1、微机控制VM直流调速系统设计不可逆摘 要80年代以来，关于数字直流调速系统的研究已经取得了很大的进展。目前，单片机被广泛用于数字调速系统中，用于建立数字触发器、实现采样控制算法、定时触发脉冲形成等等。本文讨论了微机控制直流调速系统的设计与实现。该数字调速系统主要有两部分组成：主回路和单片机部分。主回路部分主要用晶闸管和电机等部分组成；单片机部分主要为单片机实现数字触发器及数据采样、滤波及控制算法的实现。本文第一章介绍了主回路部分；第二章讨论了系统硬件设计和计算；第三章给出了系统软件设计及流程图；第五章讨论了系统的电磁兼容;最后一章对该调速系统的优缺点进行了总结。； 关键字：微机控制， 直流调速
2、 ，数字触发器ABSTRACTSince 1980 the research on digital current tuning-speed system has developed greatly. Currently Single-chip computers are adopted wildly in the tuning-speed system for building the digital-triggers, realize sampling control algorithm and forming trigger-timing pulse ectThe thesis disc
3、uss the design and implementation of direct current tuning-speed system controlled by computer. There are two parts in this digital tuning-speed system mainly : the main circuit and single-chip computer unit. There are many parts a the main circuit mainly Thyristor of two opposite parallel connectio
4、n electric machine (Motor) and control algorthm realizing are completed in the single-chip computer unit.The general development on direct current tuning-speed system is introduced in the first chapter briefly; the main circuit unit are given in chapter 2;from chapter 3 to chapter 5,the hardware des
5、ign and calculation of the system are discussed indetail. The software design and flow charts are given in chapter 6;and the last chapter summarizes strong and weak points of the tuning-speed system.Key words: computer control, direct current tuning system,digital trigger . 微机控制 VM 直流调速系统设计 不可逆 .12第
6、一章 主回路 .41.1 V-M 系统主回路 41.2 转速控制 .71.3 主回路的保护 8第二章 硬件部分 102.1 单片机控制技术概述 102.1.1 单片机的发展状况概述 102.1.2 单片机控制技术概述 112.2 其他硬件 .122.2.1 8031 引脚介绍 .122.2.1 A/D 转换 .152.2.3 74LS373 的特性功能和引脚介绍 172.2.4 功率放大电路 172.2.5 数字触发器 182.2.6 数字 PI 调节器 .19第三章 软件部分 193.1 采样周期的选择 .203.2 程序 .203.2.1 系统框图 .203.2.2 同步中断程序框图 21
7、第四章 微机控制直流调速系统电磁兼容设计几个要点 234.1 注意器件和电路的选择和分类布置 .234.2 妥善布置地线 234.3 正确安装屏蔽 234.4 利用滤波技术 .23结 论 24致 谢 25参考文献 .27第一章 主回路1.1 V-M系统主回路1 V-M系统图 1-1 是 V-M 系统的简单原理图，图中 VT 是晶闸管可控整流器。通过调节触发装置 GT 的控制电压 来移动触发脉冲的相位，即可改变整流电压 ，cUdU从而实现平滑调速图 1-1 V-M 系统晶闸管可控整流器的功率放大倍数在 10 以上，在控制的快速性上，变流4机组是秒级，而晶闸管整流器是毫秒级，这将会大大提高系统的动
8、态性能。由于晶闸管的单向导电性，给系统的可逆运行造成困难。必须进行四象限运行时，只好采用正、反两组全控整流电路，所用变流设备也要增多一倍。晶闸管对过电压、过电流和过高的 与 都十分敏感，其中任一指标dtVti超过允许值都可能在很短的时间内损坏器件，因此必须有可靠的保护电路和符合要求的散热条件，而且在选择器件时还应留有适当的余量。最后，谐波与无功功率造成的“电力公害”是晶闸管可控整流装置进一步普及的障碍。图 1-2 V-M 系统主电路的等效电路图对于一般的全控整流电路，当电流波形连续时，理想空载整流电压平均值，)(0fUdcosin0mUd式中 从自然换相点算起的触发脉冲控制角； =0 时的整流
9、电压波形m峰值； 交流电源一周内的整流电压脉波数；对于不同的整流电路，它们的m数值也不同。当 时， ，晶闸管装置处于整流状态，电功率从交流侧输200dU送到直流侧；当 时， ，装置处于有源逆变状态，电功率反max0d向传送。2. 电流脉动及其波形的连续与断续整流电路输出电压波形不可能象直流发电机那样平直。除非主电路电感，否则输出电流总是脉动的。由于电流波形的脉动，可能出现电流连续L和断续两种情况。当 V-M 系统主电路有足够大的电感量，而且电动机的负载也足够大时，整流电流便具有连续的脉动波形，当电感量较小或负载较轻时，电感中的储能较少；等到电流下降而下一相尚未被触发以前，电流已经衰减到零，于是
10、，便造成电流波形断续的情况。3. 抑制电流脉动的措施脉动电流会增加电机的发热，产生脉动转矩，为了避免或减轻这种影响，须采用抑制电流脉动的措施，主要是：（1）增加整流电路相数，或采用多重化技术；（2）设置平波电抗器。 （平波电抗器的电感量一般厂低速轻载时保证电流连续的条件来选择）4. 晶闸管-电动机系统的机械特性当电流连续时，V-M 系统的机械特性方程式为 )cosin(1)(10 RImUCRIUCn dede 式中， 电机在额定磁通下的电动势系数。NeK图 1-3 电流连续时 V-M 系统的机械特性，改变控制角 ，得一族平行直线，只要电流连续，晶闸管可控整流器就可以看成是一个线性的可控电压源
11、。图 1-3 电流连续时 V-M 系统的机械特性5 .晶闸管触发和整流装置的放大系数和传递函数用实验方法测出该环节的输入-输出特性 曲线，图 1-4 是采用锯)(cdUf齿波触发器移相时的特性。图 1-4 移相特性晶闸管触发和整流装置的放大系数 可由工作范围内的特性斜率决定，计sK算方法是： cdsU如果不可能实测特性，只好根据装置的参数估算。在动态过程中，可把晶闸管触发与整流装置看成是一个纯滞后环节，其滞后效应是由晶闸管的失控时间引起的。 晶闸管触发与整流装置的失控时间，失控时间 是随机的，最大可能的失控时间就是两个相邻自然换相点之间的时间，sT与交流电源频率和整流电路形式有关，由下式确定：
12、 mfTs1ax式中 交流电源频率；f 一周内整流电压的脉波数。m1.2 转速控制转速控制由转速环和电流环共同控制，电流环是以供给电机的电流作为调整量，通过控制电机的给电量，控制电机的转速。转速环是将电机转速与所要求转速相比，通过负反馈完成控制。1 转速控制的要求（1）分档地（有级）或平滑地（无级）调节转速； （2）稳速运行；（3）要求加、减速尽量快2 开环系统及其存在的问题以及闭环系统的优点1）开环调速系统调节控制电压 就可以改变电动机的转速，实现一定范cU围内的无级调速，但开环调速系统静差率不高，往往不能满足生产机械的要求。2）闭环调速系统的优点（1）闭环系统静特性可以比开环系统机械特性硬
13、得多（2）闭环系统的静差率要比开环系统小得多（3）如果所要求的静差率一定，则闭环系统可以大大提高调速范围（4）要取得上述三项优势，闭环系统必须设置放大器，且 K 足够大。可得下述结论：闭环调速系统可以获得比开环调速系统硬得多的稳态特性，本设计采用闭环系统。转速环和电流环的双闭环系统可以实现更复杂的功能，但如果是不可逆系统，使用单闭环系统也可以。1.3 主回路的保护主回路的反并联晶闸管的保护主要包括交流侧过电压保护、直流侧过电压保护、过电流保护、晶闸管关断过电压保护。1）交流侧过电压保护本系统采用压敏电阻作为交流侧过电压保护。压敏电阻选择主要根据额定电压和通流电流。如图 1-5 2）直流侧过电压
14、保护直流侧也采用压敏电阻作为过电压保护。如图 1-63）过电流保护整流电路的过电流保护选用了串联熔断器的方法。如图 1-74）晶闸管关断过电压保护本电路的晶闸管关断过电压采用在晶闸管两端并联阻容保护。如图 1-8图 1-5 直流侧过电压保护方法图 1-6 交流侧压敏电阻保护的接法图 1-7 快速熔断器接法图 1-8 晶闸管关断过电压阻容保护接法第二章 硬件部分2.1单片机控制技术概述2.1.1 单片机的发展状况概述随着微电子技术和半导体工业的发展，半导体集成电路得到了迅速的发展，到了二十世纪七十年代出现了大规模和超大规模的集成电路。于是，人们就自然而然的想到将计算机的中央处理器(CPU)制作在
15、一块大规模集成电路芯片中，这样就产生了微处理器(Microprocessor).随着徽处理器的不断发展和完善，人们又在其中制作了存储器(RAM/ROM ).输入/输出I/0接口电路、定时器/计数器以及A/D转换等电路，这就使微处理器的功能大大增强。尤其是其中的只读存储器(ROM)可以存放控制中央处理器和外围设备进行工作的程序，这样整个芯片就成了一个独立的控制装置，可以用于实时控制、数据采集与处理等工作，因而称之为微控制器(Microcontroller)，俗称单片微型计算机，或简称单片机(One Chip Computer) 。单片机的发展非常迅速。1976年，美国的INTEL公司首先研制出了
16、第一代8位单片机MCS-48系列。随后又在1980年推出第二代8位增强型单片机MCS-51系列，1983年推出7了16位的MCS-96系列8096单片机。MCS-51系列单片机有三种分类方式:一种是按片内有无只读存储器进行分类 ;第二中是按片内是否有A/D转换进行分类；第三中是按管脚的数目进行分类，本系统设计采用的单片机8031管脚为40条并采用双列直插式结构。2.1.2 单片机控制技术概述随着科学技术的不断向前发展，单片机技术也日趋成熟，单片机的功能越来越强大，应用范围也越来越广泛，受到了广大科技界人士的欢迎，使其成为计算机领域的一个重要分支。到目前为止，由单片机作为控制芯片而设计的各种开发
17、装置、控制设备、电子仪器等种类繁多，不胜枚举。在人们对单片机进行开发应用时经常会遇到以下几个问题需要解决。首先是存储器的扩展，虽然单片机的内部设有一定容量的存储器，但是这种存储器的容量较小，往往不能满足实际应用的需要。因此就需要为其配以适当的外部存储器,本设计所选用的8031单片机没有内部程序存储器，所以必须外接外部程序存储器。其次，要解决数据的输入输出问题。要使单片机按照人们的意志去工作，就必须将必要的命令和数据输入到单片机中;同时，单片机运算或处理的结果也要通过一定的方式输出，供人们了解和使用。这样，就需要为其配置一定的输入输出设备。目前，用于单片机的输入设备主要是键盘，输出设备主要是数码
18、显示管等。另外，对于一些具有专门用途的开发装置，还要通过专门的接口配置专门的设备.解决了上述对单片机进行开发应用时遇到的一系列问题后，就可以设计出以单片机为核心的自动控制系统。所谓单片机控制系统就是用单片机代替原来的计算机，对工业生产、交通运输等实行自动控制。一个完整的单片机控制系统主要由三部分组成。其中第一部分是现场信号或数据的采集和输入通道。它的作用是对现场的参数进行测f，并把模拟信号转换成二进制的数字信号，也就是我们所说的A/D转换，然后输入给单片机。第二部分是单片机系统。单片机根据输入的生产过程参数，按照人们预先建立的数学模型及人们根据需要随机输入的控制要求进行分析、计算、判断并作出决
19、策。第三部分是控制信号的物出通道和执行机构。单片机对输入的信息进行处理后，有信号输出通道发出各种控制命令信号，控制执行机构对受控对象进行实际控制。对单片机控制系统的控制方式可以根据生产过程的复杂程度和对精度的要求的不同而有所不同。常用的控制方式有:数字程序控制方式、直接数字控制方式、监督控制方式和分级控制方式。2.2 其他硬件2.2.1 8031 引脚介绍8031单片微机的外形结构为40条引脚双列直插式封装。如图3-1其引脚排列和逻辑符号框如下所示采用HMOS工艺的8051单片微机都采用40条引脚的双列直插封装（DIP）方式，而CHOMOS工艺的8051单片微机除采用DIP封装方式以外，还采用
20、方形封装方式。这里仅对DIP封状的各引脚功能简要介绍如下：1）电源引脚Vss-（20脚）：电路地电平。Vcc-（40脚）：正常运行和编程校验（8051/8751）时为+5V电源。2）外接晶振或外部震荡器引脚XTAL1-（19脚）：接外部晶振的一个引脚。在单片微机内部，它是一个反向放大器的输入端。这个放大器构成了片内震荡器。当采用外部震荡器时，此引脚应当接地。XTAL2-（18脚）：接外部震荡器的另一个引脚。在片内接至震荡器的反相放大器的输出和内部时钟发生器的输入端。当采用外部震荡器时，则此引脚接外部震荡信号的输入。图2-1 8031的引脚3） 控制、选通或电源复用引脚RST/VPD-（9脚）：
21、RST即Rest（复位）信号的输入端。震荡器工作时，由该引脚输入脉宽2个以上机器周期的高电平时复位单片微机。当外部在RST与Vcc之间接一个电容（约10F）和在RST与V ss之间接一个电阻（约8.2k）时，就可实现加电复位功能。V PD为备用电源输入端，即当V cc掉电时，由此引脚提供备用电源，以保持内部RAM的信息。ALE/ -（30脚）：ALE，允许地址锁存信号输出，当访问外部存PROG储器时，ALE信号的负跳变将P0口上的低8位地址送入锁存器。在非访问外部存储器期间，ALE仍以1/16震荡频率固定不变的速率输出，因而它能作外部时钟或定时信号用。当访问外部数据存储器时，将以1/12震荡频
22、率输出。 为编PROG程脉冲输入端，即当选用8751单片微机时，对片内程序存储器进行编程，由此引脚输入编程脉冲。-（29脚）：访问外部程序存储器选通信号，低电平有效。在访PSEN问外部程序存储器读取指令码时，每个机器周期产生两次 信号。在执行PSEN片内程序存储器取指令时，不产生 信号；在访问外部数据存储器时，也PSEN不产生 信号。PSEN/VPP-(31脚)： 为访问内部或外部程序存储器选择信号。AA当 保持高电平时，为访问内部程序存储器；当程序指针PC值超过片内程序存储器地址（如8051/8751的PC超过0FFFH）时，将自动转向外部程序存储器继续运行；当EA保持低电平时，则只能访问外
23、部程序存储器。因此对8031而言，必须接低电平。V PP为片内EPROM（8751型）变成电压输入端。在片内EPROMEA编程时，由此引脚提供编程高电压。4） 多功能I/O口引脚P0口-（32-39脚）：8位漏极开路双向并行I/O端口。当访问外部存储器时，它是地址总线（低8位）和数据总线复用；外部不扩展而单片应用时，则作双向I/O口用；在进行片内程序校验期间，作指令代码输出用，可带8个LSTTL负载。P1口-（1-8脚）：8位准双向并行I/O端口。在片内程序校验期间，作低8位地址用。对8052型单片微机而言，P1.0和P1.1具有第二变异功能。它可带4个LSTTL负载。P2口-（21-28脚）
24、：8位准双向并行I/O端口。当访问外部存储器时做高8位地址用；不做外部功能扩展（单片机应用）时，则做准向I/O口用；在片内程序校验时做高8位地址线用。他可带4个LSTTL负载。P3口-（10-17脚）；具有内部上拉电路的8为准双向端口。他提供特殊的第二功能。他的每一位均可独立定义为第一功能的I/O口和第二特殊功能。第二特殊功能的具体含义为：P3.0-（10脚）RXD：串行数据接受端。P3.1-（11脚）TXD：串行数据发送端。P3.2-（12脚） ：外部中断0请求端，低电平有效。INTP3.3-（13脚） ：外部中断1请求端，低电平有效。P3.4-（14脚）T 0：定时/计数器0外部事件计数输
25、入端。P3.5-（15脚）T 1：定时/计数器1外部事件计数输入端。P3.6-（16脚） ：外部数据存储器写选通，低电平有效。WRP3.7-（17 脚） ：外部数据存储器读选通，低电平有效。D在本设计当中，8031 的 x1,x2 口外接一个振荡电路，振荡周期就是采样周期的六倍，P0 口作为信号输入端使用，采样信号由此进入 8031，P20P23 作为高 8 位地址使用，P1 口作为控制信号输出口，输出控制信号。Ale 中的信号控制采样的进行，采样完成，INT1 产生中断，进行 PID 运算，产生控制信号。2.2.1 A/D 转换要想将温度检测的模拟量转换成数字量，必须用到 A/D 转换器各集
26、成 A/D 转换芯片的封装不尽相同，性能各异。但从原理和应用角度来看，任何一种 A/D 转换芯片一般具有以下控制信号线。1) 启动转换信号线（START）。它是由 CPU 发出的控制信号，该信号有效时，A/D 转换器启动，开始转换。2) 转换结束信号线 （EOC）。它是一条输出线。当 A/D 转换完成时，由此线发出结束信号，可利用它向 CPU 发出中断请求，CPU 也可查询该线判断转换是否结束ADC0809结构：ADC0809具有8路模拟量输入，可在程序控制下对任意通道进行A/D转换,输出8位二进制数字量。其结构框图如下所示。芯片的主要部分是一个8位逐次逼近行A/D转换器。为了实现8路模拟信号
27、得分时采样，片内设置了8路模拟选通开关以及相应的通道地址锁存器及译码电路。转换的数据送入三态输出数据锁存器。ADC0809外部引脚的功能为：IN7IN0：8路模拟量输入端，再多路开关控制下，任一时刻只能由一路模拟量实现A/D转换。图2-2 ADC0809引脚和联接图（a）外部引脚 （b）外接图A、B、C ：多路开关地址选择输入端，当取值000111时与A/D 转换对应的通道为IN0IN7。ALE：地址锁存输入线，该信号的上升沿可将地址选择信号A、B、C锁入地址寄存器。START：启动转换输入线，其上升沿用以清除A/D 内部寄存器，其下降沿用以启动内部控制逻辑，开始A/D转换工作。EOC：转换完
28、毕输入线，其上出现高电平时表示A/D 转换结束。2-12-8(D7D0)：为8位数据输出端，可直接接入微型机的数据总 线。OE：允许输出控制端，高电平有效。低电平时，数据输出端为高阻态；高平时，将A/D转换后的8位数据输出。CLOCK：转换定时脉冲输出端。它的频率决定了 A/D转换器的转换速度。使用频率小于等于640kHz，对应转换速度大于等于100s。ref(+),ref(-)(VREF(+)和V REF(-)：是内部D/A转换器的参考电压输入线。一般V REF(+)和+V CC连在一起，V REF(-)与GND连接。VCC为+5V。GND为地。在本设计当中，START被8031的ALE控制
29、，ADC0809负责采样，采样频率和ALE控制频率一样。采样周期由定时器决定。2.2.3 74LS373 的特性功能和引脚介绍74LS373的功能描述如下：当控制端LE是高电平时，输出端（Q0-Q7）和输入端（D0-D7）相连，因此，输出端的状态和输入端相同。当控制端LE是低电平时，输出端（Q0-Q7）和输入端（D0-D7）断开连接，并且保持原来的状态，或者说，当控制端LE是低电平时，即便输入端（D0-D7）的状态发生变化，输入端（Q0-Q7）的状态也不会发生改变。图2-3 74LS373 的引脚图当使用74LS373时，从ADC0809中来得数字信号被锁存在片子中，因为8031没有寄存器，所
30、以要加入外部扩展2764，74LS373要先将信号排队，在输入2764，等待8031调用。 2.2.4 功率放大电路本系统的负载实感性负载，这要求触发脉冲的宽度必须放大，所以在触发脉冲之前，必须进行脉冲展宽和功率放大，最后得到触发脉冲来触发晶闸管。图3-5是数字触发器的功率放大电路图，其原理如下：8253定时器发出的脉冲首先经过74LS123进行脉冲展宽，然后再经过光电隔离，在经三极管进行功率放大，脉冲变压器进行电流的放大，最后得到触发脉冲。光电耦合器件是由发光二极管与受光源（如光敏二极管或光敏晶闸管）封装在一起，组成点-光-电转换元件。采用光电耦合器件可以使单片机和外围器件用各自的电源，完全
31、隔断两者之间的电气联系，通过光的联系来传递信息。根据受光源的不同可以将光电耦合器件分为晶体管输出的光电耦合电路和晶闸管输出的光电耦合器件。 图2-4 数字触发器的功率放大电路图2.2.5 数字触发器设主变压器和同步变压器都接成Y一11，互差120。的三相交流同步电压Ua、Ub、Uc经阻容移相后滞后30度，使其交流波形的过零点正好对准控制角0处。这样不但消除了毛刺而且使触发脉冲只能在0-180度之间产生。阻容移相后的三相交流电店经过过零检测器变成互差120度、宽180度的方波，加到单片机P1.0-P1.2脚，作为检测到的电源状态(101，100，110，010，011，001)，以此状态作为脉冲
32、分配的依据，确定这一时刻发出的脉冲应当加到哪一个晶闸管上。与此同时将三相方波经波沿检测器输出间隔60度的负脉冲作为单片机的外部中断请求信号，在三相变流器中，每个周期产生六个中断信号，在每次中断服务程序中完成脉冲的形成、分配和移项控制。如果系统的 min和 min取为30度，则系统的控制角变化范围为30度到150度电角度，通过 T=T/360(T为工频电源周期)换算成时间量为167833ms。对于时钟为lMHz的定时器(设8031晶振为6MHz时)，其定时常数对应为0683H一208CH，而触发器给定输入信号U ct的范围为0FFH，于是就可求得触发的时间常数，并送定时器进行定时。定时器的选择有
33、两种方案，一种是采用单片机的内部定时器，另一种是利用片外扩展定时器。前者无需扩展硬件，但需要判断移柜角。的范围在哪一个区间(60，60120，120 ）内，这给程序设计及调试带来麻烦，处理不好容易在60度，120度处丢失脉冲；后一种方案需要扩展两个定时器，其软件编程方便，只需把时间常数达到定时器即可，此处选用了后者。定时器输出一个时钟周期的选通脉冲经脉冲展宽、光电隔离、脉冲放大及驱动电路后触发主回路的晶闸管。2.2.6 数字 PI 调节器带限幅的数字PI调节器的设计，通常把模拟PI调节器离散化，求得差分方程，作为速度环和电梳环的数字PI调节器的计算式。模拟PI调节器由一个比例调节器(放大系数为
34、 )和一个积分调节器( /S)相加构成如图所示。由图可以K1 K2很容易地推导出数字PI调节器的差分方程，为= +Yn1Un2nii0式中: = - ； = ；T为采用周期；Y n为第n次的采样输出；122为n次采样时的输入偏差 。为了提高精度，PI运算是采用双字节进行的。图2-5 PI调节器第三章 软件部分用于控制电流和速度的软件局决定着调速装置性能的好坏。由于直流调速系统的电流环和速度环所要求的响应时间快，故要求用微机控制的晶闸管直流调速系统，应在极短的时间内（几个毫秒）完成两个闭环系统的信号采样、数字滤波、PI运算和实时控制。因此，要认真地对待控制系统应用软件的设计。3.1 采样周期的选
35、择采样周期对于最终能够达到的性能指标具有很大的影响，在数字控制的系统中，反馈控制是按每个采样时刻间断地进行控制的，因此采样周期越短越好。与此相反，检测状态参数这是检测时间越短越难以进行精确测量。从反馈值精确的观点看，希望采样周期越长越好。因此选择能够达到所希望的控制特性的采样周期是一个重大问题。但是，目前还没有一个通用的选择方法，所以要由经验决定采样周期。控制系统的响应特性手闭环系统频带宽度的影响。设闭环系统的覆盖频率为f c (Hz),根据采样定理，采样频率必须小于1/2f c，大多数情况下取1/2f c-1/10fc。闭环系统的时间常数也是一个重要因素。与控制对象最快的状态相比较，若采样周
36、期过长，不但会丢失许多有用信息，还会使闭环系统产生振荡或是不连续的大输入信号加到控制对象上来。因此，在微处理机运算的时间里，要以相应于系统最快状态的短采样周期来进行全部控制是难以实现的。所以，实际上都采用多重采样周期控制，即在快速状态时采用短采样周期控制，在较慢速状态时采用长采样周期控制。如双闭环调速系统中的电流环控制，由于该环是作为速度控制环的内环，因此它需要快速响应。为了保证电流环的快速响应时间，电流环数据处理的周期时间必须控制在约1ms内,所以电流控制环的采样周期通常选1-3.3ms,速度控制环的采样周期选10-15ms为宜.为了确保 以分时方式对电流环和速度控制环进行数据处理所需的时间
37、，触发控制回路的程序必须在不到100ms的周期内运行完成。3.2 程序3.2.1 系统框图开始N0 Y 3.2.2 同步中断程序框图检测是否开机与给定值比较电流调节结束读定时器 1转速采样否转速采样转速 PI 计算电流采样电流 PI 计算判相定管角时间量化并启动 8253 第 2 定时器定时到法触发信号在读定时器 1中断开结束第四章 微机控制直流调速系统电磁兼容设计几个要点电磁兼容性是微机控制直流调速系统的重要指标，电磁兼容性是指：系统在预期的电磁环境下不会导致超出规定的性能降低或故障，也不会由于自身的电磁作用使其他设计受到超出规定的电磁干扰，微机控制调速系统一般在较强的电磁环境下工作，如果电
38、磁兼容性不好，就会造成系统的稳态精度和快速响应能力降低，难以完成预定任务，也会造成系统的可靠性和安全性变差。微机发出错误指令，引起系统故障甚至发生事故；另一方面，系统的晶闸管整流电路容易引起电网的电压波形畸变，影响同一电网的其他设备。系统的电磁辐射，也会对附近的通讯信号，电器设备以及人员健康造成干扰，上述问题，只有通过电磁兼容设计加以解决。4.1 注意器件和电路的选择和分类布置在设计系统时可在初步设计阶段作电磁兼容性分析。分析出那些有源器件容易产生干扰；那些对干扰敏感；将器件和电路进行分类布置，以减少相互影响并便于采取防护措施。在本设计所涉及的器件当中，继电器是干扰源，这些电路及微处理器易受干
39、扰，线性电源和功率放大器等则不易受到干扰。在设计印制电路板时，尽量把干扰源单独不知在一层，并远离干扰源。4.2 妥善布置地线在布置地线时，尽量将强干扰源和易被干扰器件的地线分别布置。4.3 正确安装屏蔽对于辐射干扰和电磁耦合干扰，切断其传播途径的有效措施是屏蔽，凡是对系统构成干扰源的设备及部件都将其屏蔽，在系统检测端外围设置的屏蔽外壳和电路板的屏蔽罩，一般用于电磁屏蔽，有时还要兼顾静电屏蔽和磁场屏蔽。可选用导磁率高的钢材制作屏蔽外壳或屏蔽罩。屏蔽设计的关键之一是设计好屏蔽体上的导电不连续点，也就是各种孔洞和缝隙，孔洞包括电源线和信号线的出入口，显示窗口，操作器件开口，散热口，维修窗口等，缝隙是
40、指屏蔽体不同部分间的接缝，这些孔洞和缝隙使干扰被泄漏，对屏蔽效果影响很大，可在缝隙处加上电磁密封衬垫，在散热口处加上截止波导管构成的通风板，对于开关及调节器件，使用截止波导管穿过绝缘棒把操作动作传进去。一般可用双绞线作为信号引线，以减少电磁感应，并且使各个小环路的感应电动势呈反方向抵消 如果用电缆则抗干扰性更好。4.4 利用滤波技术如果说屏蔽主要解决辐射干扰，那么滤波主要解决通过传导途径造成的干扰。双闭环调速系统中，由于电流检测信号含有交流支量，可加一个低通电流滤波环节。放大器的输出电路中可加低通滤波器滤除高次谐波。可在屏蔽体 I/O 端口和电源线入口装上滤波连接器和馈通滤波器。信号地线通过馈
41、通滤波器引出机壳。滤波器的效能在很大程度上受源阻抗和负载阻抗的影响。各类滤波器必须接地，因为滤波器中的巩膜旁路电容只有接地才能起作用。在安装滤波器时，还可以永平比把输入端和输出端隔离。对于数字电路，如果噪声相对于噪声容限不可忽略，可用整流电路一直尖峰噪声，毛刺，寄生振荡等，用积分电路去除窄脉冲噪声，也可用软件方法。结 论目前，本直流调速系统的硬件以及软件的流程框图已经基本制作完成。该系统与模拟的控制的直流调速系统相比，具有以下特点1）能在比较大的范围内实现平滑调速2）硬件结构比较简单；3）能够提高系统的精度，减少运算误差，提高系统的性能；4）系统维修、维护方便。遗憾得是，本设计并没有完成软件部
42、分。致 谢本设计在王永德老师悉心的指导之下完成的，老师的渊博的知识、严谨的治学作风和敏锐的洞察力使我终生难忘，老师的言传身教不但培养了我勤奋 、务实的态度，更教会了我许多做人的道理，学生将永记于心。至此论文结束之际，深深的感谢王老师在学习上的谆谆教导和无微不至的关怀。最后，感谢在生活和学习中感谢和帮助过我的老师和同学，对课题的理论和资料收集方面提供的有价值的信息。深深的感谢我的父母对我学业上的支持和生活上的关心。参考文献 1 陈伯时 电力拖动自动控制系统运动控制系统，机械工业出版社,2003.72 孙育才 MCS-51 系列单片微型计算机及其应用，东南大学出版社， 2000.33 张迎新 单片
43、微型计算机原理、应用及接口技术，北京国防工业出版社,20044 朱定华 戴汝平.单片微机原理与应，.北方交通大学出版社，2003.85 徐建国 拖动与调速系统，武汉测绘科技大学出版社，1998.86 黄一夫 微型计算机控制技术，机械工业出版社，19967 李华 MCS-51系列单片机实用接口技术，北京航天航空大学出版社，19938 何立民 单片机应用系统设计，北京航天航空大学出版社，19919 张友德 杨胜球 MCS-51单片机试验指导，复旦大学出版社，199310 高明 单片微机接口与系统设计，哈尔滨工业大学出版社，199511 李广军 王军厚 实用接口技术，重庆大学出版社，199412 张东立 直流拖动控制系统，机械工业出版社，199713 倪忠远 直流调速系统，机械工业出版社，199614 宋银宾 电机拖动基础，武汉钢铁学院，198415 王鉴光 电机控制系统，机械工业出版社，199416 黄俊 电力电子变流技术，机械工业出版社，1993
