雙閉環(huán)直流調(diào)速控制系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計案例1.1系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計圖1.1系統(tǒng)原理圖 本設(shè)計為直流調(diào)速系統(tǒng)，采用傳統(tǒng)的電流電環(huán)與轉(zhuǎn)速外環(huán)構(gòu)成的雙閉環(huán)直流調(diào)速系統(tǒng)。主電路由橋式整流電路，整流并濾波后得到直流電源，作為電機的供電電源?？刂齐娐穯纹瑱CAT89S51產(chǎn)生受PID控制器控制的PWM信號，經(jīng)光耦隔離與IR2110構(gòu)成的驅(qū)動電路驅(qū)動4個IGBT（SGL160N60UFD）的導(dǎo)通、關(guān)斷時間占空比，以此控制直流電機的轉(zhuǎn)速。分別通過電壓、電流與轉(zhuǎn)速檢測模塊，配合AD轉(zhuǎn)換器ADC0809，檢測電機的電樞電壓，電樞電流與轉(zhuǎn)速，并將電流與轉(zhuǎn)速作為反饋，構(gòu)成電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)。此外，電流信號與電壓信號還用于控制電機啟停時的保護電路。鍵盤與顯示模塊作為本系統(tǒng)的人機交互接口。1.2硬件資源分配根據(jù)設(shè)計的任務(wù)與需求，本設(shè)計選用AT89S52作為系統(tǒng)的核心控制器件產(chǎn)生PWM脈沖信號，PWM信號由控制芯片的P2.0與P2.1引腳輸出，送入由IR2110為核心組成的電機驅(qū)動電路，用以控制直流電機的轉(zhuǎn)速變化。并擴展了一片81C55芯片，作為系統(tǒng)的IO擴展模塊，81C55由P0.0~P0.7、P2.6與P2.7控制。顯示模塊由81C55的PB0~PB7與PC0~PC4引出，用以顯示直流電機工作時的各種參數(shù)。AD轉(zhuǎn)換電路從ADC0809的IN0與IN1引腳分別接收電流檢測電路與電壓電測電路的模擬信號，并轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號后，由81C55送入單片機。ADC0809的D0~D7連接81C55的PA0~PA7進行數(shù)據(jù)交換。轉(zhuǎn)速檢測電路由光電編碼器產(chǎn)生脈沖信號，送入單片機的P2.2引腳，用以檢測電機轉(zhuǎn)速。鍵盤電路采用了典型的4×4矩陣鍵盤，算法上使用行列掃描法，由單片機的P1.0~P1.7接入。圖1.2為系統(tǒng)硬件資源分配圖。圖1.2系統(tǒng)硬件資源分配圖1.3控制器模塊設(shè)計AT89S52是一個低功耗，高性能CMOS8位單片機，片內(nèi)含8kBytesISP(In-systemprogrammable)的可反復(fù)擦寫1000次的Flash只讀程序存儲器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)制造，兼容標準MCS-51指令系統(tǒng)及80C51引腳結(jié)構(gòu)，芯片內(nèi)集成了通用8位中央處理器和ISPFlash存儲單元，AT89S52在眾多嵌入式控制應(yīng)用系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。