圖4-8所示：圖4-8 單片機(jī)設(shè)計(jì)及接口電路P2.3輸出BCD碼，高三位P2.5-P2.7控制138譯碼器，控制數(shù)碼管的選通位。P3口用于接收經(jīng)過光耦隔離后的霍爾相位信號(hào)。同時(shí)，P3.0-P3.1用于串口通信。4 按鍵電路圖4-9 按鍵電路按鍵電路設(shè)計(jì)簡單，操作方便，采用軟件內(nèi)部消抖。當(dāng)按鍵按下時(shí)，立即有指示燈提示，用戶可以以此判斷按鍵是否確實(shí)按下。4 速度

26、顯示電路圖4-10 速度顯示電路考慮到單片機(jī)I/O口資源的充裕，直接采用并口輸出數(shù)據(jù)。由圖中可以看出，電路比擬簡單，只需一塊74LS48譯碼器和一塊138譯碼器最多可以控制8個(gè)數(shù)碼管，便于以后系統(tǒng)升級(jí)。4 驅(qū)動(dòng)和光耦隔離電路圖4-11 I/O口驅(qū)動(dòng)和光耦隔離電路7407驅(qū)動(dòng)芯片主要是為了增加單片機(jī)I/O口的驅(qū)動(dòng)能力，光耦芯片是為了消除外界對(duì)單片機(jī)的干擾。4.3 功率變換電路的設(shè)計(jì)4 功率管的選用功率管功率場效應(yīng)控制器是一種用電壓信號(hào)控制工作電流的電力電子器件。特點(diǎn)是輸入阻抗極高，所需驅(qū)動(dòng)功率很小，在控制信號(hào)撤除后會(huì)自行關(guān)斷，是一種高性能的自關(guān)斷器件。目前廣泛使用于電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制電路，特別無刷直流

27、電機(jī)的驅(qū)動(dòng)控制。N管選用STP60NF06這種系列MOSFET功率管是一種具有獨(dú)特的STripFET過程微電子穩(wěn)壓管，特別是具有極小的輸入電容和柵極電荷。因此，特別適合作為電信和計(jì)算機(jī)的先進(jìn)高效的主要的開關(guān)隔離式DC - DC轉(zhuǎn)換器。還可應(yīng)用在要求低電荷驅(qū)動(dòng)?xùn)艠O的電路。 主要應(yīng)用高效DC - DC變換器 不間斷電源和電機(jī)控制 自動(dòng)推進(jìn)裝置 P管選用STP80PF55主要應(yīng)用電動(dòng)機(jī)控制 DC DC和DC- AC變換器功率管驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)MOSFET管工作在高頻時(shí)，為了防止振蕩，有兩點(diǎn)必須注意：第一，盡可能減少各端點(diǎn)的連接線長度，特別是柵極引線，如果無法使引線縮短，可以在靠近柵極處串聯(lián)一個(gè)小電阻以便

28、控制寄生振蕩；第二，由于MOSFET管的輸入阻抗高，驅(qū)動(dòng)電源的阻抗必須比擬低，以防止正反響所引起的振蕩，特別是MOSFET管的直流輸入阻抗非常高，但它的交流輸入阻抗是隨頻率而改變的，因此MOSFET管的驅(qū)動(dòng)波形的上升和下降時(shí)間與驅(qū)動(dòng)脈沖發(fā)生器阻抗有關(guān)。考慮以上因素，決定采用以下圖所示的功率管驅(qū)動(dòng)電路，這種方式可以產(chǎn)生足夠高的柵壓使器件充分導(dǎo)通，有較好的驅(qū)動(dòng)性能，并能保證較高的關(guān)斷速度。開通時(shí)間與關(guān)斷時(shí)間的差異也通過互補(bǔ)電路而消除。同時(shí)，在這種驅(qū)動(dòng)方式中的兩個(gè)外接晶體管起著射極跟隨器的作用，因而功率MOSFET管永遠(yuǎn)不會(huì)被驅(qū)動(dòng)到飽和區(qū)。STP80PF55、STP60NF06功率管驅(qū)動(dòng)電路分別如以

29、下圖4-12a、b所示：圖4-12 功率管驅(qū)動(dòng)電路功率變換電路上臂采用STP80PF55功率管，低電平導(dǎo)通；下臂采用STP60NF06功率管，高電平導(dǎo)通。圖4-13 功率變換電路4.4 電動(dòng)機(jī)換相4.4.1電動(dòng)機(jī)的換相原理由于使用的是帶霍爾位置檢測器的無刷直流電機(jī)，相位檢測比擬容易，所以換向相對(duì)也比擬容易，只需要根據(jù)單片機(jī)接收到的霍爾信號(hào)，輸出相對(duì)應(yīng)的控制字，控制功率管，進(jìn)行功率的變換，控制相應(yīng)的某一相通電，以此循環(huán)下去，就會(huì)使電機(jī)的相位順序通電。以下圖是霍爾信號(hào)與相位控制字的真值表表4-2，和電平對(duì)應(yīng)圖圖4-14。表4-2 霍爾信號(hào)與相位控制字的真值表注：“1=高電平，“0=低電平，“X1=

