畢業(yè)論文---基于單片機(jī)的功率變頻調(diào)速系統(tǒng)

1、<p><b>　　畢 業(yè) 論 文</b></p><p>　　題 目 基于單片機(jī)的功率變頻調(diào)速系統(tǒng) </p><p>　　院系名稱： </p><p>　　專業(yè)班級(jí)： &

2、lt;/p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　學(xué) 號(hào)： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　2012 年 04 月 26 日</p>&l

3、t;p><b>　　摘要</b></p><p>　　近年來(lái)隨著電子技術(shù)的快速發(fā)展，單片機(jī)技術(shù)也得到廣泛的應(yīng)用并日趨成熟，同時(shí)帶動(dòng)著傳統(tǒng)控制檢測(cè)日新月益的更新。在實(shí)時(shí)檢測(cè)和自動(dòng)控制的單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)往往是作為一個(gè)核心部件來(lái)使用，但是只有單片機(jī)方面知識(shí)是不夠的，還應(yīng)根據(jù)具體硬件結(jié)構(gòu)及應(yīng)用對(duì)象對(duì)軟件的要求相結(jié)合，以作完善。使硬件在軟件的控制下協(xié)調(diào)運(yùn)作。其中基于單片機(jī)的功率變頻調(diào)速系

4、統(tǒng)就是一個(gè)典型的例子，由于人們對(duì)它的要求越來(lái)越高，那么想讓其更好的為我們工作、學(xué)習(xí)、生活等提供方便幫助就得從單片機(jī)技術(shù)入手，一切向數(shù)字化控制，智能化控制方向發(fā)展。</p><p>　　本設(shè)計(jì)以AT89C51單片機(jī)為主控核心，三相SPWM 產(chǎn)生器及少量的擴(kuò)展外圍芯片構(gòu)成，充分發(fā)揮其控制電路簡(jiǎn)單、控制方式靈活、輸出波形優(yōu)點(diǎn)多的特點(diǎn)，結(jié)合相應(yīng)的軟件，實(shí)現(xiàn)變頻調(diào)速要求。</p><p>　　關(guān)鍵詞

5、：?jiǎn)纹瑱C(jī) SPWM 變頻調(diào)速</p><p><b>　?、?lt;/b></p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　摘要Ⅰ</b></p><p><b>　　第一章 緒論1</b></p><p>

6、　　1.1、課題背景1</p><p>　　1.2、單片機(jī)的發(fā)展1</p><p>　　1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求3</p><p>　　第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.1、硬件總體設(shè)計(jì)4</p><p>　　2.2系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)與分析4</p><p>　　2.2.

7、1、AT89C51介紹4</p><p>　　2.2.2、電動(dòng)機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)模塊8</p><p>　　2.3、示波器的介紹10</p><p>　　2.4、系統(tǒng)復(fù)位電路設(shè)計(jì)11</p><p>　　2.5、晶振電路12</p><p>　　第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)13</p><p>　

8、　3.1系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)13</p><p>　　3.2 系統(tǒng)程序總流程框圖16</p><p>　　3.3軟件設(shè)計(jì)中的特點(diǎn):17</p><p>　　第四章：系統(tǒng)功能調(diào)試18</p><p><b>　　4.1正轉(zhuǎn)18</b></p><p><b>　　4.2反轉(zhuǎn)19<

9、;/b></p><p>　　4.3輸出波形19</p><p><b>　　4.4加速19</b></p><p><b>　　4.5減速20</b></p><p>　　第六章 致謝21</p><p>　　附件一 程序代碼24</p>

10、<p>　　附件二 PROTUES圖29</p><p>　　附件三 元件表30</p><p><b>　?、?lt;/b></p><p><b>　　第一章 緒論</b></p><p><b>　　1.1、課題背景</b></p><p&

11、gt;　　二十一世紀(jì)的今天，電子技術(shù)獲得了飛速的發(fā)展，在其推動(dòng)下，現(xiàn)代電子產(chǎn)品幾乎滲透了社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域，有力地推動(dòng)了社會(huì)生產(chǎn)力的發(fā)展和社會(huì)信息化程度的提高，同時(shí)也使現(xiàn)代電子產(chǎn)品性能進(jìn)一步提高，產(chǎn)品更新?lián)Q代的節(jié)奏也越來(lái)越快。</p><p>　　隨著電力電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展和電力電子器件的更新?lián)Q代，變頻調(diào)速技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。據(jù)資料顯示，現(xiàn)在有90%以上的動(dòng)力來(lái)源來(lái)自電動(dòng)機(jī)。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字式