圖1.3AT89S51引腳圖AT89S52具有如下特點：40個引腳，8kBytesFlash片內(nèi)程序存儲器，256bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，32個外部雙向輸入/輸出(I/O)口，5個中斷優(yōu)先級2層中斷嵌套中斷，2個16位可編程定時計數(shù)器,2個全雙工串行通信口，看門狗(WDT)電路，片內(nèi)時鐘振蕩器。此外,AT89s52設(shè)計并應(yīng)用配置的直流振蕩電源頻率控制范圍可為0Hz且保證用戶隨時可以通過應(yīng)用軟件自動選擇設(shè)置各種省電工作模式。在定時空閑待機模式下,CPU自動暫停外部各中斷口的工作,而通過RAM定時振蕩計數(shù)器,串行口,外部的中斷控制系統(tǒng)則自動允許芯片繼續(xù)中斷工作,掉電待機模式下則會停止使定時振蕩器自動凍結(jié)保存在外部的中斷,從而暫時停止芯片其它部分的工作功能,直到外部的中斷被硬件激活復(fù)位或硬件重新啟動復(fù)位。同時這種信號芯片也是分別采用具有PDIP、TQFP和PLCC等三種不同信號類型封裝設(shè)計方式,以便于滿足不同信號類型電子產(chǎn)品的應(yīng)用要求。在本設(shè)計中選用AT89S52作為系統(tǒng)的核心控制器件，能夠?qū)ζ湟_充分的利用，并且在設(shè)計過程中，通過對AT89S52的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，讓我們能夠?qū)纹瑱C控制技術(shù)的原理與基本操作有一個由淺入深的了解，很適合現(xiàn)階段我們的學(xué)習(xí)與設(shè)計。1.4IO擴展模塊設(shè)計 本設(shè)計中考慮到IO口引腳資源的問題，故選用81C55作為IO擴展芯片，對ATA89S51單片機的IO口進行擴展。81C55是常用的一種可以擴展接入單片化主機機的IO口和數(shù)據(jù)傳輸資源的并口芯片,81C55的設(shè)計原理就是只通過擴展利用一個并口單片機的一個可以并行的接口,使其他機能夠同時擴展接入輸出幾個機的并口,使得一個使用單片機可以能夠同時擴展接入到其他機的更多并口設(shè)備。1.1.181C55引腳圖及其功能圖1.481C55引腳圖81C55具有40個引腳，采用雙列直插式封裝，其引腳圖如圖1.4所示，內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖如圖1.5所示，各引腳作用為： 地址/數(shù)據(jù)線AD0~AD7（8條）：是低8位地址線和數(shù)據(jù)線的公共輸入總線，常和51單片機的P0口相連接，用于分時傳送數(shù)據(jù)，當ALLE=1是，轉(zhuǎn)送的是地址。 I/O口總線（22條）：PA0~PA7、PB0~PB7分別為A、B口線，用于與外設(shè)之間傳遞數(shù)據(jù)；PC0~PC5、為C端口線，即可與外設(shè)傳送數(shù)據(jù)，也可作為A、B口的控制聯(lián)絡(luò)線。 RESET：復(fù)位線，通常與單片機的復(fù)位端相連，復(fù)位后，81C55的3個端口都為輸入方式。 WR/RD:讀/寫線，控制81C55的讀、寫操作。 ALE：一條兩個地址間的鎖存線,高電平有效。它常與外部單片機的一個ALE端口口相連,在一個ALE的上上下降運行路徑沿將一個從外部單片控主機中的P0口終端輸入的低8位程序地址數(shù)據(jù)信息通過鎖存器送到8155內(nèi)部的8位地址鎖存器中。所以,單片機的一個P0口與81C55相同在連接時也就沒有必要給它外接一個鎖存器。 CS：片選線，低電平有效。 IO/M：RAM或I/O口的選擇線。當其=0時，選中的256BRAM；當其=1時，選中81C55片內(nèi)3個I/O端口以及命令/狀態(tài)寄存器和定時/計數(shù)器。 