30、無論什么，“1=高阻態(tài)無電流，“+=正電流，“-=負(fù)電流圖4-14 電平對(duì)應(yīng)圖4.4.2電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)換相通過上面對(duì)無刷電機(jī)工作原理的介紹，只需改變開關(guān)管的通電順序就可以實(shí)現(xiàn)電機(jī)的反轉(zhuǎn)。下面以二二導(dǎo)通方式為例，正反轉(zhuǎn)控制字真值表如下表4-3：霍爾信號(hào)導(dǎo)通管控制字H1H2H3101V1V20011100EH100V2V30011010DH110V3V410010125H010V4V510001123H011V5V601001113H001V6V101011016H二二導(dǎo)通方式控制字正轉(zhuǎn)霍爾信號(hào)導(dǎo)通管控制字H1H2H3101V4V510001123H001V3V410010125H010V2V30

31、011010DH010V1V20011100EH110V6V101011016H100V5V601001113H二二導(dǎo)通方式控制字反轉(zhuǎn)表4-3 二二導(dǎo)通方式正反轉(zhuǎn)控制字真值表 4.5 相位檢測電路的設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)選用的是霍爾無刷直流電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部自帶有霍爾位置檢測器。隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)會(huì)實(shí)時(shí)輸出電機(jī)的位置信息，可以根據(jù)位置信息很方便的輸出控制字，變換相位。考慮干擾的影響，只需要在霍爾信號(hào)電機(jī)輸出與單片機(jī)之間加一光耦隔離電路即可。4.6 過流保護(hù)電路的設(shè)計(jì)電機(jī)啟動(dòng)和堵轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)很大的峰值電流，當(dāng)電流超過功率管的最大流過電流時(shí)，會(huì)將功率管燒壞或者擊穿。所以電路設(shè)計(jì)中必須加一限流保護(hù)電路。系

32、統(tǒng)限流保護(hù)電路設(shè)計(jì)如以下圖所示，電路由一采樣電阻和比擬器LM393組成。當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，啟動(dòng)電流增大，在采樣電阻R15上的壓降增大，當(dāng)壓降等于給定電壓U0時(shí)，比擬器LM393輸出低電平，使MOSFET開關(guān)管V1、V3、V5被關(guān)斷，采樣電阻R15上的電流迅速減小，R15上的壓降也減?。划?dāng)電壓降到小于給定電壓U0時(shí)，比擬器輸出高電平，使MOSFET開關(guān)管V1、V3、V5恢復(fù)正常的通斷順序。如此下去，電流被限制在U0/R15上下，到達(dá)限流的目的。圖4-15 過流保護(hù)電路4.7系統(tǒng)主要應(yīng)用軟件簡介Keil C 單片機(jī)開發(fā)軟件簡介Keil C51是美國Keil Software公司出品的51系列兼容單片機(jī)

33、C語言軟件開發(fā)系統(tǒng)，與匯編相比，C語言在功能上、結(jié)構(gòu)性、可讀性、可維護(hù)性上有明顯的優(yōu)勢，因而易學(xué)易用。Keil C51軟件提供豐富的庫函數(shù)和功能強(qiáng)大的集成開發(fā)調(diào)試工具，全Windows界面。單片機(jī)程序下載軟件簡介STC-ISP 是由智峰工作室提供的公共免費(fèi)下載工具，是針對(duì)STC系列單片機(jī)而設(shè)計(jì)的，可下載STC89系列、12C2052系列和12C5410等系列的STC單片機(jī)，使用簡便，下載程序只需一根串口線即可，現(xiàn)已被廣泛使用。是它的最新版本。protelDXP 繪制電路板軟件簡介protel設(shè)計(jì)系統(tǒng)是世界上第一套將EDA設(shè)計(jì)環(huán)境引入PC機(jī)Windows環(huán)境的EDA開發(fā)工具，該軟件功能強(qiáng)大，人機(jī)

