阻轉(zhuǎn)矩負(fù)載計算機(jī)速度調(diào)節(jié)拖動系統(tǒng)設(shè)計

1、 阻轉(zhuǎn)矩負(fù)載計算機(jī)速度調(diào)節(jié)拖動系統(tǒng)設(shè)計（1） 摘 要本文以阻轉(zhuǎn)矩負(fù)載計算機(jī)速度調(diào)節(jié)拖動系統(tǒng)為研究對象，介紹了通過計算機(jī)控制來實(shí)現(xiàn)對電動機(jī)正反向起動、提速、減速和停車的控制。通過在繞線轉(zhuǎn)子異步電動機(jī)轉(zhuǎn)子電路內(nèi)串聯(lián)對稱電阻的方法對電動機(jī)進(jìn)行調(diào)速，實(shí)現(xiàn)了對電動機(jī)正反向提速減速的控制。應(yīng)用能耗制動實(shí)現(xiàn)停車。在硬件的使用方面最大限度的使硬件結(jié)構(gòu)達(dá)到最簡，以單片機(jī)為核心建立的硬件系統(tǒng)為軟件功能最大化提供了有力的支持。關(guān)鍵詞：阻轉(zhuǎn)矩負(fù)載；轉(zhuǎn)子串電阻；停車控制AbstractThis article take the anti- torque loading computer speed regulation

2、 dragging system as the object of study, introduced realizes through the computer control to the electric motor forward and reverse starting, the increased speed, the deceleration and the parking control. Through connects the symmetrical resistance in the wound rotor asynchronous motor rotor electri

3、c circuit the method to carry on the velocity modulation to the electric motor, has realized the control which decelerates to the electric motor forward and reverse increased speed. The application dynamic braking realizes the parking. Maximum limit enables the hardware architecture at hardwares use

4、 aspect to achieve most Jan, has provided the powerful support take the monolithic integrated circuit as the core establishments hardware system for the software function maximization. KEY WORDS: Anti- torque loading；Rotor adds the resistance ；Control parking目 錄1 緒論11.1 課題背景11.2 電力拖動系統(tǒng)發(fā)展概況31.3 課題研究內(nèi)

5、容41.4 本文安排52 系統(tǒng)總體方案論證62.1阻轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性62.2三相異步電動機(jī)機(jī)械特性的三種表達(dá)式72.3三相異步電動機(jī)的固有機(jī)械特性與人為機(jī)械特性102.3.1固有機(jī)械特性102.3.2人為機(jī)械特性112.4三相異步電動機(jī)的各種運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)172.4.1電動運(yùn)行狀態(tài)172.4.2制動運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)173 電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)硬件設(shè)計233.1單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計233.2串口電路設(shè)計253.3系統(tǒng)方案可行性分析273.4系統(tǒng)總體框架27結(jié)論28參考文獻(xiàn)29致 謝311 緒論近幾十年來，隨著電力電子技術(shù)、微電子技術(shù)及現(xiàn)代控制理論的發(fā)展，中、小功率電動機(jī)在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)及人們的日常生活中都有極其廣泛的應(yīng)用。特別是在

6、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)及家用電器中，更需要有大量的中、小功率電動機(jī)。由于這種電動機(jī)的發(fā)展及廣泛的應(yīng)用，它的使用、保養(yǎng)和維護(hù)工作也越來越重要。1.1 課題背景在國民經(jīng)濟(jì)各行業(yè)中，廣泛地使用著各種各樣的生產(chǎn)機(jī)械，拖動生產(chǎn)機(jī)械的原動機(jī)一般都是采用電動機(jī)。電機(jī)是以電磁感應(yīng)和電磁力定律為基本工作原理進(jìn)行電能的傳遞或機(jī)電能量轉(zhuǎn)換的機(jī)械。電機(jī)在國民經(jīng)濟(jì)各個行業(yè)中被廣泛應(yīng)用：電機(jī)是電能的生產(chǎn)、傳輸和分配中的主要設(shè)備；電機(jī)是各種生產(chǎn)機(jī)械和裝備的動力設(shè)備；電機(jī)是自動控制系統(tǒng)中的重要元件，電機(jī)在高新技術(shù)領(lǐng)域如：磁懸浮列車、航天飛機(jī)、機(jī)器人和各種精密機(jī)床等也發(fā)揮著重要作用。 始于 19 世紀(jì) 60 70 年代的第二次工業(yè)技術(shù)革命，