12、控制處理芯片的運(yùn)算能力和可靠性得到很大提高，這使得全數(shù)字化控制系統(tǒng)取代以前的模擬器件控制系統(tǒng)成為可能。目前適于交流傳動(dòng)系統(tǒng)的微處理器有單片機(jī)、數(shù)字信號(hào)處理器等。其中，高性能的計(jì)算機(jī)結(jié)構(gòu)形式采用超高速緩沖儲(chǔ)存器、多總線結(jié)構(gòu)、流水線結(jié)構(gòu)和多處理器結(jié)構(gòu)等。核心控制算法的實(shí)時(shí)完成、功率器件驅(qū)動(dòng)信號(hào)的產(chǎn)生以及系統(tǒng)的監(jiān)控、保護(hù)功能都可以通過(guò)微處理器實(shí)現(xiàn)，為交流傳動(dòng)系統(tǒng)的控制提供很大的靈活性，且控制器的硬件電路標(biāo)準(zhǔn)化程度高， 成本低，使得微處理器組成

13、全數(shù)字化控制系統(tǒng)達(dá)到了較高的性能價(jià)格比。</p><p>　　1.2、單片機(jī)的發(fā)展</p><p>　　二十一世紀(jì)的今天，家用電子產(chǎn)品得到了迅速發(fā)展。許多家電設(shè)備都趨于人性化、智能化，這些電器設(shè)備大部分都含有CPU控制器或者單片機(jī)。</p><p>　　單片機(jī)從功能上講可以說(shuō)是萬(wàn)用機(jī)，自問(wèn)世以來(lái)，性能不斷提高和完善。目前，單片機(jī)正朝著高性能和多品種方向發(fā)展，趨勢(shì)將是

14、進(jìn)一步向著CMOS化、低功耗、小體積、大容量、高性能、低價(jià)格和外圍電路內(nèi)裝化等幾個(gè)方面發(fā)展。單片機(jī)靈活的硬件電路設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，使其得到了廣泛的應(yīng)用，幾乎是從小的電子產(chǎn)品，到大的工業(yè)控制，單片機(jī)都起到了舉足輕重的作用。當(dāng)今，單片機(jī)廣泛地用于各種儀器儀表，使儀器儀表智能化，并可以提高測(cè)量的自動(dòng)化程度和精度，簡(jiǎn)化儀器儀表的硬件結(jié)構(gòu)，提高其性能價(jià)格比。單片機(jī)也廣泛地用于各種實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)中，單片機(jī)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)處理能力和控制功能，可使系統(tǒng)保持在最佳

15、工作狀態(tài)，提高系統(tǒng)的工作效率和產(chǎn)品質(zhì)量。自從單片機(jī)誕生以后，它就步入了人類生活，如洗衣機(jī)、電冰箱、電子玩具、收錄機(jī)等家用電器配上單片機(jī)后，提高了智能化程度，增加了功能，倍受人們喜愛。單片機(jī)將使人類生活更加方便、舒適、豐富多彩。單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)發(fā)展和應(yīng)用的一個(gè)重要方面。</p><p>　　單片機(jī)應(yīng)用的重要意義還在于，它從根本上改變了傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法。從前必須由模擬電路或數(shù)字電路實(shí)現(xiàn)的大部分功能，

16、現(xiàn)在已能用單片機(jī)通過(guò)軟件方法來(lái)實(shí)現(xiàn)了。這種軟件代替硬件的控制技術(shù)也稱為微控制技術(shù)，是傳統(tǒng)控制技術(shù)的一次革命。隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的發(fā)展及系統(tǒng)設(shè)計(jì)水平的提高，單片機(jī)還會(huì)不斷產(chǎn)生新的變化和進(jìn)步。在不久的將來(lái)，最終單片機(jī)與微機(jī)系統(tǒng)之間的距離越來(lái)越小，甚至難以辨認(rèn)。</p><p>　　在目前，用戶對(duì)單片機(jī)的需要越來(lái)越多，但是要求也越來(lái)越高，因此，單片機(jī)也在不斷的發(fā)展和進(jìn)步。單片機(jī)的技術(shù)進(jìn)步主要反映在內(nèi)部結(jié)構(gòu)、功率消耗、外

17、部電壓等級(jí)以及制造工藝上。在這幾方面，較為典型地說(shuō)明了數(shù)字單片機(jī)的水平。用最少的芯片就能實(shí)現(xiàn)最強(qiáng)大的功能，這是將來(lái)電子產(chǎn)品的主流方向。單片機(jī)將無(wú)可置疑地一步步取代其它同類產(chǎn)品，其數(shù)量之大和應(yīng)用面之廣，是其它任何類型的計(jì)算機(jī)所無(wú)法比擬的。</p><p>　　1.3 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求</p><p>　　用單片機(jī)設(shè)計(jì)三相逆變器的控制電路和驅(qū)動(dòng)電路。單片機(jī)輸出三相SPWM波，控制IGBT(或MO

18、SFET)開、合，輸出110V的可調(diào)頻率三相正弦波?？梢约铀?、減速、正反轉(zhuǎn)。要求系統(tǒng)軟、硬件用protues進(jìn)行仿真。</p><p>　　第二章 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)</p><p>　　2.1、硬件總體設(shè)計(jì)</p><p>　　總體硬件設(shè)計(jì)框圖如圖所示。</p><p>　　鍵盤向單片機(jī)輸入相應(yīng)控制指令，由單片機(jī)通過(guò)P1.0與P1.1其中一口輸出