34、界面友好，易學(xué)易用，實(shí)用該軟件設(shè)計(jì)者可以容易地設(shè)計(jì)電路原理圖、畫元件圖、設(shè)計(jì)電路板圖、畫元件封裝圖和電路仿真。protelDXP是繼protel99SE之后的以新版本，其功能更加強(qiáng)大，使用戶操作更為方便。5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)5.1 軟件系統(tǒng)概述單片機(jī)測控系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)和一般在現(xiàn)成系統(tǒng)機(jī)上設(shè)計(jì)一個(gè)應(yīng)用軟件有所不同，后者是在系統(tǒng)機(jī)器操作系統(tǒng)等支持下的純軟件設(shè)計(jì)，而單片機(jī)的軟件設(shè)計(jì)是在裸機(jī)條件下開始的，而且隨系統(tǒng)的不同而不同。對(duì)于單片機(jī)軟件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，不管程序的大小,在軟件設(shè)計(jì)過程中采用的都是模塊化思想。此系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)要求中，要實(shí)現(xiàn)的功能有正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)，速度顯示，工作指示，停止包括急停等方面。有了根本模塊

35、思路后，針對(duì)各局部進(jìn)行分割，細(xì)分成各子程序合成，最后進(jìn)行整合，形成一個(gè)完整的軟件控制系統(tǒng)。5.2 系統(tǒng)程序總體設(shè)計(jì)考慮此控制程序不是很復(fù)雜，為了不影響程序執(zhí)行速度，程序全部采用匯編語言編寫。單片機(jī)控制應(yīng)用系統(tǒng)的硬件確定后，接下來就要進(jìn)行軟件的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容是應(yīng)用系統(tǒng)的主程序和各應(yīng)用模塊程序。整個(gè)系統(tǒng)是在應(yīng)用程序的控制下進(jìn)行的，應(yīng)用程序由主程序和各個(gè)子程序構(gòu)成。 此系統(tǒng)采用結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計(jì)方法對(duì)于較大的系統(tǒng)，更應(yīng)如此。這是一種自上而下的編程方法，即把總的控制過程逐步細(xì)分，分化成一個(gè)個(gè)的子過程。一直分化到所導(dǎo)出的子過程能直接用編程語言來實(shí)現(xiàn)時(shí)為止。這種設(shè)計(jì)思路把注意力集中到編程中最容易出錯(cuò)的一

36、點(diǎn)，即程序的邏輯結(jié)構(gòu)，只要總體邏輯結(jié)構(gòu)是正確的，再復(fù)雜的程序也可以按劃分出來的邏輯功能模塊逐個(gè)設(shè)計(jì)出來。有了這一設(shè)計(jì)思想，下來的工作就是編寫各模塊子代碼，最后再整合。5.3 軟件流程圖與局部代碼5.3.1 主程序設(shè)計(jì)主程序流程圖如以下圖5-1所示：圖5-1 主程序流程圖5.3.2 模塊子程序設(shè)計(jì)1中斷子程序中斷入口重新裝入定時(shí)器初值30H+1送30H30H送存放器A清零30H,調(diào)用Z_HUAN子程序，清零速度存放器SP_L,SP_H開中斷A=14H ？中斷返回NY圖 5-2 中斷子程序流程圖2正、反轉(zhuǎn)控制模塊子程序正/反轉(zhuǎn)程序入口滅告警指示燈，置正反轉(zhuǎn)標(biāo)志延時(shí)10MS按鍵按下？設(shè)定正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)啟

37、動(dòng)速度SD速度存放器加1根據(jù)位置信息送相應(yīng)的控制字表號(hào)根據(jù)相對(duì)應(yīng)的表地址，查正轉(zhuǎn)/反轉(zhuǎn)表表號(hào)值送A調(diào)用檢測電機(jī)當(dāng)前位置子程序SD值送(31H)A=05H ?調(diào)用10MS延時(shí)程序查詢有無加速、急停、停止命令31H減1值送31H31H=0 ?返回NYNYY圖5-3 正反轉(zhuǎn)子程序流程圖3) 速度顯示模塊子程序開始速度存放器值倍乘30調(diào)數(shù)值轉(zhuǎn)換程序十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制分別將轉(zhuǎn)換后的BCD碼，個(gè)位40H,十位41H,百位42H,千位43H別離調(diào)動(dòng)態(tài)顯示程序返回圖5-4 速度顯示子程序流程圖4停止子程序流程圖開始延時(shí)10MS，判斷停止按鍵是否確實(shí)按下P0.1=1 ?Z_B=1 ?F_B=1 ?Z_TAB值