7、是以電力的廣泛應(yīng)用為顯著特點(diǎn)的。從此人類社會由蒸汽機(jī)時代步入了電氣化時代。在法拉第電磁感應(yīng)定律基礎(chǔ)上，一系列電氣發(fā)明相繼出現(xiàn)。 1866 年，德國工程師西門子制成發(fā)電機(jī)； 1870 年比利時人格拉姆發(fā)明了電動機(jī)，電力開始成為取代蒸汽來拖動機(jī)械裝置的新能源。隨后，各種用電設(shè)備相繼出現(xiàn)。 1882 年法國學(xué)者德普勒發(fā)明了遠(yuǎn)距離送電的方法。同年，美國著名發(fā)明家愛迪生創(chuàng)建了美國第一個火力發(fā)電站，把輸電線結(jié)成網(wǎng)絡(luò)。從此電力作為一種新能源而廣泛應(yīng)用。那時，電機(jī)剛剛在工業(yè)上初步應(yīng)用，各種電機(jī)初步定型，電機(jī)設(shè)計理論和電機(jī)設(shè)計計算初步建立。 在我國，電機(jī)制造業(yè)也發(fā)生了巨大的變化。我國的電機(jī)生產(chǎn)從 1917 年至

8、今已有 90 多年的歷史，經(jīng)過改革開放 30 年的發(fā)展，特別是近 10 年的發(fā)展，有了長足的進(jìn)步，令世人矚目。目前已經(jīng)形成比較完整的產(chǎn)業(yè)體系，電機(jī)產(chǎn)品的品種、規(guī)格、性能和產(chǎn)量滿足了我國國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要。而且一些產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平。近來世界上電機(jī)行業(yè)專家紛紛預(yù)測，中國將會成為世界電動機(jī)的生產(chǎn)制造基地。近年來我國已生產(chǎn)了不少大型直流電動機(jī)、異步電動機(jī)和同步電動機(jī)；在中小型電機(jī)和控制電機(jī)方面，亦自行設(shè)計和生產(chǎn)了不少新系列電機(jī)；對電機(jī)的新理論、新結(jié)構(gòu)、新工藝、新材料、新運(yùn)行方式和調(diào)試方法，進(jìn)行了許多研究和試驗(yàn)工作，取得不少成果。 與電機(jī)發(fā)展過程一樣，電力拖動技術(shù)也有個不斷發(fā)展的過程。電動

9、機(jī)拖動生產(chǎn)機(jī)械的運(yùn)轉(zhuǎn)稱為電力拖動 ( 或稱為電氣傳動 ) 。電力拖動系統(tǒng)一般由控制設(shè)備、電動機(jī)、傳動機(jī)構(gòu)、生產(chǎn)機(jī)械和電源五部分組成。電力拖動代替蒸汽或水力拖動之初，電力拖動的方式是成組拖動，就是由一臺電動機(jī)拖動一組生產(chǎn)機(jī)械，從電動機(jī)到各個生產(chǎn)機(jī)械的能量傳遞以及各個生產(chǎn)機(jī)械之間的能量分配完全用機(jī)械的方法，靠“天軸”以及機(jī)械傳動系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)，車間里有大量的“天軸”、長皮帶和皮帶輪等。這種傳動方式效率低下，生產(chǎn)率低下，灰塵大，勞動條件和衛(wèi)生條件差，且容易出事故。另外，電動機(jī)發(fā)生故障，則成組拖動的所有生產(chǎn)機(jī)械都將停車，生產(chǎn)將可能停滯。顯然這是一種落后的電力拖動方式。 電氣化、信息化時代，在性能、可靠性及