TIMERIN、TIMEROUT：定時/計數(shù)器控制脈沖的主要輸入、輸出控制電路。TIMERIN分別是位于一條帶有脈沖線的輸入線和控制線,其中每個脈沖輸入分別在81C55內(nèi)部的14位定時/方波計數(shù)器上進行加1;TIMEROUT位于一根脈沖輸出線,當每個計數(shù)器被脈沖設(shè)置為定時計滿零或返回0時,81C55從該條輸出線上分別輸出一個定時脈沖或者一個方波,其脈沖波形和頻率大小由每個計數(shù)器的具體應(yīng)用工作原理模式所直接決定。圖1.581C55內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1.5驅(qū)動模塊設(shè)計驅(qū)動模塊是連接控制器與執(zhí)行器之間的橋梁，由于單片機的I/O口不能直接驅(qū)動電機，所以需要在單片機與直流電機之間加上驅(qū)動電路，本設(shè)計選用IR2110驅(qū)動芯片驅(qū)動4個IGBT（SGL160N60UFD）管構(gòu)成的H橋驅(qū)動電路，每個IR2110控制電機上下兩個橋臂的一組IGBT，每組IR2110控制的兩個IGBT交替導(dǎo)通，以保證直流電機能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)。1.5.1IGBTIGBT(絕緣柵雙極型晶體管),是由BJT(雙極型三極管)和MOS(絕緣柵型場效應(yīng)管)組成的復(fù)合全控型電壓驅(qū)動式功率半導(dǎo)體器件,兼有MOSFET的高輸入阻抗和GTR的低導(dǎo)通壓降兩方面的優(yōu)點。廣泛應(yīng)用于小體積、高效率的變頻電源、電機調(diào)速、UPS及逆變焊機當中。本設(shè)計選用SGL160N60UFD型號的IGBT作為本設(shè)計的開關(guān)器件，通過單片機發(fā)出的PWM信號控制SGL160N60UFD的導(dǎo)通與關(guān)斷時間的占空比，以此控制直流電機電樞電壓，進而控制電機轉(zhuǎn)速。在本設(shè)計中要求中，Z2-91型直流電機的額定工作電壓為220V，額定工作電流為120A。而SGL160N60UFD的最大工作電流為120A，最高耐壓值為600V，滿足設(shè)計需求。故選用SGL160N60UFD作為本設(shè)計H橋驅(qū)動電路的IGBT。1.5.2驅(qū)動電路IGBT驅(qū)動電路需滿足以下要求：1、為保證IGBT可靠開通，應(yīng)使驅(qū)動電壓高于IGBT開啟電壓一般要讓IGBT打開的電壓在5-6V，但是，為了充分的打開IGBT，讓其在飽和區(qū)工作，以降低導(dǎo)通損耗，一般驅(qū)動電壓可以到15V。2、在IGBT關(guān)斷期間，由于其他部分電路工作，會導(dǎo)致柵極回路中產(chǎn)生高頻震蕩信號，這些信號輕則使本該截止的IGBT管微導(dǎo)通，增加IGBT的損耗，重則使驅(qū)動電路短路。因此，需給截止狀態(tài)的IGBT柵極加一個反向偏壓，該反向偏壓一般為5-15V。3、由于功率IGBT在電力電子設(shè)備中多用于高壓場合，要有足夠的輸入輸出電隔離能力所以在控制電路與主電路之間要設(shè)計電氣隔離一般采用光耦隔離和變壓器隔離。4、柵極需設(shè)計電壓限幅電路，保護柵極不被擊穿。IGBT的柵極極限電壓一般為+20V，控制信號超出此電壓范圍就有可能擊穿IGBT。5、IGBT的柵極驅(qū)動電路應(yīng)盡可能簡單。具有保護IGBT的功能，具有足夠的抗干擾能力，輸出阻抗要盡可能低。2.2IR2110芯片 為滿足驅(qū)動電路需求，本設(shè)計選用IR2110作為IGBT的驅(qū)動芯片。IR2110是由一家美國國際整流器公司(InternationalRectifierCompany)公司利用自己公司獨有的柵極高壓驅(qū)動集成電路和智能無線閥門鎖COMS等技術(shù),在1990年前后自行研究設(shè)計開發(fā)并正式量產(chǎn)投入市場的最先進大規(guī)模功率整流MOSFET和IGBT高壓專用整流柵極高壓驅(qū)動整流集成電路。該驅(qū)動單元器件具備每個芯片模塊體積小(DIP-14、SOIC-16),集成應(yīng)用程度高(可以允許一個芯片模塊可以同時分別驅(qū)動不同的高壓橋臂兩條),響應(yīng)速度快(ton/tof=120/94ns),偏值低和輸出輸入電壓高(<600v),驅(qū)動保護能力強,內(nèi)設(shè)附帶欠壓保護封鎖,而且它的安裝成本低,易于進行安裝和正常調(diào)試,并且還可以設(shè)有外部附帶保護式欠壓封鎖的控制端口。尤其重要的一點是上接下管板在驅(qū)動時需要采用外部電源自舉式上接電容進行上接,使得上管驅(qū)動器的電源和回路的電容數(shù)量比其他的IC上管驅(qū)動大幅度的減少。對4管驅(qū)動組所連接構(gòu)成的完整全直流橋驅(qū)動電路,采用2片IR2110驅(qū)動2個直流橋臂,僅根據(jù)實際需要分別同時配備一路10一20v的直流電源,從而不僅可以大大縮短和有效減少了微控制器和變壓器的系統(tǒng)工作時間體積和占用電源量,降低了系統(tǒng)生產(chǎn)成本,提高系統(tǒng)的正常運行性和可靠性。2.2.1、IR2110引腳及功能圖1.6IR2110引腳圖IR2110各引腳功能LO（引腳1）：低端輸出COM（引腳2）：公共端Vcc（引腳3）：低端固定電源電壓Nc（引腳4）：空端Vs（引腳5）：高端浮置電源偏移電壓VB（引腳6）：高端浮置電源電壓HO（引腳7）：高端輸出Nc（引腳8）：空端VDD（引腳9）：邏輯電源電壓HIN（引腳10）：邏輯高端輸入SD（引腳11）：關(guān)斷LIN（引腳12）：邏輯低端輸入Vss（引腳13）：邏輯電路地電位端，其值可以為0VNc（引腳14）：空端2.2.2IR2110內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖1.7IR2110內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖IR2110的芯片內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其設(shè)計工作結(jié)構(gòu)原理及其設(shè)計結(jié)構(gòu)框圖可參見圖1.7中內(nèi)容所示。圖中圖為HIN和圖中LIN為兩個逆變橋中同一個逆變橋臂上下兩個分別具有相同脈沖功率因數(shù)MOS的脈沖驅(qū)動端和脈沖輸出信號的兩個輸入端。SD為接入保護電路信號的接出輸入端,當該輸入腳被連接到高電平時,IR2110的接入輸出保護信號完全被自動閉合或完全封鎖,其相鄰端對應(yīng)的一個輸出輸入端必須恒為高或低電平;而且當該輸入腳與其連接端達到低或高電平時,IR2110的接入輸出保護信號可能會隨著它的HUN和它的LIN而同時發(fā)生很大改變,在實際的保護電路里,該端就連接到了一個用戶端的保護信號電路的接入輸出。H0和L0分別看作是兩路電流驅(qū)動的橋臂信號接入輸出的兩端,驅(qū)動相同一根驅(qū)動橋臂的絕緣柵雙極型晶體管IGBT。2.2.3IR2110應(yīng)用電路IR2110驅(qū)動電路半橋的自舉集成電路具體結(jié)構(gòu)原理如下面右圖圖示所示,其中的C1、VD1分別主要是用來作為一個驅(qū)動自舉集成電容與一個驅(qū)動自舉二極管,C2是用來作為位于VCC的一個驅(qū)動濾波器中的集成電容。