38、送DPTR直接停止F_TAB值送DPTR正轉(zhuǎn)緩慢減速停止返回反轉(zhuǎn)緩慢減速停止退出NYYNYN圖5-5 停止子程序流程圖5加減速功能代碼J_SU:JNB P0.5,EXIT1 ;判斷加速按鍵是否按下ACALL DELAY ;延時(shí)10MS，判斷按鍵是否確實(shí)按下JNB P0.5,EXIT1 ;按鍵未按下，返回原工作程序DEC SDDEC SD ;設(shè)定加速度系數(shù);INC SD ;INC SD ;設(shè)定減速度系數(shù)EXIT1:RET6急停功能代碼J_TING:ACALL DISPLAY ;延時(shí)10MS，判斷按鍵是否確實(shí)按下JNB P0.4,G_K0 ;停止按鍵未按下，返回原工作程序CLR P1.6 ;亮告警

39、指示燈CLR P1.0 ;AH管截止CLR P1.1 ;BH管截止CLR P1.2 ;CH管截止SETB P1.3 ;AL管截止SETB P1.4 ;BL管截止SETB P1.5 ;CL管截止JMP GONGZUO ;返回工作查詢G_K0:LJMP G_KONGRET7測速子代碼C_SU: ;電機(jī)轉(zhuǎn)速測量程序，最高顯示值9999R/MINC SP_LMOV A,SP_LCJNE A,#64H,C_0MOV SP_L,#0INC SP_HMOV A,SP_HCJNE A,#64H,C_0MOV SP_H,#00HC_0:RET8) 霍爾信號(hào)查詢子程序 CHA_H_R:MOV A,P3 ;P3.4

40、,P3.5,P3.6口接電機(jī)霍爾信號(hào)H0,H1,H2SWAP A ;高四位與低四位互換ANL A,#00000111B ;讀取霍爾信號(hào)MOV H_R,A ;霍爾信號(hào)送霍爾值存儲(chǔ)器RET9數(shù)值轉(zhuǎn)換子程序十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制BCD碼Z_HUAN: ;十六進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換未BCD碼，送動(dòng)態(tài)顯示存放器40H-43HCALL MULD ;調(diào)用乘法程序MOV B,#0AHMOV A,SP_L ;十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制十位，個(gè)位DIV ABMOV 40H,BMOV B,#0AHDIV ABMOV 41H,BADD A,SP_H ;十六進(jìn)制轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制千位，百位)MOV B,#0AHDIV ABMOV 42H,BMO

41、V 43H,ARET10十六位二進(jìn)制數(shù)乘法子程序MULD: ;速度處理程序倍乘30，將速度轉(zhuǎn)換到R/MMOVA,SP_LMOVB,#30MULABMOVR4,BMOVSP_L,AMOVA,SP_HMOVB,#30MULABADDA,R4MOVSP_H,ARET6系統(tǒng)調(diào)試6.1 硬件調(diào)試 首先在焊接前檢查元件是否有壞的很容易檢查的，確認(rèn)無誤后開始安裝元件，焊接時(shí)一定要做到細(xì)心認(rèn)真，必須防止假焊，以上兩步完成后，才開始進(jìn)入硬件調(diào)試。1硬件靜態(tài)的調(diào)試 1排除邏輯故障 這類故障往往由于設(shè)計(jì)和加工制板過程中工藝性錯(cuò)誤所造成的。主要包括錯(cuò)線、開路、短路。排除的方法是首先將加工的印制板認(rèn)真對(duì)照原理圖，看兩者

42、是否一致。應(yīng)特別注意電源系統(tǒng)檢查，以防止電源短路和極性錯(cuò)誤，并重點(diǎn)檢查系統(tǒng)總線地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線是否存在相互之間短路或與其它信號(hào)線路短路。必要時(shí)利用數(shù)字萬用表的短路測試功能，可以縮短排錯(cuò)時(shí)間。 2排除元器件失效 造成這類錯(cuò)誤的原因有兩個(gè)：一個(gè)是元器件買來時(shí)就已壞了；另一個(gè)是由于安裝錯(cuò)誤，造成器件燒壞。可以采取檢查元器件與設(shè)計(jì)要求的型號(hào)、規(guī)格和安裝是否一致。在保證安裝無誤后，用替換方法排除錯(cuò)誤。 3排除電源故障 在通電前，一定要檢查電源電壓的幅值和極性，否那么很容易造成集成塊損壞。加電后檢查各插件上引腳的電位，一般先檢查VCC與GND之間電位，假設(shè)在5V48V之間屬正常。假設(shè)有高壓，聯(lián)

43、機(jī)仿真器調(diào)試時(shí)，將會(huì)損壞仿真器等，有時(shí)會(huì)使應(yīng)用系統(tǒng)中的集成塊發(fā)熱損壞。2單片機(jī)測試1測試單片機(jī)I/O口執(zhí)行一條簡單指令，外接是8個(gè)發(fā)光二極管，通過二極管的發(fā)光觀察I/O口是否完好。MOV P1/P2,#55H；MOV P1/P2,#0AAH；2測試單片機(jī)中斷系統(tǒng) P1.0口接一發(fā)光二極管。ORG 0000HLJMP MAIN ;轉(zhuǎn)到主程序ORG 001BHlJMP INT_T1 ;轉(zhuǎn)到中斷程序ORG 0030HMOV TMOD,#10H ;定時(shí)器工作方式1十六位計(jì)數(shù)器MOV TH1,#3CH ;定時(shí)100MS晶振6MHZMOV TL1,#0B0HMOV IE,#88H ;允許T1中斷MOV 3