10、容量等方面，對電機(jī)提出了更高的要求。交流變頻調(diào)速系統(tǒng)及變頻電機(jī)、大功率無刷直流電機(jī)、永磁同步無刷電機(jī)等得到了很大發(fā)展。隨著新型材料和其他新技術(shù)的發(fā)展，微電機(jī)亦成為電機(jī)行業(yè)發(fā)展的亮點(diǎn)，是我國電工電器行業(yè) ( 電機(jī) ) 發(fā)展的重點(diǎn)產(chǎn)品。稀土永磁電機(jī)，無軸承電機(jī)也是電機(jī)技術(shù)發(fā)展的新動向。 與此相適應(yīng)，電機(jī)拖動也有了新的發(fā)展，對拖動系統(tǒng)又提出更高的要求，如要求提高加工的精度和工作的速度，要求快速啟動、制動和逆轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)很寬范圍內(nèi)的調(diào)速及整個生產(chǎn)過程的自動化等，這就需要有一整套自動控制設(shè)備組成自動化的電力拖動系統(tǒng)。而這些高要求的拖動系統(tǒng)隨著自動控制理論的不斷發(fā)展，半導(dǎo)體器件和電力電子技術(shù)的采用，以及數(shù)控技

11、術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與采用，正在不斷地完善和提高。 隨著社會生產(chǎn)的發(fā)展和科技的進(jìn)步，對電機(jī)也提出了更高的要求，如：性能良好、運(yùn)行可靠、單位容量的重量輕體積小等，而且隨著自動控制系統(tǒng)的發(fā)展要求，在旋轉(zhuǎn)電機(jī)的理論基礎(chǔ)上，又派生出多種精度高、響應(yīng)快的控制電機(jī)，成為電機(jī)學(xué)科的一個獨(dú)立分支。電機(jī)制造也向著大型、巨型發(fā)展。中小型電機(jī)正向多用途、多品種方向發(fā)展，向高效節(jié)能方向發(fā)展。各種響應(yīng)快速、起停快速的特種電機(jī)在各種復(fù)雜的計算機(jī)控制系統(tǒng)和無人工廠中實(shí)現(xiàn)了比人的手腳更復(fù)雜而精巧的運(yùn)動。古老的電機(jī)學(xué)已經(jīng)和電力電子學(xué)、計算機(jī)、控制論結(jié)合起來，發(fā)展成了一門新的學(xué)科。由此可見，研究電動機(jī)的工作原理并掌握電動機(jī)的各種

12、調(diào)速方法對今后的工作和學(xué)習(xí)是十分必要的。綜上所述，電力拖動技術(shù)具有許多其他拖動方式無法比擬的優(yōu)點(diǎn)。系統(tǒng)啟動、制動、反轉(zhuǎn)和調(diào)速的控制簡單、方便、快速且效率高；電動機(jī)的類型多，且具有各種不同的運(yùn)行特性來滿足各種類型生產(chǎn)機(jī)械的要求；整個系統(tǒng)各參數(shù)的檢測和信號的變換與傳送方便，易于實(shí)現(xiàn)最優(yōu)控制。因此，電力拖動已成為國民經(jīng)濟(jì)電氣自動化的基礎(chǔ)。 1.2 電力拖動系統(tǒng)發(fā)展概況用電動機(jī)作為原動機(jī)的拖動方式稱為電力拖動，在一般情況下，電力拖動裝置可分為電動機(jī)、工作機(jī)構(gòu)、控制設(shè)備及電源四個組成部分，如圖1所示。控制設(shè)備工作機(jī)構(gòu)電動機(jī)電源圖1 電力拖動系統(tǒng)示意圖電動機(jī)把電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械動力，用以拖動生產(chǎn)機(jī)械的某一工作

13、機(jī)構(gòu)。工作機(jī)構(gòu)是生產(chǎn)機(jī)械為執(zhí)行某一任務(wù)的機(jī)械部分?？刂圃O(shè)備是由各種控制電機(jī)、電器自動化元件及工業(yè)控制計算機(jī)等組成的，用以控制電機(jī)的運(yùn)動，從而對工作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動實(shí)現(xiàn)自動控制。為了向電動機(jī)及一些電氣控制設(shè)備供電，在電力拖動系統(tǒng)中必須設(shè)有電源部分。現(xiàn)代工業(yè)的電力拖動一般要求局部或全部的自動化,因此必然要與各種控制元件組成的自動控制系統(tǒng)聯(lián)系起來.在這一系統(tǒng)中可對生產(chǎn)機(jī)械進(jìn)行自動控制,如實(shí)現(xiàn)自動控制起動、制動、調(diào)速、同步,自動維持轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩或功率為恒定值,按給定程序或事先不知道的規(guī)律改變速度、改變轉(zhuǎn)向和工作機(jī)構(gòu)的位置,以及使工作循環(huán)自動化等。 隨著電機(jī)及電器制造業(yè)以及各種自動化元件的發(fā)展，自動化電力拖動系

14、統(tǒng)得到不斷的更新與發(fā)展。20世紀(jì)30年代初，出現(xiàn)了發(fā)電機(jī)-電動機(jī)組，是調(diào)速性能優(yōu)異的直流電動機(jī)得到了廣泛應(yīng)用。在直流電動機(jī)拖動系統(tǒng)中，由于電機(jī)、電器、自動化元件及電力電子器件的不斷更新與發(fā)展，在上述發(fā)電機(jī)-電動機(jī)組的基礎(chǔ)上，發(fā)展成為采用交磁電機(jī)擴(kuò)大機(jī)、磁放大器、可控離子變流器及晶閘管整流器等組成的自動化直流電力拖動系統(tǒng)。目前晶閘管等直流自動電力拖動系統(tǒng)已得到廣泛的應(yīng)用，自動化的直流電力拖動成套設(shè)備正在向大容量的方向發(fā)展，并做到集中控制、集中監(jiān)視。在自動化元件方面已有整套標(biāo)準(zhǔn)控制單元，控制裝置集成化小型化、微型化，做到結(jié)構(gòu)上組合安裝積木化；微型化自動化裝置可直接裝于電動機(jī)機(jī)座上，做到與電動機(jī)一體

15、化，節(jié)省專用的控制柜；設(shè)備可靠性高，維護(hù)簡便，許多設(shè)備都可做到鎖門運(yùn)行，不需監(jiān)視與維護(hù)。我國建國以來，電力拖動自動化技術(shù)的發(fā)展有很大成績，建立了一些有一定電力拖動自動化水平的工廠，成立了一批科研與設(shè)計機(jī)構(gòu)。但與國外相比，差距還比較大。目前正在急起直追，主攻成套，狠抓基礎(chǔ)，開展一些關(guān)鍵技術(shù)的研究。如電力拖動自動化成套技術(shù)，它應(yīng)用系統(tǒng)工程學(xué)理論與計算機(jī)對工業(yè)自動化系統(tǒng)以及成套設(shè)備的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行全面的分析研究，使系統(tǒng)各組成部分安全系統(tǒng)要求的最佳方式工作，達(dá)到全系統(tǒng)和整個整套設(shè)備綜合技術(shù)指標(biāo)最佳。隨著近代電力電子技術(shù)和計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展以及現(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，電力拖動正向著計算機(jī)控制的生產(chǎn)過程自動化

16、方向邁進(jìn)。在一些現(xiàn)代化工廠里，力求做到從原料進(jìn)廠到產(chǎn)品出廠都是自動化或半自動化的，而且達(dá)到高速、優(yōu)質(zhì)、高效率生產(chǎn)。1.3 課題研究內(nèi)容本文針對阻轉(zhuǎn)矩負(fù)載計算機(jī)速度調(diào)節(jié)拖動系統(tǒng)硬件部分，完成設(shè)計內(nèi)容如下：（1）畫出主電路以及控制電路圖；（2）實(shí)現(xiàn)電動機(jī)正向起動、提速、減速、停車的控制；（3）實(shí)現(xiàn)電動機(jī)反向起動、提速、減速、停車的控制；（4）硬件具有過壓保護(hù)、過熱保護(hù)、堵轉(zhuǎn)保護(hù)越限停車等設(shè)計。1.4 本文安排本論文共分4章。第1章概述，介紹阻轉(zhuǎn)矩負(fù)載計算機(jī)速度調(diào)節(jié)拖動系統(tǒng)的課題背景，電力拖動的發(fā)展現(xiàn)狀以及本課題的研究內(nèi)容；第2章描述了系統(tǒng)各種方案論證；第3章介紹了電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的硬件設(shè)計包括串行通信

17、、RS-232總線，與系統(tǒng)方案的可行性分析。第4章具體介紹了系統(tǒng)總體方案。2 系統(tǒng)總體方案論證2.1阻轉(zhuǎn)矩負(fù)載特性電動機(jī)在電力拖動系統(tǒng)中作直線運(yùn)動（如直線電動機(jī)）或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動時，由力學(xué)定律可知，必須遵循下列兩個基本的運(yùn)動方程式：1.直線運(yùn)動方程為： 式中 F拖動力；阻力；慣性力，2.旋轉(zhuǎn)運(yùn)動方程為： 式中 T電動機(jī)產(chǎn)生的拖動轉(zhuǎn)矩；阻轉(zhuǎn)矩；慣性轉(zhuǎn)矩。根據(jù)運(yùn)動方程式可知：(1)當(dāng)T=，=0，即電動機(jī)靜止或等速旋轉(zhuǎn)，電力拖動系統(tǒng)處于穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下。(2)當(dāng)T, 0,電力拖動系統(tǒng)處于加速狀態(tài)。(3)當(dāng)T, 時，如圖2-14電動機(jī)進(jìn)入回饋制動狀態(tài)。圖2-13異步電動機(jī)回饋制動的機(jī)械特性圖2-14位能負(fù)載帶

18、動異步電動機(jī)進(jìn)入回饋制動狀態(tài)綜上所述，當(dāng)轉(zhuǎn)速高于同步速時，電動機(jī)處于回饋制動運(yùn)行狀態(tài)?；仞佒苿訝顟B(tài)一般用于位能性負(fù)載下放，以獲得穩(wěn)定的下放速度，或異步電動機(jī)變極調(diào)速由少極數(shù)變?yōu)槎鄻O數(shù)時發(fā)生。（2）反接制動狀態(tài)實(shí)現(xiàn)反接制動可有轉(zhuǎn)速反向和定子兩相反接兩種方法1. 轉(zhuǎn)速反向的反接制動轉(zhuǎn)速反向的反接制動與直流電動機(jī)的電勢反接制動相似。異步電動機(jī)帶位能性負(fù)載，按正轉(zhuǎn)接線，轉(zhuǎn)子回路串入較大電阻，機(jī)械特性的最大轉(zhuǎn)矩點(diǎn)到了第IV象限。當(dāng)接通電源，電動機(jī)的起動轉(zhuǎn)矩的方向與重物產(chǎn)生的負(fù)載轉(zhuǎn)矩相反，而且，在重物的作用下，迫使電動機(jī)反的方向旋轉(zhuǎn)，并在重物下降的方向加速。此時轉(zhuǎn)差率，隨著的增加，、及均增大，直到轉(zhuǎn)矩增至

19、，轉(zhuǎn)速穩(wěn)定為，此時重物以等速下降，穩(wěn)定運(yùn)行點(diǎn)在第IV象限的點(diǎn)，如圖2-15所示，圖中機(jī)械特性在第IV象限的部分（用實(shí)線表示）即為異步電動機(jī)轉(zhuǎn)速反向的反接制動。圖2-15轉(zhuǎn)速反向的反接制動時的異步電動機(jī)特性這種制動與前述回饋制動一樣，可用于起重機(jī)的重物下放，這也屬于一種穩(wěn)定運(yùn)行狀態(tài)。2. 定子兩相反接的反接制動為了迅速停車或反向，可將定子兩項(xiàng)反接，工作點(diǎn)由A轉(zhuǎn)移到B，此時轉(zhuǎn)差率為圖2-16異步電動機(jī)定子兩相反接的電路圖與機(jī)械特性在兩相反接時，電動機(jī)的轉(zhuǎn)矩為-T，與負(fù)載轉(zhuǎn)矩共同作用下，電動機(jī)轉(zhuǎn)速很快下降，這相當(dāng)與圖2-16中機(jī)械特性的BC段。在轉(zhuǎn)速為零的C點(diǎn)，如不切斷電源，電動機(jī)即反向加速，進(jìn)入反

20、向的電動狀態(tài)（對應(yīng)特性CD段），加速到D點(diǎn)時，電動機(jī)將穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)了電動機(jī)的逆轉(zhuǎn)過程。定子兩相反接的反接制動就是指機(jī)械特性的BC段。（3）能耗制動狀態(tài)圖2-17異步電動機(jī)能耗制動的電路圖及機(jī)械特性異步電動機(jī)原在圖2-17所示的A點(diǎn)運(yùn)行，相應(yīng)于圖16電路圖中S1閉合，S2斷開。為了迅速停車，開關(guān)轉(zhuǎn)換，即當(dāng)S1 斷開，電動機(jī)脫離電網(wǎng)時，立即將S2 接通，則在定子兩相繞組中通入直流電流，在定子內(nèi)形成一固定磁場。當(dāng)轉(zhuǎn)子由于慣性而仍在旋轉(zhuǎn)時，其導(dǎo)體即切割該磁場，在轉(zhuǎn)子中產(chǎn)生感應(yīng)電動勢和轉(zhuǎn)子電流。根據(jù)左手定則，可以確定出轉(zhuǎn)矩方向與轉(zhuǎn)速方向相反，即為制動轉(zhuǎn)矩?？梢宰C明，能耗制動的機(jī)械特性與定子接三相交流電

21、源運(yùn)行時的機(jī)械特性很相似，是一條具有正、負(fù)最大值，過 點(diǎn)的曲線，如圖2-17中的曲線1、2和3。能耗制動的機(jī)械特性曲線在第II象限。如果以轉(zhuǎn)子不外串電阻，定子直流勵磁電流為某一定值時的曲線1為基準(zhǔn)，如果增大轉(zhuǎn)子回路所串電阻而直流勵磁電流不變時，最大轉(zhuǎn)矩不變，產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速增加，如圖2-17曲線3所示。如果轉(zhuǎn)子回路所串電阻不變而直流勵磁電流增大時，最大轉(zhuǎn)矩增大，產(chǎn)生最大轉(zhuǎn)矩的轉(zhuǎn)速不變，如圖2-17曲線2所示。在能耗制動時，改變轉(zhuǎn)子串聯(lián)電阻或定子直流勵磁電流的大小，均可調(diào)節(jié)制動轉(zhuǎn)矩的數(shù)值。由機(jī)械特性曲線的形狀可見，當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速下降為零時，其制動轉(zhuǎn)矩亦降為零，所以應(yīng)用能耗制動能使生產(chǎn)機(jī)械準(zhǔn)確停車

22、。綜上所述，本設(shè)計采用能耗制動能更好的達(dá)到停車的目的。3 電機(jī)調(diào)速系統(tǒng)硬件設(shè)計硬件各模塊電路的設(shè)計是該系統(tǒng)設(shè)計成功與否的基礎(chǔ)，只有在對硬件進(jìn)行了合理地設(shè)計后，才能在此基礎(chǔ)上來實(shí)現(xiàn)軟件的設(shè)計和最終實(shí)現(xiàn)的軟硬件聯(lián)調(diào)等過程。所以說，對硬件結(jié)構(gòu)的設(shè)計是設(shè)計該采集系統(tǒng)中不容忽視的一個環(huán)節(jié)。3.1單片機(jī)系統(tǒng)設(shè)計微控制器選用ATMEL公司的AT89S51。89C51是一種帶4K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROMFalsh 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)。89C2051是一種帶2K字節(jié)閃爍可編程可

23、擦除只讀存儲器的單片機(jī)。單片機(jī)的可擦除只讀存儲器可以反復(fù)擦除100次。該器件采用ATMEL高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的MCS-51指令集和輸出管腳相兼容。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的89C51是一種高效微控制器。89C單片機(jī)為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。圖3-1AT89C51引腳圖VCC：供電電壓。 GND：接地。 P0口：P0口為一個8位漏級開路雙向I/O口，每腳可吸收8TTL門電流。當(dāng)P1口的管腳第一次寫1時，被定義為高阻輸入。P0能夠用于外部程序數(shù)據(jù)存儲器，它可以被定義為數(shù)據(jù)/地址的第八位。在FIASH編程時，P0