19、與轉(zhuǎn)速相應(yīng)的PWM脈沖，另一口輸出低電平，經(jīng)過(guò)信號(hào)放大、光耦傳遞，驅(qū)動(dòng)H型橋式電動(dòng)機(jī)控制電路，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)向與轉(zhuǎn)速的控制。電動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)通過(guò)數(shù)碼管顯示出來(lái)。電動(dòng)機(jī)所處速度級(jí)以速度檔級(jí)數(shù)顯示。正轉(zhuǎn)時(shí)最高位顯示“三” ，其它三位為電機(jī)轉(zhuǎn)速；反轉(zhuǎn)時(shí)最高位顯示“F”，其它三位為電機(jī)轉(zhuǎn)速。每次電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后開始顯示，停止時(shí)數(shù)碼管顯示出“0000”。 </p><p>　　2.2系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)與分析</p>

20、<p>　　2.2.1、AT89C51介紹</p><p>　　AT89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲(chǔ)器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲(chǔ)器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-5

21、1指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲(chǔ)器組合在單個(gè)芯片中，ATMEL的AT89S51是一種高效微控制器。</p><p><b>　　主要特性：</b></p><p>　　·與MCS-51 兼容 </p><p>　　·4K字節(jié)可編程閃爍存儲(chǔ)器 </p><p>　　·

22、壽命：1000寫/擦循環(huán)</p><p>　　·數(shù)據(jù)保留時(shí)間：10年</p><p>　　·全靜態(tài)工作：0Hz-24MHz</p><p>　　·三級(jí)程序存儲(chǔ)器鎖定</p><p>　　·128×8位內(nèi)部RAM</p><p>　　·32可編程I/O線<

23、/p><p>　　·兩個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器</p><p><b>　　·5個(gè)中斷源 </b></p><p><b>　　·可編程串行通道</b></p><p>　　·低功耗的閑置和掉電模式</p><p>　　·片內(nèi)振蕩器

24、和時(shí)鐘電路</p><p><b>　　管腳說(shuō)明：</b></p><p><b>　　VCC：供電電壓。</b></p><p><b>　　GND：接地。</b></p><p>　　P0口：P0口為一個(gè)8位漏級(jí)開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一

25、次寫1時(shí)，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。</p><p>　　P1口：P1口是一個(gè)內(nèi)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4TTL門電流。P1口管腳寫入1后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 </p><p>　　P2口：P2口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的8位雙

26、向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個(gè)TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。并因此作為輸入時(shí)，P2口的管腳被外部拉低，將輸出電流。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。P2口當(dāng)用于外部程序存儲(chǔ)器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行存取時(shí)，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫時(shí)，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。</p><p>　　P

27、3口：P3口管腳是8個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個(gè)TTL門電流。當(dāng)P3口寫入“1”后，它們被內(nèi)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。</p><p>　　P3口也可作為AT89S51的一些特殊功能口，如下表所示：</p><p>　　P3.0 RXD（串行輸入口）</p><p>　

28、　P3.1 TXD（串行輸出口）</p><p>　　P3.2 /INT0（外部中斷0）</p><p>　　P3.3 /INT1（外部中斷1）</p><p>　　P3.4 T0（記時(shí)器0外部輸入）</p><p>　　P3.5 T1（記時(shí)器1外部輸入）</p><p>　　P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通）&

29、lt;/p><p>　　P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通）</p><p>　　P3口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。</p><p>　　RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持RST腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。</p><p>　　ALE/PROG：當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí)，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLA

30、SH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時(shí)，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號(hào)，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，將跳過(guò)一個(gè)ALE脈沖。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(wú)效。</p><p>　　/PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。在由外部程序存儲(chǔ)器取指期間，每個(gè)機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但

31、在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次有效的/PSEN信號(hào)將不出現(xiàn)。</p><p>　　/EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時(shí)，則在此期間外部程序存儲(chǔ)器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。注意加密方式1時(shí)，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。</p><p>　　XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。</p>

32、<p>　　XTAL2：來(lái)自反向振蕩器的輸出。</p><p>　　其AT89C51芯片引腳圖如下圖所示。</p><p>　　2.2.2、電動(dòng)機(jī)PWM驅(qū)動(dòng)模塊</p><p>　　電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)具體電路見下圖。本電路采用的是基于PWM原理的H型橋式驅(qū)動(dòng)電路。</p><p>　　PWM電路由復(fù)合體管組成H型橋式電路構(gòu)成，四部分晶

33、體管以對(duì)角組合分為兩組：根據(jù)兩個(gè)輸入端的高低電平?jīng)Q定晶體管的導(dǎo)通和截止。4個(gè)二極管在電路中起防止晶體管產(chǎn)生反向電壓的保護(hù)作用，防止電動(dòng)機(jī)兩端的電流和晶體管上的電流過(guò)大的保護(hù)作用。</p><p>　　在實(shí)驗(yàn)中的控制系統(tǒng)電壓統(tǒng)一為5v電源，因此若復(fù)合管基極由控制系統(tǒng)直接控制，則控制電壓最高為5V，再加上三極管本身壓降，加到電動(dòng)機(jī)兩端的電壓就只有4V左右，嚴(yán)重減弱了電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力?；谏鲜隹紤]，我們運(yùn)用了TLP521

34、-2光耦集成塊，將控制部分與電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)部分隔離開來(lái)。輸入端各通過(guò)一個(gè)三極管增大光耦的驅(qū)動(dòng)電流；電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)部分通過(guò)外接12V電源驅(qū)動(dòng)。這樣不僅增加了各系統(tǒng)模塊之間的隔離度，也使驅(qū)動(dòng)電流得到了大大的增強(qiáng)。</p><p>　　在電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)信號(hào)方面，我們采用了占空比可調(diào)的周期矩形信號(hào)控制。脈沖頻率對(duì)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速有影響，脈沖頻率高連續(xù)性好，但帶帶負(fù)載能力差脈沖頻率低則反之。經(jīng)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)平穩(wěn)，但加負(fù)載后，速度下

35、降明顯，低速時(shí)甚至?xí)＾D(zhuǎn)；脈沖頻率在10Hz以下，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)有明顯跳動(dòng)現(xiàn)象。而具體采用的頻率可根據(jù)個(gè)別電動(dòng)機(jī)性能在此范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。通過(guò)P10輸入高電平信號(hào)，P11輸入低電平，電機(jī)正轉(zhuǎn)；通過(guò)P10輸入低電平信號(hào)，P11輸入高電平，電機(jī)反轉(zhuǎn)；P10、P11同時(shí)為高電平或低電平時(shí)，電機(jī)不轉(zhuǎn)。通過(guò)對(duì)信號(hào)占空比的調(diào)整來(lái)對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行調(diào)節(jié)。</p><p>　　2.3、示波器的介紹</p><p>　　

36、示波器是形象地顯示信號(hào)幅度隨時(shí)間變化的波形顯示儀器，是一種綜合的信號(hào)特性測(cè)試儀，是電子測(cè)量?jī)x器的基本種類。在大多數(shù)應(yīng)用中，呈現(xiàn)的圖形能夠表明信號(hào)隨時(shí)間的變化過(guò)程：垂直（Y）軸表示電壓，水平（X）表示電壓。這一簡(jiǎn)單的圖形能夠說(shuō)明信號(hào)的許多特性。例如：</p><p>　　a)信號(hào)的時(shí)間和電壓值</p><p><b>　　b)振蕩信號(hào)的頻率</b></p>

37、<p>　　c)信號(hào)所代表電路的“變化部分”</p><p>　　d)信號(hào)的特定部分相對(duì)于其他部分的發(fā)生頻率</p><p>　　f)是否存在故障部分使信號(hào)產(chǎn)生失真</p><p>　　g)信號(hào)的直流值（DC）和交流值（AC）</p><p>　　h)信號(hào)的噪聲值和噪聲是否隨時(shí)間變化</p><p><

38、;b>　　示波器的用途：</b></p><p>　　電壓表，電流表，功率計(jì)</p><p><b>　　頻率計(jì)，相位計(jì)</b></p><p>　　3）脈沖特性，阻尼振蕩</p><p>　　2.4、系統(tǒng)復(fù)位電路設(shè)計(jì)</p><p>　　為了初始化單片機(jī)內(nèi)部的某些特殊功能寄存器

39、，必須采用復(fù)位的方式，復(fù)位后可使CPU及系統(tǒng)各部件處于確定的初始狀態(tài)，并從初始狀態(tài)開始正常工作。單片機(jī)的復(fù)位是靠外電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的，復(fù)位操作有兩種情況，即上電復(fù)位和手動(dòng)(開關(guān))復(fù)位。本系統(tǒng)采用上電復(fù)位方式。</p><p>　　上電復(fù)位：上電復(fù)位電路時(shí)一種簡(jiǎn)單的復(fù)位電路，只要在RST復(fù)位引腳接一個(gè)電容到VCC，接一個(gè)電阻到地就可以了。上電復(fù)位是指在給系統(tǒng)上電時(shí)，復(fù)位電路通過(guò)電容加到RST復(fù)位引腳一個(gè)短暫的高電平信號(hào)，

40、這個(gè)復(fù)位信號(hào)隨著VCC對(duì)電容的充電而回落，所以RST引腳復(fù)位的高電平維持時(shí)間取決于電容的充電時(shí)間。為了保證系統(tǒng)安全可靠的復(fù)位，RST引腳的高電平信號(hào)必須維持足夠才的時(shí)間。上電自動(dòng)復(fù)位是通過(guò)外部復(fù)位電路的電容充電來(lái)實(shí)現(xiàn)的。只要VCC的上升時(shí)間不超過(guò)1ms，就可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)上電復(fù)位。其電路如下圖所示。</p><p><b>　　系統(tǒng)復(fù)位電路圖</b></p><p>&l

41、t;b>　　2.5、晶振電路</b></p><p>　　時(shí)鐘是單片機(jī)的心臟，單片機(jī)各功能部件的運(yùn)行都是以時(shí)鐘頻率為基準(zhǔn)有條不紊的一拍一拍地工作。因此，時(shí)鐘頻率直接影響單片機(jī)的速度，時(shí)鐘電路的質(zhì)量也直接影響單片機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。常用的時(shí)鐘電路有兩種方式：一種是內(nèi)部時(shí)鐘方式，另一種為外部時(shí)鐘方式。MCS-51單片機(jī)內(nèi)部有一個(gè)用于構(gòu)成振蕩器的高增益反向放大器的輸入端為芯片引腳XTL1，輸出端為引腳XT

42、AL2。這兩個(gè)引腳跨界石英晶體振蕩器和微調(diào)電容，就構(gòu)成一個(gè)穩(wěn)定的自激振蕩器。電路如下圖所示。</p><p><b>　　時(shí)鐘電路圖</b></p><p>　　第三章 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　3.1系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)</p><p>　　本系統(tǒng)編程部分工作采用KELI-C語(yǔ)言完成，采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，與各子程序

43、做為實(shí)現(xiàn)各部分功能和過(guò)程的入口，完成鍵盤輸入、按鍵識(shí)別和功能、PWM脈寬控制和數(shù)碼管顯示等部分的設(shè)計(jì)。</p><p>　　單片機(jī)資源分配如下表：</p><p>　　①PWM脈寬控制：本設(shè)計(jì)中采用軟件延時(shí)方式對(duì)脈沖寬度進(jìn)行控制，延時(shí)程序函數(shù)如下：</p><p>　　/*****************延時(shí)函數(shù)*************************/&

44、lt;/p><p><b>　　delays()</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　for(i=5000;i>0;i--);</p><p><b>　　

45、}</b></p><p>　?、阪I盤中斷處理子程序：采用中斷方式，按下鍵，完成延時(shí)去抖動(dòng)、鍵碼識(shí)別、按鍵功能執(zhí)行。</p><p>　　要實(shí)現(xiàn)按住加/減速鍵不放時(shí)恒加或恒減速直到放開停止，就需在判斷是否松開該按鍵時(shí)，每進(jìn)行一次增加/減少一定的占空比。</p><p>　　/****************按鍵掃描**************/</

46、p><p><b>　　key()</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(P12==0) //如果按下，</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(!P12) //去抖動(dòng)

47、</p><p>　　display(); </p><p><b>　　k=~k;</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　if(P16==0) //啟動(dòng)</p><p><b>　　{</b></p&g

48、t;<p>　　while(P16==0);</p><p><b>　　IE=0x8a;</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　if(P13==0) //加速</p><p><b>　　{</b></

49、p><p>　　while (P13==0);</p><p><b>　　t++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　if(t>=5)</b></p><p><b>　　t=5;</b>

50、;</p><p>　　if(P14==0) //減速</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(P14==0);</p><p><b>　　t--;</b></p><p><b>　　}</b></p>

51、<p><b>　　if(t<1)</b></p><p><b>　　t=1;</b></p><p>　　if(P15==0) //停止</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(P15==0);<

52、;/p><p><b>　　EA=0;</b></p><p><b>　　P10=0;</b></p><p><b>　　P11=0;</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　}&

53、lt;/b></p><p>　　③顯示子程序：利用數(shù)組方式定義顯示緩存區(qū)，緩存區(qū)有8位，分別存放各個(gè)數(shù)碼管要顯示的值。</p><p>　　ucharcode smg[12]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x73,0x71};//程序存儲(chǔ)區(qū)定義字型碼表</p><p>　　char d

54、ata led[4]={0x08,0x04,0x02,0x01}; //位碼</p><p>　　uint x; //數(shù)碼管顯示的數(shù)值</p><p>　　display(); //數(shù)碼管顯示 </p><p>　　delays(); //延時(shí)函數(shù)</p><p><b>　　key();<

55、/b></p><p>　　displays();</p><p>　?、芏〞r(shí)中斷處理程序：采用定時(shí)方式1，因?yàn)閱纹瑱C(jī)使用12M晶振，可產(chǎn)生最高約為65.5ms的延時(shí)。對(duì)定時(shí)器置初值B1E0H可定時(shí)20ms，即系統(tǒng)時(shí)鐘精度可達(dá)0.02s。當(dāng)20ms定時(shí)時(shí)間到，定時(shí)器溢出則響應(yīng)該定時(shí)中斷處理程序，完成對(duì)定時(shí)器的再次賦值，并對(duì)全局變量time加1，這樣，通過(guò)變量time可計(jì)算出系統(tǒng)的運(yùn)行

56、時(shí)間。</p><p>　　void t0() interrupt 1 using 2</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH0=0xb1; //重裝t0</p><p><b>　　TL0=0xe0;</b></p><p><b>　

57、　f--;</b></p><p><b>　　if(k==0)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(f<t)</b></p><p><b>　　P10=1;</b></p>

58、<p><b>　　else </b></p><p><b>　　P10=0;</b></p><p><b>　　P11=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else </b

59、></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(f<t)</b></p><p><b>　　P11=1;</b></p><p><b>　　else </b></p><p><b

60、>　　P11=0;</b></p><p><b>　　P10=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　if(f==0)</b></p><p><b>　　{</b></p>&l

61、t;p><b>　　f=5;</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　j++;</b></p><p><b>　　if(j==50)</b></p><p><b>　　{</b><

62、;/p><p><b>　　j=0;</b></p><p>　　x=TH1*256+TL1; //t1方式1計(jì)數(shù)，讀入計(jì)數(shù)值</p><p><b>　　TH1=0x00;</b></p><p><b>　　TL1=0x00;</b></p><p>

63、<b>　　x++;</b></p><p>　　display();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　3.2 系統(tǒng)程序總流程框圖</p><p>　　在本設(shè)計(jì)中，我們選用了AT89C5

64、1單片機(jī)控制英國(guó)MITEL公司的專用集成芯片SA8281作為SPWM波形發(fā)生器，該芯片與微處理器接口方便，幾乎不用加任何的邏輯電路即可構(gòu)成完整的SPWM控制電路，結(jié)構(gòu)緊湊，提高了系統(tǒng)的集成度和可靠性，利于降低成本。系統(tǒng)程序總流程圖如下圖所示。</p><p><b>　　系統(tǒng)程序總流程框圖</b></p><p>　　3.3軟件設(shè)計(jì)中的特點(diǎn):</p>&

65、lt;p>　　對(duì)于電機(jī)的啟停，在PWM控制上使用漸變的脈寬調(diào)整，即開啟后由停止勻加速到默認(rèn)速度，停止則由于當(dāng)前速度逐漸降至零。這樣有利于保護(hù)電機(jī)。鍵盤處理上采用中斷方式，不必使程序?qū)︽I盤反復(fù)掃描，提高了程序的效率。</p><p>　　第四章：系統(tǒng)功能調(diào)試</p><p><b>　　仿真整體圖如下：</b></p><p>　　直流電機(jī)

66、的調(diào)試功能仿真如下圖：</p><p><b>　　4.1正轉(zhuǎn)</b></p><p>　　正轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，數(shù)碼管最高位顯示“三”,其它三位先所給定頻率，如下圖：</p><p><b>　　4.2反轉(zhuǎn)</b></p><p>　　反轉(zhuǎn)時(shí)，電機(jī)反轉(zhuǎn)，數(shù)碼管最高位顯示“F”,其它三位先所給定頻率，如

67、下圖：</p><p><b>　　4.3輸出波形</b></p><p><b>　　輸出波形如下：</b></p><p><b>　　4.4加速</b></p><p>　　加速分5檔，波形依次如下：</p><p><b>　　4.5減

68、速</b></p><p>　　減速分5檔，波形如下：</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　經(jīng)過(guò)這段時(shí)間的努力及之前知識(shí)的積累，在老師和同學(xué)的幫助下終于完成了此畢業(yè)設(shè)計(jì)的所有工作。通過(guò)這次的設(shè)計(jì)，我能運(yùn)用已學(xué)的知識(shí)解決我在設(shè)計(jì)中遇到的問(wèn)題，使自己的動(dòng)手操作能力和動(dòng)腦思考問(wèn)題的能力得到了很大的提高。在做設(shè)計(jì)的

69、過(guò)程中我查閱了很多的資料，并認(rèn)真的閱讀這些與我的設(shè)計(jì)相關(guān)的資料，從而我的專業(yè)涵養(yǎng)得到了提高，知識(shí)的儲(chǔ)備量也有所增加。在做設(shè)計(jì)時(shí)，我復(fù)習(xí)了很多專業(yè)課的知識(shí)，這使得我的專業(yè)知識(shí)在離校之前得到了鞏固。由于我的設(shè)計(jì)需要繪圖，我在同學(xué)的幫助下學(xué)習(xí)及鞏固使用Protel繪圖工具，并且現(xiàn)在能熟練的運(yùn)用其進(jìn)行繪圖，我認(rèn)為這是我在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中得到的最好的回報(bào)。</p><p>　　整個(gè)設(shè)計(jì)通過(guò)了軟件和硬件上的調(diào)試、仿真。我想這對(duì)

70、于自己以后的學(xué)習(xí)和工作都會(huì)有很大的幫助的。在這次設(shè)計(jì)中遇到了很多實(shí)際性的問(wèn)題，在實(shí)際設(shè)計(jì)中才發(fā)現(xiàn)，書本上理論性的東西與在實(shí)際運(yùn)用中的還是有一定的出入的，所以有些問(wèn)題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯(cuò)誤思維。對(duì)于單片機(jī)設(shè)計(jì)，其硬件電路是比較簡(jiǎn)單的，主要是解決程序設(shè)計(jì)中的問(wèn)題。因此在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中大部分時(shí)間是用在程序上面的。很多子程序是可以借鑒書本上的，但怎樣銜接各個(gè)子程序才是關(guān)鍵的問(wèn)題所在，這需要對(duì)單片機(jī)的結(jié)構(gòu)很熟悉。因此可以說(shuō)單

71、片機(jī)的設(shè)計(jì)是軟件和硬件的結(jié)合，二者是密不可分的。</p><p>　　但是，通過(guò)這次設(shè)計(jì)我也發(fā)現(xiàn)自己的很多不足之處。在設(shè)計(jì)過(guò)程中我發(fā)現(xiàn)自己考慮問(wèn)題很不全面，自己的專業(yè)知識(shí)掌握的很不牢固，所掌握的計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件還不夠多，我希望自己的這些不足之處能在今后的工作和學(xué)習(xí)中得到改善。而且，通過(guò)這次設(shè)計(jì)，我懂得了學(xué)習(xí)的重要性，學(xué)會(huì)了堅(jiān)持和努力，這將為以后的學(xué)習(xí)做出了最好的榜樣！</p><p><

72、;b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　[1] 清華大學(xué)電子教研組編 閻石主編：《數(shù)字電子技術(shù)基礎(chǔ)》（第四版），高等教育出版社，1998年12月</p><p>　　[2] 張永瑞 等編：《電子測(cè)量技術(shù)基礎(chǔ)》，西安電子科技大學(xué)出版社，2004年12月</p><p>　　[3] 孫肖子、張企民編：《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》，西安電子科技大學(xué)出版社

73、，2001年1月</p><p>　　[4] 張毅剛 等編：《新編MCS-51單片機(jī)應(yīng)用設(shè)計(jì)》，哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社，200年7月 </p><p>　　[5] 馬忠梅 張凱 編著.《單片機(jī)的C語(yǔ)言應(yīng)用程序設(shè)計(jì)（第三版）》. 出版地： 北京航空航天大學(xué)出版社, 出版年：2003.11. 起止頁(yè)碼： 1～13 、268～273.</p><p>　　[6] 張

74、迎新 編著.《單片機(jī)原理及應(yīng)用》. 出版地：電子工業(yè)出版社， 出版年：2004.10. 起此頁(yè)碼：40～41、179～188.</p><p>　　附件一 系統(tǒng)程序代碼</p><p>　　/*********基于單片機(jī)功率變頻調(diào)速控制系統(tǒng)******/</p><p>　　/***********地點(diǎn)：蕪湖職業(yè)技術(shù)學(xué)院***********/</p&

75、gt;<p>　　/*********班級(jí):2009級(jí)計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)*********/</p><p>　　/**************指導(dǎo)老師：姚琪***************/</p><p>　　/********時(shí)間：2012年4月20日*************/</p><p>　　/************頭文件*********/

76、</p><p>　　#include<reg51.h> </p><p>　　#include<absacc.h> </p><p>　　#include <intrins.h> </p><p>　　/******************

77、******** / </p><p>　　/********自定義變量********/</p><p>　　#define uint unsigned int //自定義變量</p><p>　　#define uchar unsigned char </p><p>　　char gw,sw,bw,qw

78、;</p><p>　　uchar j; //定時(shí)次數(shù)，每次20ms</p><p>　　uchar f=5; //計(jì)數(shù)的次數(shù)</p><p>　　sbit P10=P1^0; //PWM輸出波形1</p><p>　　sbit P11=P1^1; //PWM輸出波形2</p><p>　　sbit

79、 P12=P1^2; //正反轉(zhuǎn)</p><p>　　sbit P13=P1^3; //加速</p><p>　　sbit P14=P1^4; //減速</p><p>　　sbit P15=P1^5; //停止</p><p>　　sbit P16=P1^6; //啟動(dòng)</p><p>

80、;<b>　　uchar k;</b></p><p>　　uchar t; //脈沖加減</p><p>　　/**************************/*</p><p>　　/*********控制位定義********************/</p><p>　　ucharcode smg[12

81、]={0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x73,0x71};//程序存儲(chǔ)區(qū)定義字型碼表</p><p>　　char data led[4]={0x08,0x04,0x02,0x01}; //位碼</p><p>　　uint x; //數(shù)碼管顯示的數(shù)值</p><p>　　di

82、splay(); //數(shù)碼管顯示 </p><p>　　delays(); //延時(shí)函數(shù)</p><p><b>　　key();</b></p><p>　　displays();</p><p>　　/*****************************************/</p&g

83、t;<p>　　/***************主函數(shù)********************/</p><p>　　main (void)</p><p><b>　　{ </b></p><p>　　TMOD=0x51; //T0方式1 定時(shí)計(jì)數(shù)T1方式1計(jì)數(shù)</p><p>　　TH0=0