44、0H,#00H ;清零時(shí)間計(jì)數(shù)器SETB TR1 ;開中斷LJMP $ ;轉(zhuǎn)到工作命令查詢INT_T1:MOV TH1,#3CH ;重新裝載定時(shí)器值，定時(shí)100MSMOV TL1,#0B0HINC 30H ;中斷計(jì)數(shù)器MOV A,30HCJNE A,#0AH,L1 ;2S定時(shí)MOV 30H,#00HL1:SETB TR1 ;重新開中斷RETI ;中斷返回6.2 軟件調(diào)試軟件主要使用的Keil C編譯軟件，下面就將調(diào)試過程中遇到的問題和調(diào)試經(jīng)驗(yàn)做一簡要說明：1、由于Keil C對(duì)中文支持不太好，因而會(huì)出現(xiàn)顯示的光標(biāo)與光標(biāo)實(shí)際所在不一致的現(xiàn)象，這會(huì)對(duì)修改中文注釋造成影響。在Windows2000下

45、面，我們可以把字體設(shè)置為Courier，這樣就可以顯示正常。WindowsXP系統(tǒng)根本不會(huì)出現(xiàn)此問題。2、當(dāng)使用有片外內(nèi)存的MCU的時(shí)候，肯定要設(shè)置標(biāo)志位，并且編譯方式要選擇大模式，否那么會(huì)出錯(cuò)。3、當(dāng)使用Keil C跟蹤程序運(yùn)行狀態(tài)的時(shí)候，要把引起Warning的語句屏蔽，否那么有可能跟蹤語句的時(shí)候會(huì)出錯(cuò)。4、當(dāng)編程涉及到有關(guān)通信，時(shí)序是很重要的。拉高管腳的執(zhí)行速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)比檢查管腳電平的要快。5、在等待管腳電平變化的時(shí)候，我們需要設(shè)置好超時(shí)處理，否那么程序就會(huì)因?yàn)橐粋€(gè)沒有預(yù)計(jì)的錯(cuò)誤而死鎖。6、能用C語言實(shí)現(xiàn)的地方，盡量不要用匯編，尤其在算法的實(shí)現(xiàn)，用匯編是晦澀難懂。7、所有函數(shù)之間的相關(guān)性越低

46、越有利于以后功能的擴(kuò)展。8、調(diào)試程序時(shí)，首先要確保每個(gè)子程序編程正確，然后再進(jìn)行整體組合調(diào)試。編程時(shí)每個(gè)子程序應(yīng)盡量注明呼入呼出系數(shù)特別時(shí)用匯編編程，否那么單個(gè)子程序運(yùn)行正確，整合后結(jié)果運(yùn)行就會(huì)出錯(cuò)，如果不注明呼入呼出系數(shù)，查錯(cuò)時(shí)很困難的。6.3 軟硬聯(lián)調(diào)硬件和軟件單獨(dú)調(diào)試成功后，就要開始軟硬聯(lián)調(diào)，這是最關(guān)鍵的局部，不過開始單獨(dú)調(diào)試時(shí)一些根本的故障已經(jīng)排除，所以軟硬聯(lián)調(diào)起來也沒遇到太大的問題。由于在硬件設(shè)計(jì)的時(shí)候，電路板各個(gè)模塊之間是斷開的，組合時(shí)用跳子進(jìn)行連接，這就給調(diào)試提供了方便。調(diào)試時(shí)采取的是先單獨(dú)模塊進(jìn)行調(diào)試，最后整體調(diào)試。各模塊的程序代碼，對(duì)應(yīng)相應(yīng)的硬件模塊進(jìn)行測試，各個(gè)模塊測試成功