假設(shè)一個C1在遇到S1關(guān)斷時已將C1充滿并為它補給了一個足夠的直流工作電壓(VC1VCC)。圖5IR2110應(yīng)用電路圖當HIN為高電平時如圖5：VM1開通，VM2關(guān)斷，VC1加到S1的柵極和源極之間，C1通過VM1，Rg1和柵極和源極形成回路放電，這時C1就相當于一個電壓源，從而使S1導(dǎo)通。由于LIN與HIN是一對互補輸入信號，所以此時LIN為低電平，VM3關(guān)斷，VM4導(dǎo)通，這時聚集在S2柵極和源極的電荷在芯片內(nèi)部通過Rg2迅速對地放電，由于死區(qū)時間影響使S2在S1開通之前迅速關(guān)斷。當HIN為低電平時如圖6：VM1關(guān)斷，VM2導(dǎo)通，這時聚集在S1柵極和源極的電荷在芯片內(nèi)部通過Rg1迅速放電使S1關(guān)斷。經(jīng)過短暫的死區(qū)時間LIN為高電平，VM3導(dǎo)通，VM4關(guān)斷使VCC經(jīng)過Rg2和S2的柵極和源極形成回路，使S2開通。在此同時VCC經(jīng)自舉二極管，C1和S2形成回路，對C1進行充電，迅速為C1補充能量，如此循環(huán)反復(fù)。圖6IR2110原理圖3、IR2110負壓產(chǎn)生電路在一些采用較大電流功率電源IGBT的應(yīng)用場合,各路徑的驅(qū)動關(guān)斷電源分別獨立,集成式的驅(qū)動關(guān)斷芯片一般都需要具備分別產(chǎn)生正正負電流得的驅(qū)動功能,例如具有EXB841系列,M57957系列等,在每個IGBT驅(qū)動關(guān)斷期間對每個柵極上下各施加一個正負交流電壓,一般電流范圍大約為-3~-5V。它的主要作用同時也主要是為了大大提高了與IGBT等相關(guān)斷的系統(tǒng)工作可靠度。并且它還要注意防止因為特密勒克斯效應(yīng)作用引起的測量誤差而使存在空氣中的流量系統(tǒng)受到較大干擾。IR2110芯片內(nèi)部雖然沒有直接操作產(chǎn)生內(nèi)部負壓的操作功能,但是我們卻發(fā)現(xiàn)可以直接通過芯片外加幾個無源穩(wěn)壓器件的操作方式使用來直接操作實現(xiàn)這種直接產(chǎn)生內(nèi)部負壓得到的功能,如波形圖7所示。上下二極管的負壓驅(qū)動控制電路中均需要添加由一個高壓直流電容及5V穩(wěn)壓管電容構(gòu)成的高頻交流負壓驅(qū)動電路。圖7IR2110負壓產(chǎn)生電路其主要基本工作電路原理也就是:整個電源的過充電壓電流設(shè)定為20V,在進行上述充電期間,電源電流會直接經(jīng)Rg給定的Cg柵極進行高壓充電,CCg保持5V的有源電壓,在設(shè)定LIN為電源高電平時,L0會輸出0V,此時S2柵極上的有源電壓電流設(shè)定相應(yīng)為-5V,從而直接使得整個電源完全實現(xiàn)了高壓開關(guān)時的直流負壓。對于上管S1,HIN為高電平時,HO輸出為20V,加在柵極上的電壓為15V。當HIN為低電平時,HO輸出0V,S1柵極為-5V。IGBT是一種受電壓控制的電壓型的驅(qū)動器件,所以驅(qū)動電容為額定負壓型的在負壓驅(qū)動電容上在C5,C6上的驅(qū)動電壓電平波動較小,維持在5V,自舉穩(wěn)壓電容上的驅(qū)動電壓也可以保持在20V左右,只有當下面的管線與S2導(dǎo)線接通的瞬間才可能會出現(xiàn)有一個短暫的電壓充電驅(qū)動過程。IGBT的導(dǎo)線接通壓力下降一般電流不宜超過小于3V,負壓大于電容C5的導(dǎo)線充電正常工作則一般需要在S2導(dǎo)線接通期間充電才能正常進行。對于它的C5、C6的柵極選型,要求它的IGBT柵極電路輸出的寄生電容中的Ciss必須大于。自舉固定電容驅(qū)動電容器電路設(shè)計中的驅(qū)動二極管元件D1必須設(shè)置為快速或修復(fù)式二極管,應(yīng)注意保證兩端留有一個足夠的工作電流使其剩余。此降壓電路和一般帶供電負壓的直流驅(qū)動器供電芯片所降壓產(chǎn)生的直流負壓及其工作電路原理相同,直流降壓母線上再次降壓疊加5V的直流負壓。2.3電氣隔離由于IR2110自身沒有帶電氣的隔離區(qū)域,為了防止低壓信號直接竄入到電機的控制電路中而對該控制電路造成干擾,因此我們需要將其添加到驅(qū)動電路與單片機的控制電路之間增設(shè)一個隔離區(qū)域。常見的電磁隔離技術(shù)主要包括:光耦隔離技術(shù)和電磁隔離技術(shù)。因為本文主要選用PWM的方式進行調(diào)制和調(diào)速,其工作頻率普遍相對較高,可以達到20KHz,電磁隔離方式很難達到這個要求,因此在這里建議選擇光耦隔離。本文選擇了在驅(qū)動電路與單片機控制電路之間增加一個光耦6N136芯片來進行傳感器的隔離,光耦對其進行隔離的工作電路如圖8所示。因為本文選用PWM方式調(diào)制調(diào)速，其工作頻率一般較高，達到20KHZ，電磁隔離的方式難以達到要求，因此這里選用光耦隔離方式。本文選擇在驅(qū)動電路和單片機控制電路之間加光耦6N136芯片進行隔離，光耦隔離電路如圖8所示。因為本文選用PWM方式調(diào)制調(diào)速，所以在芯片6N136的3引腳接口PWM輸入信號為高電平時，其輸出端6引腳PWM也輸出高電平;相反，當3引腳輸入低電平時，6引腳亦輸出低電平。圖8光耦隔離電路圖三、檢測電路1．電流檢測由于該系統(tǒng)是采用電流、轉(zhuǎn)速雙閉環(huán)控制,故在設(shè)計時需要針對各個電動機中心回路上的電流及發(fā)動機的轉(zhuǎn)速做出相應(yīng)的取樣。對于電流的采樣具有兩個多方面的作用,一方面是應(yīng)用于對系統(tǒng)中各個電流循環(huán)的控制,另外一方面也可以通過對采集的電流信號進行分析判斷系統(tǒng)是否電流過大。若電流過大可以控制微控制器發(fā)出指令使系統(tǒng)工作停止。檢測電流方法一般有兩種分別是有霍爾傳感器檢測法和采樣電阻檢測法。雖然霍爾傳感器的各種檢測原理方法一般具有檢測精度高、電路簡單等幾大特點,但它們的使用成本不是太高一般都只是在那些同時需要較高檢測精度的專門電子技術(shù)檢測場所中得到應(yīng)用。采樣交流電阻計算法的工作原理不僅是簡便而且可以快速執(zhí)行。本次電流控制管理系統(tǒng)測試選擇了一種采用多樣式直流電阻補償方法計算測得的最大電流。其中的電路檢測控制電路設(shè)計框圖整體結(jié)構(gòu)設(shè)計如下文框圖所示,本次電路設(shè)計中我們分別采用0.01歐康明斯銅絲芯片來對兩個主檢測電路電流進行了兩個電流的二次采樣,康明斯銅絲將主電路檢測控制電路的兩個電流運算信號轉(zhuǎn)換成小型的電壓放大信號,電壓放小信號在LM258構(gòu)成的電流運算波和放大濾波電路中對于兩個電壓放小信號的放大值分別進行了再次放大至3.3V,通過將兩個電壓放大信號的運算濾波和放大限流再次分別送入ADC0809進行了模數(shù)轉(zhuǎn)換,最后將限流值再次送入單片機。圖9電流檢測電路圖2.電壓檢測 在本設(shè)計中，加入了電壓檢測的功能，以便對電機電樞電壓的實時監(jiān)測。此外，為保護在電機在快速減速的過程中不被過電壓損害，也需要加入一個受電壓量控制的耗能制動電路。本設(shè)計采用采樣電阻法對電機電樞端電壓進行檢測。電機電樞端電壓經(jīng)采樣電阻R1、R2分壓后，得到的電壓信號經(jīng)LM285組成的運算放大電路放大到3.3V，再經(jīng)過濾波后送入AD轉(zhuǎn)換器ADC0809。圖10電壓檢測電路3.轉(zhuǎn)速檢測 直流調(diào)速系統(tǒng)中，速度一般有三種轉(zhuǎn)速采樣方法:測速發(fā)電機、脈沖編碼器、對電樞電壓采樣。(1)使用測速發(fā)電機測速機測轉(zhuǎn)速法是利用直流發(fā)電機在恒定勵磁下，測速電機的電壓和軸上的轉(zhuǎn)速成正比。所以在測速時只需將測速機和被測轉(zhuǎn)速軸直接連接，就能得相應(yīng)的電壓，該電壓信號和轉(zhuǎn)速有線性關(guān)系。所以測速發(fā)電機測轉(zhuǎn)速法是將速度信號轉(zhuǎn)換成電壓信號的一種方法。(2)對電樞電壓采樣電樞電壓信號采樣需要接在電動機電樞兩端的電位器上，這種連線方式比較簡單，但是容易把功率地與控制回路地串連在一起，容易發(fā)生事故。所以從安全角度上考慮一般不采用此種辦法。(3)脈沖編碼器測速發(fā)脈沖編碼,是一種在圓周上均勻刻著有光柵的小圓盤。將碼盤與電機的軸相互連接,當碼盤跟著電機一起旋轉(zhuǎn)時,碼盤上的激勵信號光柵會在電子或者其他傳感器的激勵信號作用下轉(zhuǎn)變?yōu)槊}沖,而這個脈沖的振蕩頻率與電機的轉(zhuǎn)速大小成正比。對比其他兩種自動測速系統(tǒng)方式由于這種脈沖信號編碼器在自動測速時將結(jié)果直接輸出為一個轉(zhuǎn)速數(shù)字信號,所以我們通?？梢灾苯佑眠@種脈沖信號來快速確定各種電動機的工作轉(zhuǎn)速,因此在這種測速情況下我在控制的各種電動機測速系統(tǒng)中就大多采用了這種脈沖信號編碼器方式來進行測速。轉(zhuǎn)速脈沖采樣的信號反饋控制電路基本結(jié)構(gòu)如軟件圖10所示,H2B6為光電信號傳感器,由H2B6檢測后所得到的一組脈沖采樣信號經(jīng)三極管構(gòu)成的電路進行放大處理后,再經(jīng)過電容與光耦隔離芯片PC817對脈沖信號的放大轉(zhuǎn)速采樣進行了濾波處理和光電隔離,接著從光耦隔離芯片PC817輸出的脈沖信號為5V,經(jīng)電容濾波后再通過連接ADC0809進行了模數(shù)信號變換,最后將脈沖信號的數(shù)值送入單片機。圖10轉(zhuǎn)速檢測電路圖四鍵盤電路根據(jù)本設(shè)計的任務(wù)要求,本次控制系統(tǒng)中采用4×4鍵盤來實現(xiàn)對驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速與正反方向旋轉(zhuǎn)的自動控制,以及電機的啟動、停止、暫時、繼續(xù)等方式的控制,其工作原理電路圖如下圖11所示。圖中L0~L3為4×4鍵盤的列表信號,H0~H3為4×4鍵盤的行信號。在本次測試系統(tǒng)中,用P1.0~P1.3連接到該鍵盤上的各種類型的列信號L0~L3;用P1.4~P1.7連接到該鍵盤上的行信號H0~H3。按照需求來設(shè)計的操作界面板結(jié)構(gòu)如圖11所示:圖11鍵盤電路圖五．顯示電路 在本設(shè)計中，需要對電機的各項參數(shù)與運行狀態(tài)進行顯示，而考慮到一般的LED數(shù)碼管顯示漢字與字母，1602LCD液晶屏顯示資源較少，而本設(shè)計需顯示參數(shù)較多，因此，LED與1602LCD均不能很好的滿足本設(shè)計的需求。故選用12864LCD液晶顯示屏作為本設(shè)計的顯示器。LCD12864是一種圖形點陣液晶顯示器,主要由行驅(qū)動器、列驅(qū)動器及128×64全點陣液晶顯示器組成，