84、xb1; //裝入初值 20MS</p><p><b>　　TL0=0xe0;</b></p><p>　　TH1=0x00; // 計(jì)數(shù)567</p><p><b>　　TL1=0x00;</b></p><p>　　TR0=1; //啟動(dòng) t0</p&

85、gt;<p>　　TR1=1; //啟動(dòng)t1</p><p>　　gw=sw=bw=qw=0; //數(shù)碼管初始化</p><p><b>　　P0=0xc0;</b></p><p><b>　　P2=1;</b></p><p>　　while(1) //無(wú)

86、限循環(huán)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　display(); //數(shù)碼管顯示</p><p><b>　　key(); </b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b

87、></p><p>　　/*****************************************/</p><p>　　/***************數(shù)碼管顯示****************/</p><p><b>　　display()</b></p><p><b>　　{</

88、b></p><p>　　uchar i; </p><p>　　gw=x%10; //求速度個(gè)位值，送到個(gè)位顯示緩沖區(qū)</p><p>　　sw=(x/10)%10; //求速度十位值，送到十位顯示緩沖區(qū)</p><p>　　bw=(x/100)%10; //求速度百位值，送到

89、百位顯示緩沖區(qū)</p><p>　　qw=x/1000; //求速度千位值，送到千位顯示緩沖區(qū)</p><p>　　for(i=0;i<4;)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P2=led[i];</p><p>　　if(i==0)

90、 //顯示個(gè)位</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P0=smg[gw];</p><p><b>　　delays();</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(i=

91、=1) //顯示十位</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P0=smg[sw];</p><p><b>　　delays();</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(i==2

92、) //顯示百位</p><p><b>　　{</b></p><p>　　P0=smg[bw];</p><p><b>　　delays();</b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　else if(i==3)

93、//顯示千位</p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(k==0)//正轉(zhuǎn)時(shí)顯示"三"</p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　P0=0x49;</b></p><p><

94、;b>　　delays();</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　else</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　P0=0x71; //反轉(zhuǎn)時(shí)顯示"F"</p

95、><p><b>　　}</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　i++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b><

96、;/p><p>　　/*******************************************************/</p><p>　　/*****************延時(shí)函數(shù)*************************/</p><p><b>　　delays()</b></p><p>&

97、lt;b>　　{</b></p><p><b>　　uchar i;</b></p><p>　　for(i=5000;i>0;i--);</p><p><b>　　}</b></p><p>　　/************************************

98、************/</p><p>　　/*********t0定時(shí)*中斷函數(shù)*************/</p><p>　　void t0() interrupt 1 using 2</p><p><b>　　{</b></p><p>　　TH0=0xb1; //重裝t0</p><

99、p><b>　　TL0=0xe0;</b></p><p><b>　　f--;</b></p><p><b>　　if(k==0)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(f<t)<

100、/b></p><p><b>　　P10=1;</b></p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　P10=0;</b></p><p><b>　　P11=0;</b></p><p>

101、<b>　　}</b></p><p><b>　　else </b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　if(f<t)</b></p><p><b>　　P11=1;</b></p&

102、gt;<p><b>　　else </b></p><p><b>　　P11=0;</b></p><p><b>　　P10=0;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　if(f==0)&

103、lt;/b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　f=5;</b></p><p><b>　　} </b></p><p><b>　　j++;</b></p><p><b>　

104、　if(j==50)</b></p><p><b>　　{</b></p><p><b>　　j=0;</b></p><p>　　x=TH1*256+TL1; //t1方式1計(jì)數(shù)，讀入計(jì)數(shù)值</p><p><b>　　TH1=0x00;</b></p

105、><p><b>　　TL1=0x00;</b></p><p><b>　　x++;</b></p><p>　　display();</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　}</b></p>

106、<p>　　/****************按鍵掃描**************/</p><p><b>　　key()</b></p><p><b>　　{</b></p><p>　　if(P12==0) //如果按下，</p><p><b>　　

107、{</b></p><p>　　while(!P12) //去抖動(dòng)</p><p>　　display(); </p><p><b>　　k=~k;</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　if(P16==0) /

108、/啟動(dòng)</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(P16==0);</p><p><b>　　IE=0x8a;</b></p><p><b>　　} </b></p><p>　　if(P13==0)

109、 //加速</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while (P13==0);</p><p><b>　　t++;</b></p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　if(t>=5)&

110、lt;/b></p><p><b>　　t=5;</b></p><p>　　if(P14==0) //減速</p><p><b>　　{</b></p><p>　　while(P14==0);</p><p><b>　　t--;</b>

111、</p><p><b>　　}</b></p><p><b>　　if(t<1)</b></p><p><b>　　t=1;</b></p><p>　　if(P15==0) //停止</p><p><b>

112、;　　{</b></p><p>　　while(P15==0);</p><p><b>　　EA=0;</b></p><p><b>　　P10=0;</b></p><p><b>　　P11=0;</b></p><p><b

113、>　　} </b></p><p><b>　　}</b></p><p>　　/******************************************************/</p><p>　　附件二 PROTUES圖</p><p><b>　　附件三 元件表&l