47、后，將整個(gè)系統(tǒng)聯(lián)合起來進(jìn)行系統(tǒng)整體調(diào)試，由于各個(gè)模塊電路調(diào)試已經(jīng)完全成功，所以整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試也就很方便，只是要注意各個(gè)模塊之間的干擾。系統(tǒng)要實(shí)現(xiàn)的功能，也是采取單個(gè)功能進(jìn)行調(diào)試，最后進(jìn)行整合。最后所有要求功能都已實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)設(shè)計(jì)成功。這里要特別說明的是，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的功率管采用的是N管下臂和P管上臂，絕對(duì)不能同時(shí)導(dǎo)通，否那么芯片直接燒掉，所以在時(shí)序電機(jī)相位通電時(shí)序控制字確定后，沒有直接接電機(jī)測試，而是先將時(shí)序輸出頻率設(shè)置的很低相當(dāng)于電機(jī)轉(zhuǎn)速很低，通過接三個(gè)發(fā)光二極管來檢查時(shí)序是否輸出正確。經(jīng)過反復(fù)測試后，確保無誤后，接入電機(jī)，由低速慢慢加高，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)正常，到達(dá)了設(shè)計(jì)的目的，系統(tǒng)工作相對(duì)穩(wěn)定。速度測量

48、實(shí)時(shí)顯示模塊，由于測速的原理是：2S中測以此電機(jī)輸出霍爾信號(hào)脈沖的個(gè)數(shù)，在倍乘30將速度轉(zhuǎn)換到R/M(轉(zhuǎn)每分鐘)，所以顯示的速度為由一個(gè)0-30轉(zhuǎn)的一個(gè)誤差。7 小結(jié)7.1 畢業(yè)設(shè)計(jì)總結(jié)與體會(huì)隨著國慶的到來，畢業(yè)設(shè)計(jì)也接近了尾聲。經(jīng)過奮戰(zhàn)我的畢業(yè)設(shè)計(jì)終于完成了。在沒有做畢業(yè)設(shè)計(jì)以前覺得畢業(yè)設(shè)計(jì)只是對(duì)這三年來所學(xué)知識(shí)的單純總結(jié)，但是通過這次做畢業(yè)設(shè)計(jì)發(fā)現(xiàn)自己的看法有點(diǎn)太片面。畢業(yè)設(shè)計(jì)不僅是對(duì)前面所學(xué)知識(shí)的一種檢驗(yàn)，而且也是對(duì)自己能力的一種提高。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)使本人明白了自己原來知識(shí)還比擬欠缺。自己要學(xué)習(xí)的東西還太多，通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，才明白學(xué)習(xí)是一個(gè)長期積累的過程，在以后的學(xué)習(xí)、工作、生活中都

49、應(yīng)該不斷的學(xué)習(xí)，努力提高自己知識(shí)和綜合素質(zhì)。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中也使本人和同學(xué)關(guān)系更進(jìn)一步了，同學(xué)之間互相幫助，有什么不懂的大家在一起商量，聽聽不同的看法有更好的理解知識(shí)，所以在這里非常感謝幫助本人的同學(xué)。本人的心得也就這么多了，總之，不管學(xué)會(huì)的還是學(xué)不會(huì)的確實(shí)覺得困難比擬多，真是萬事開頭難，不知道如何入手。最后終于做完了有種如釋重負(fù)的感覺。此外，還得出一個(gè)結(jié)論：知識(shí)必須通過應(yīng)用才能實(shí)現(xiàn)其價(jià)值！有些東西以為學(xué)會(huì)了，但真正到用的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)是兩回事，所以我認(rèn)為只有到真正會(huì)用的時(shí)候才是真的學(xué)會(huì)了。在此要感謝本人的指導(dǎo)老師梁海對(duì)我悉心的指導(dǎo)，感謝老師給本人的幫助。在設(shè)計(jì)過程中，本人通過查閱大量有關(guān)資料，與

50、同學(xué)交流經(jīng)驗(yàn)和自學(xué)，并向老師請(qǐng)教等方式，使自己學(xué)到了不少知識(shí)，也經(jīng)歷了不少艱辛，但收獲同樣巨大。在整個(gè)設(shè)計(jì)中懂得了許多東西，也培養(yǎng)了獨(dú)立工作的能力，樹立了對(duì)工作能力的信心，相信會(huì)對(duì)今后的學(xué)習(xí)工作生活有非常重要的影響。而且大大提高了動(dòng)手的能力，充分體會(huì)到了在創(chuàng)造過程中探索的艱難和成功時(shí)的喜悅。雖然這個(gè)設(shè)計(jì)做的也不太好，但是在設(shè)計(jì)過程中所學(xué)到的東西是這次畢業(yè)設(shè)計(jì)的最大收獲和財(cái)富，終身受益。 7.2 論文小結(jié)論文首先簡要介紹了直流無刷電機(jī)的開展前景，應(yīng)用現(xiàn)狀，根本結(jié)構(gòu)以及工作原理。最后詳細(xì)介紹了基于STC89C52單片機(jī)的霍爾直流無刷電動(dòng)機(jī)控制器系統(tǒng)的硬件和軟件的設(shè)計(jì)過程，工作原理，并對(duì)每一個(gè)模塊電