24、 口作為原碼輸入口，當(dāng)FIASH進(jìn)行校驗(yàn)時，P0輸出原碼，此時P0外部必須被拉高。 P1口：P1口是一個內(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，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在FLASH編程和校驗(yàn)時，P1口作為第八位地址接收。 P2口：P2口為一個內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2口緩沖器可接收，輸出4個TTL門電流，當(dāng)P2口被寫“1”時，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，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

25、器或16位地址外部數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行存取時，P2口輸出地址的高八位。在給出地址“1”時，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢，當(dāng)對外部八位地址數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行讀寫時，P2口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。P2口在FLASH編程和校驗(yàn)時接收高八位地址信號和控制信號。 P3口：P3口管腳是8個帶內(nèi)部上拉電阻的雙向I/O口，可接收輸出4個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。 P3口也可作為AT89C51的一些特殊功能口，如下表所示： 口管腳 備選功能 P3.0 RXD（串行輸入口） P3.1 TXD（串行輸出口）

26、P3.2 /INT0（外部中斷0） P3.3 /INT1（外部中斷1） P3.4 T0（記時器0外部輸入） P3.5 T1（記時器1外部輸入） P3.6 /WR（外部數(shù)據(jù)存儲器寫選通） P3.7 /RD（外部數(shù)據(jù)存儲器讀選通） P3口同時為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號。 RST：復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時，要保持RST腳兩個機(jī)器周期的高電平時間。 ALE/PROG：當(dāng)訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定

27、時目的。然而要注意的是：每當(dāng)用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時， ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。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，置位無效。 /PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機(jī)器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。 /EA/VPP：當(dāng)/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當(dāng)/EA端保持高

28、電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。 XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。 XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。3.2串口電路設(shè)計RS-232C是美國電子工業(yè)協(xié)會正式公布的串口總線標(biāo)準(zhǔn)，也是目前最為常用的串行接口標(biāo)準(zhǔn)，用來實(shí)現(xiàn)計算機(jī)與計算機(jī)之間、計算機(jī)與外設(shè)之間的數(shù)據(jù)通訊。本接口與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)間就按照RS-232C總線標(biāo)準(zhǔn)，采用最簡單的應(yīng)用接法(即“發(fā)送數(shù)據(jù)”與“接收數(shù)據(jù)”交叉連接，信號地相接，其余信號不接)。但是為了使AT89S51的TTL串行接口與RS-232C正常通訊，還需要解決電平轉(zhuǎn)換問題.由于AT89S51是

29、使用+5V供電的，因此在進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換(TTL-RS232)芯片選擇時，我們采用單+5V供電的傳輸線驅(qū)動器，同時芯片內(nèi)部可將RS232端的輸出電平提升到-12V和+12V (-12V, +12V是為配合PC串口電平)。MAXIM公司的MAX232傳輸線驅(qū)動器便是為此設(shè)計的。MAXIM公司的RS-232驅(qū)動器品種超過100種，按照傳輸波特率分為4組。本設(shè)計中采用的是市場上常見的MAX232, MAX232芯片封裝為雙列直播16腳封裝，實(shí)現(xiàn)2路發(fā)送/接收，其參數(shù)如下：電源：+ 5V傳輸速率：120Kbps輸入/輸出：RS232端輸出8V輸入30V (最大)TTL端輸入邏輯高2V(最低)邏輯低0.8V

30、(最高)輸入電流5uATTL端輸出邏輯高0.2 V邏輯低0.4 V (最大)在實(shí)際硬件連線中，MAX232外圍需要四個電解電容，是內(nèi)部電源轉(zhuǎn)換所需電容。串口部分電路由一片MAX232和串口組成，繪制的串口電平轉(zhuǎn)換電路圖如圖3-2所示。圖3-2串口電平轉(zhuǎn)換電路圖3.3系統(tǒng)方案可行性分析在設(shè)計和開發(fā)任何一個控制系統(tǒng)之前，必須要考慮到該系統(tǒng)是否達(dá)到一定的工程性價比，并對該系統(tǒng)的可行性進(jìn)行分析，否則，研究和開發(fā)該系統(tǒng)將沒有絲毫意義。下面我們從技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)可行性方面來具體分析該多路測溫系統(tǒng)的可行性。技術(shù)可行性是保證系統(tǒng)的可實(shí)現(xiàn)性，盡管有些系統(tǒng)的方案在理論上是可行的，但在實(shí)際技術(shù)上是實(shí)現(xiàn)不了的。本設(shè)計

31、硬件電路簡單，易于制作，價格低廉，硬件的實(shí)現(xiàn)具有可行性。在本系統(tǒng)的開發(fā)工具部分中，MCS-51匯編語言作為一種簡單常用且功能強(qiáng)大的語言，能夠利用計算機(jī)與偉福仿真器進(jìn)行仿真，方便可行。一般PC機(jī)都配有RS232串口，因此，綜合硬件及軟件的以上特點(diǎn)，本次畢業(yè)設(shè)計的課題在技術(shù)上是可行的。3.4系統(tǒng)總體框架阻轉(zhuǎn)矩負(fù)載計算機(jī)速度調(diào)節(jié)拖動系統(tǒng)是由一臺計算機(jī)和一臺單片機(jī)構(gòu)成的測速模塊組成的測量系統(tǒng)。該系統(tǒng)大致可分為如下幾部分：上位機(jī)計算機(jī)、串口電平轉(zhuǎn)換、下位機(jī)單片機(jī)系統(tǒng)三部分組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)原理圖如圖3-3所示。測速發(fā)電機(jī)通過電平轉(zhuǎn)換器與計算機(jī)進(jìn)行通訊利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器將得到的速度值與系統(tǒng)給定值進(jìn)行比較通過控制器

32、和放大器最后利用繼電器控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速。速度給定程序速度求差程 序控 制 器放 大 器繼 電 器電 機(jī)測 速發(fā) 電 機(jī)模 數(shù)轉(zhuǎn) 換 器電 平轉(zhuǎn) 換 器圖3-3系統(tǒng)總體框架結(jié)論本設(shè)計以阻轉(zhuǎn)矩負(fù)載計算機(jī)速度調(diào)節(jié)拖動系統(tǒng)硬件設(shè)計為研究對象，通過轉(zhuǎn)子電路內(nèi)串聯(lián)對稱電阻的方法實(shí)現(xiàn)了對電動機(jī)提速減速的控制，采用能耗制動達(dá)到了準(zhǔn)確停車的目的。以單片機(jī)為核心在硬件的使用方面最大限度的使硬件結(jié)構(gòu)達(dá)到最簡，方便了軟件部分的設(shè)計并且使軟件功能實(shí)現(xiàn)最大化，最終實(shí)現(xiàn)了通過計算機(jī)來控制電動機(jī)的正轉(zhuǎn)反轉(zhuǎn)，提速、減速以及停車的控制。通過這段時間的系統(tǒng)開發(fā)和論文撰寫過程，通過查閱、研究大量的相關(guān)文獻(xiàn)，使我對電機(jī)拖動系統(tǒng)方面的理論

33、知識，包括對它的定義，特點(diǎn)，功能，技術(shù)等方面的研究都有了更深的了解。并且通過指導(dǎo)老師與負(fù)責(zé)軟件的同學(xué)的幫助最終實(shí)現(xiàn)了任務(wù)書所提出的要求。雖然由于時間有限和本人能力有限，這個系統(tǒng)還不夠完善，還有許多地方有待改進(jìn)。 這次畢業(yè)設(shè)計，對我來說是對大學(xué)四年的一次全面檢查，四年的理論學(xué)習(xí)，在畢業(yè)設(shè)計中得到實(shí)際上的應(yīng)用，對即將步入社會的我積累了經(jīng)驗(yàn)。參考文獻(xiàn)1 李江全, 張麗, 岑紅蕾. Visual Basic串口通信與測控應(yīng)用技術(shù)實(shí)戰(zhàn)詳解. 北京: 人民郵電出版社, 2007: 150-1552 李長林, 沙占友等. Visual Basic串口通信技術(shù)與典型實(shí)例. 北京: 清華大學(xué)出版社, 2006:

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