毕业设计正文

一片27128(16K)EPROM即可,用来存放8098单片机的应用程序。此外为实现键盘显示,另外接了一片8279可编程键盘/显示器接口芯片,通过一片74LS138译码辅助寻址。

8098的P3、P4向27128提供16位地址总线,而P3口又分时提供8位数据总线。因为P3口是分时复用,为了提高系统可靠性,在单片机与存储器之间,要配以地址锁存器74LS373来暂存外部存储器的16位地址。

在8098芯片中,高速输入口HSI.0、HSI.1外接位置检测信号P、Q。高速输出口HSO.0-HSO.3用以输出A、B、C、D四相绕组的通断电流信号。四路A/D转换口用ACH.4作为速度给定模拟量的转换输入口。此外,PWM/P2.5作为电流给定信号的D/A转换输出,EXTINT引脚经一非门与8279芯片的中断请求线IRQ相连。 2、晶振及复位电路

8098单片机工作时需要一个6--12MHZ(通常选用12MHZ)的高频振荡时钟信号,此信号再经过三分频,形成三相时钟方可为CPU所用。通常在XTSL1、XTAL2引脚上外接选频元件,通过内部自激振荡器形成高频时钟信号。选频环节一般采用一个12MHZ石英晶振和两个电容器构成并联谐振回路,晶体和电容应尽可能靠近芯片安装,以减少寄生电路,更好地保证振荡的稳定性。

为了使8098和其他芯片能正常工作,必须进行可靠的复位。在电源电压正常且晶振信号稳定后,RESET引脚上至少保持两个状态周期的低电平,便可使8098复位。当电平升高后,8098开始执行10个状态周期的内部复位序列,完成芯片配置寄存器CCR的写入等初始工作,并从2018地址开始执行程序。在8098进行复位操作的同时,也应对其它芯片,比如8279键盘显示接口芯片等进行复位。若复位时间配合不好,有可能造成8279还没能完成复位动作,

8098就开始运行程序。下图所示为适用于多片的上电复位电路。电容上电时,

图5-6

电容C迫使RESET引脚处于低电平,然后由内部上拉器件将RESET引脚拉向高电平。当系统掉电时,二极管1N4148为复位电容提供一条迅速放电的通路,从而保护系统在反复上电情况下可靠复位。CD4049是CMOS的斯密特触发器,7406是集电极开始的缓冲器。系统通电时,该电路向8098的RESET引脚以及其他芯片提供复位信号,使系统同

步复位。由于8098系统自动复位时,RESET引脚输出的负脉冲宽度仅为2个状态周期,因此送给一单稳态电路进行扩展后,再作为其他芯片的复位信号。

(二)、电流斩波控制电路

SR电动机在起动和低速情况下,通常采用电流斩波运行方式,以限制电流峰值。运用该方式,可不必再控制导通角,而最大限度地直接选择每相导通周期。当电动机绕组电流超过最大值时,关断主开关管。而当电动机绕组电流低于设定的最小值时,再重新开通开关管。

1、斩波电流水平给定电路

8098有一个独特的P2.5脚,置IOC1积存器的第0位为“1”,可选定它为脉宽调制输出(PWM)功能,对PWM-CON-TROL寄存器进行从00H到FFH之间的设置,可使PWM脚输出占空比为0-100%,周期为64us的PWM波,可对PWM波进行限幅、滤波、高阻放大。如图所示,在CVREF端可得到稳定的直流电流电压输出,这就是我们所需的斩波电流控制水平的电压量表示。

本系统采用的控制方式,是把检测到的电流同给定电流水平的上、下限进行比较,当电流高于上限时发出关断信号,当电流低于下限时发出开通信号。因此,要求把从PWM脚得到的单一电流水平,转换成电流水平上限和下限。具体做法是,另外产生两个有足够精度的小电压信号,其值相等、极性相反,分别让这两个小电压信号与给定电流水平(电压信号)相加,便可完成由一路电流给出两路上、下限的转换。小电压信号的大小决定了斩波环的宽度,提供小电压信号的信号源是LM385高精度稳定电源,由多圈电位器取出需要的电压大小,应该指出的是,小电压信号的大小(即上、下限之间的宽度)决定了IGBT的斩波频率的高低,这个宽度越小,频率便越高,要仔细调节,也可由仿真程序计算得到宽度与斩波频率的关系。加法电路由低零漂运放7650来实现。

2、斩波控制电路

斩波控制电路在电动机的各运行速度区段均起作用,即不但在起动和斩波方式下起斩波作用,在单脉冲运行方式时也起着限制绕组电流,使其不超过设定值的保护作用。当电动机完成从斩波方式到单脉冲方式的过渡后,对PWM-CONTROL进行设定,使电流水平给定电路给出工作电流的最大值。图给出了其中一相(A相)的实际斩波电路,其他各相均与之相同。

图5-7

下表给出了此电路工作情况,H/A是检测到的电流值,CVLREF和CVHREF分别0为斩波电流水平下限和上限。

表5-1 斩波控制电路工件情况 信号状态 H/A<CVLREF CVLREF〈CVHRE H/A〉CVHRE (三)、转速给定电路

在实际情况中,操作人员一般通过操作杆的滑动来调节电动机的运行状态,也就是通过一个电位器改变电动机的速度。这种速度的给定值是一种模拟量,必须经过A/D模数转换成数字信号,便于单片机对它进行计算和调节。

8098单片机内集成有四路采样保持器的10位A/D模数转换器(ACH.4—ACH.7)。在12MHZ晶振时,完成一个通道数据的A/D转换仅需22us.另外,8098片内的A/D转换器输入端均为单极性的,在具有正负电压变化的场合下,其输入端的外接电路需做一些变化。

在本系统中,将电压给定值直接送入ACH.4进行A/D转换。在8098中有一片内A/D转换器的参考电压Vref,必须很好的经过稳压。为确保8098芯片内A/D基准电压Vref稳定性,以及消除芯片本身Vref引脚灌入电流的离散性,采用由稳压器LM336和电位器的调整电路单独供电。Vref可在4.5—5.5V之间选择,要求能提供5mA电流以上的电流源。

(四)、键盘给定与显示电路

控制系统具备键盘和显示功能,不仅为控制系统数字化和智能化提供了可能,而且

R 0 0 1 S 1 0 0 Q 1 0 0 为调试、生产和使用提供了便利。本系统采用大规模编程键盘/显示器接口芯片8279,提供了人机对话的界面,使系统具备了直接键控数字式给定转速、实时显示实际转速、电动机运行状态、各种误信息以及键控电动机转向、起动、制动等多种功能。

8098单片机通过8279与16个非编码键盘,与4个发光二极管显示器LED相连,可完成键盘输入和LED显示控制两种功能。

1、键盘

在键盘连接电路中,行扫描线直接扫描信号,列扫描线连到8279的RL0—RL3返回线上,8279可从返回线上获得列信号。由于机械触电的弹性作用,在闭合及断开均有抖动过程,会出现一系列负脉冲。8279具有自动去抖动功能。在去抖动之后,检查到有键按下,便将有关信息送入FIFO RAM中,并且中断请求线IRQ变为高电平。IRQ接到8098的EXINT,通过查询寄存器 ,便可知是否有键按下,并决定是否读入。8098读走一个数据后,IRQ变为低电平。若FIFO RAM中仍有数据,IRQ再次变为高电平。如此反复进行,知道读完所有数据。

在16个键盘中,有10个数字键(0—9),命令键5个,分别为正转键(+)、反转键(-)、修改键(MODIFY)、输入键(ENTER)和制动键(STOP)。每个键盘与一个键值相对应。

2、显示器

在显示器连接电路中,采用8279内部译码方式。由于使显示器发光需要较大驱动电流,所以数码显示器LED的阳极A、B??H经驱动器7407接到8279的输出端,位代码线经反向器接到8279的SL3—SL0。数码管显示器共有四个,用于显示电动机的转速、转向、起动提示、故障提示。反转时点亮各数码管小数点。当出现故障,起动提示为四个“P”字符,起动过载及运行过载时分别显示故障代码“ERR1”或“ERR2”。每个需显示的字符均对应相应的BCD码。

(五)、角度基准发生器电路

从位置传感器输出的位置信号,是指示换相位置的15°间隔的信号。对电机的控制要求是,能在任意角度发出开通或关断相绕组电流的信号,从而实现对不同转速和转矩的调节。因此,有必要在两换相信号之间进行细分,即产生15°的N倍频信号,以此倍频信号作为角度控制的基准,倍频电路便是能起到这个作用的角度基准发生器。

实现倍频控制的传统方法是锁相环技术。该技术不需单片机CPU干扰以节省时间。但存在的最大缺点是,电路频率响应范围受到限制且受干扰,对宽调速范围的电机是不适用的。锁相环技术又称为硬件倍频,目前SR电动机多采用的是产生角度基准的方法,其又有软硬件结合方法和纯软件方法两种。

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