51、路作了詳盡的介紹。根本上做到了詳略得當(dāng)。參考文獻(xiàn)1 D .2 D .3 張友德等.單片微型機(jī)原理、應(yīng)用與實(shí)驗(yàn)D .4 趙景波.Protel99 & DXP電路設(shè)計(jì)教程D .5 李發(fā)啟.無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分析及控制方法研究D .江南大學(xué),20216 齊蓉,林輝,陳明.無刷直流電機(jī)換向轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)分析與抑制J電機(jī)與控制學(xué)報(bào), 2006,(03) .7 周杰,侯燕. 無刷直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)抑制方法綜述J機(jī)電產(chǎn)品開發(fā)與創(chuàng)新, 2007,(03) .8 韋鯤,林平,張仲超.無刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的電流預(yù)測控制J浙江大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版), 2006,(01) .9 吳春華,陳國呈,孫承波. 一種縮短無刷直流電

52、動(dòng)機(jī)換相續(xù)流時(shí)間的有效方法J微特電機(jī), 2006,(11) .10 邱建琪,史涔溦,林瑞光. 三相三狀態(tài)無刷直流電機(jī)的系統(tǒng)模型及其仿真J電機(jī)與控制學(xué)報(bào), 2001,(04) .11 黃燦水,林榮文,林珍.無刷直流電動(dòng)機(jī)控制器設(shè)計(jì)J能源與環(huán)境, 2004,(01) .12 張相軍,陳伯時(shí),朱平平,雷淮剛.無刷直流電機(jī)換相轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)的分析及其補(bǔ)償方法J電工技術(shù)雜志, 2000,(08) .13 卿曉輝. 基于反電動(dòng)勢法的無刷直流電機(jī)的控制研究D .湖南大學(xué), 2006 .14 王燦,馬瑞卿,李玲娟,徐剛.基于單片機(jī)的舵機(jī)用無刷直流電機(jī)控制器設(shè)計(jì)A中國航空學(xué)會(huì)控制與應(yīng)用第十二屆學(xué)術(shù)年會(huì)論文集C, 20

53、06 .15 楊婷.無刷直流電機(jī)軟特性調(diào)速系統(tǒng)的研究D .中國石油大學(xué), 200716 孫佃升. 無刷直流電機(jī)電動(dòng)與回饋制動(dòng)的研究D .中國石油大學(xué), 200717 Yang. Y., Yi. J., Woo, Y.Y., and Kim. B.: Optimum design for linearityand efficiency of microwave Doherty amplifier using a new loadmatching technique, Microw. J., 2001, 44, (12), pp. 2036 18 Vizimuller, P.: RF design

54、 guide-systems, circuits, and equations (ArtechHouse, Boston, MA, 1995)6R. Dye, “Visual Object-Orientated Programming, Dr. Dobbs MacintoshJournal, Sept. 1st ( 1991).致謝短短幾個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)不知不覺就過去了，通過這這幾個(gè)月的鍛煉，本人學(xué)到了很多以前沒學(xué)到的東西。不僅四年中所學(xué)的知識(shí)得到了檢驗(yàn)，而且自己的實(shí)踐動(dòng)手能力得到了很大的強(qiáng)化，為即將走向工作崗位奠定了一定的根底。在設(shè)計(jì)中，認(rèn)真對(duì)待這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，從一開始方案的設(shè)計(jì)到后來硬件軟件的

55、聯(lián)調(diào)，都為完成這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)而努力著。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，深刻體會(huì)到最大收獲并不是無刷直流電機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成功，而是學(xué)會(huì)了從設(shè)計(jì)到軟硬件電路功能實(shí)現(xiàn)的思維過程。在這過程中有過困惑，有過啟迪也有過喜悅，但最重要的還是需要那分耐心和恒心。在這次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，非常感謝我的指導(dǎo)老師劉海老師，他給予了我很大的幫助，在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中耐心的指導(dǎo)并不斷鼓勵(lì)本人，給本人提出許多珍貴意見，正是在他的幫助下我才能順利地完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。最后，本人衷心的感謝在這次的設(shè)計(jì)中所有給予本人幫助的老師與同學(xué)！附錄A 系統(tǒng)原理總圖及分圖附錄B 元器件清單數(shù)據(jù)下載口串口公的1個(gè)數(shù)碼管共陰極4個(gè)電容瓷片f12個(gè)電解復(fù)位1001個(gè)

56、無刷電機(jī)內(nèi)置霍爾位置傳感器200W1臺(tái)晶振12MHZ1個(gè)電阻2010個(gè)10012個(gè)1K28個(gè)插針CON28個(gè)CON33個(gè)CON61個(gè)STC89C521個(gè)譯碼器74LS1381個(gè)74LS481個(gè)光耦OPTOIS012個(gè)功率管STP60NF063個(gè)STP80PF553個(gè)PCB板2塊發(fā)光二極管6個(gè)通訊線1根按鈕開關(guān)7個(gè)MAX2321個(gè)附錄C 系統(tǒng)軟件代碼;*;/單片機(jī)控制無刷電機(jī)帶霍爾傳感器程序/;*;/電機(jī)正/反轉(zhuǎn)啟動(dòng)時(shí)，電機(jī)30r/m均勻轉(zhuǎn)動(dòng);/加速按鍵每按下一次，電機(jī)加速30r/m，最高速度1200r/m;/減速按鍵每按下一次，電機(jī)減速30r/m，最低速度0r/m;/P0口接按鍵，以及工作指示

57、燈;/P1口控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路;/P2口控制顯示電路轉(zhuǎn)速，低四位輸出數(shù)據(jù)，高四位三位控制138譯碼器控制數(shù)碼管的點(diǎn)亮;/P3口讀取霍爾傳感器的值P.4,P3.5,P3.6接H0,H1,H2;/時(shí)間：2021.3.2 陶寶安;/修改：2021.5.10 陶寶安 /加了緩慢啟動(dòng)緩慢停止功能/SD EQU 32H ;存放速度系數(shù)H_R EQU 33H ;存放霍爾傳感器的值SP_L EQU 34H ;存放轉(zhuǎn)速值低位SP_H EQU 35H ;存放轉(zhuǎn)速值高位Z_B BIT 36H ;正轉(zhuǎn)標(biāo)志F_B BIT 37H ;反轉(zhuǎn)標(biāo)志ORG 0000HLJMP MAIN ;轉(zhuǎn)到主程序ORG 001BHlJMP IN

58、T_T1 ;轉(zhuǎn)到中斷程序ORG 0030HMAIN:MOV SP,#67H ;設(shè)置堆棧入口地址MOV SP_H,#00H ;清零速度高位存儲(chǔ)器MOV SP_L,#00H ;清零速度低位存儲(chǔ)器MOV 40H,#00H ;清零顯示個(gè)位存儲(chǔ)器MOV 41H,#00H ;清零顯示十位存儲(chǔ)器MOV 42H,#00H ;清零顯示百位存儲(chǔ)器MOV 43H,#00H ;清零顯示千位存儲(chǔ)器MOV P0,#00H ;P0口為等待按鍵按下狀態(tài)MOV P1,#11111000B ;P1口控制指示燈全滅，功率管全部截止MOV P2,#11100000B ;P2口控制數(shù)碼管全滅JB P0.0,QIDONG ;是否啟動(dòng)電機(jī)

59、JMP MAIN;-QIDONG:ACALL DELAY ;延時(shí)10MS，判斷按鍵是否確實(shí)按下JNB P0.0,MAIN ;啟動(dòng)按鍵未按下，返回查詢啟動(dòng)程序MOV P2,#00100000B ;初始顯示零ACALL DISPLAY ;初始顯示零CLR P1.7 ;亮工作指示燈CLR Z_B ;置正轉(zhuǎn)標(biāo)志為0CLR F_B ;置反轉(zhuǎn)標(biāo)志為0MOV TMOD,#10H ;定時(shí)器工作方式1十六位計(jì)數(shù)器MOV TH1,#3CH ;定時(shí)100MS晶振6MHZMOV TL1,#0B0HMOV IE,#88H ;允許T1中斷MOV 30H,#00H ;清零時(shí)間計(jì)數(shù)器SETB TR1 ;開中斷LJMP GON

60、GZUO ;轉(zhuǎn)到工作命令查詢;-GONGZUO:JB P0.1,T_ZHI ;停止電機(jī)工作命令JB P0.2,Z_ZHUAN ;進(jìn)入正轉(zhuǎn)程序JB P0.3,G_F ;進(jìn)入反轉(zhuǎn)工作命令LJMP GONGZUOG_F:LJMP F_ZHUAN ;轉(zhuǎn)到反轉(zhuǎn)程序;-Z_ZHUAN:ACALL DELAY ;延時(shí)10MS，判斷按鍵是否確實(shí)按下JNB P0.2,Z_EXIT ;正轉(zhuǎn)按鍵未按下，返回原程序SETB Z_B ;置正轉(zhuǎn)標(biāo)志為1CLR F_B ;置反轉(zhuǎn)標(biāo)志為0SETB P1.6 ;滅告警指示燈MOV DPTR,#Z_TAB ;查詢正轉(zhuǎn)狀態(tài)控制表MOV SD,#36 ;設(shè)定啟動(dòng)速度30R/MZ_C: