机械自动化课程设计-交流电动机SPWM调速系统设计

1、 i课程设计（论文）题 目 交流电动机SPWM调速系统设计 学 院：机电工程学院专业班级： 09 级机械工程及自动化专业 01班指导教师：张敏职称:副教授学生姓名：李壮学 号：40902010105 TOC o 1-5 h z 绪论 1 HYPERLINK l bookmark2 o Current Document 系统总方案设计思路 2 HYPERLINK l bookmark4 o Current Document 变频器的分类与选定 2变频器的分类 21.1.2变频器的选定 2 HYPERLINK l bookmark6 o Current Document 1.2系统原理框图 3 H

2、YPERLINK l bookmark8 o Current Document 主电路的设计与分析 4 HYPERLINK l bookmark10 o Current Document 主电路的工作原理 4 HYPERLINK l bookmark12 o Current Document 2.2三相异步电机工作的基本原理 42.2.1异步电机的等效电路 42.2.2异步电机变频调速理 6 HYPERLINK l bookmark26 o Current Document 控制电路的设计与分析 8 HYPERLINK l bookmark28 o Current Document SPWM技

3、术工作原理和 SPWM波芯片的选择 8SPWM调制技术简介 8SPWM波生成芯片特点和引脚功能 8SA4828芯片内部结构及工作原理 10 HYPERLINK l bookmark30 o Current Document 3.2保护电路 123.2.1过、欠压保护电路设计 1214322过流保护设计 TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark32 o Current Document 3.3 8051单片机简介 158051单片机特点 158051单片机的基本组成 158051单片机引脚功能 15 HYPERLINK l bookmark34 o Current D

4、ocument 3.4 光电测速及反馈 173.4.1光电测速及反馈电路设计 17 HYPERLINK l bookmark36 o Current Document 3.5驱动电路 19IR22381三相IGBT驱动电路概述 19IR22381三相IGBT驱动电路图 20 HYPERLINK l bookmark40 o Current Document 3.6显示装置 203.6.1数码管显示原理203.6.2数码管显示电路 223.7键盘输入 22 HYPERLINK l bookmark44 o Current Document 总结 23参考文献 24 变频调速技术的基本原理是根据电

5、动机转速与工作电源输入频率成正比的 关系：n=60 f （1-s）/p（式中n、f、s、p分别表示转速、输入频率、电机转差率、 电机磁极对数），通过改变电动机工作电源频率达到改变电动机转速的目的。变频调速技术是一种以改变交流电动机的供电频率来达到交流电动机调速 的目的的技术。目前，无论是哪种机械调速都是通过电机来实现的。从大的范 围来分，电机有直流电机和交流电机。由于直流电机调速容易实现，性能好， 因此过去生产机械的调速多用直流电动机。但直流机固有的缺点：由于采用直 流电源，它的滑环和碳刷要经常拆换，固费时费工，成本高，给人带来太大的 麻烦。因此人们希望，让简单可靠廉价的笼式交流电动机也像直流

6、电动机那样 调速。这样就出现了定子调速、变极调速、滑差调速、转子串电阻调速、串级 极速等交流调速方式。当然也出现了滑差电机、绕线式电机、同步式交流电 机。随着电力电子技术、微电子技术和信息技术的发展，出现了变频调速技 术，它一出现就以优异的性能逐步取代其它交流电机调速方式，乃至直流电机 调速，而成为电气传动的中枢。所谓变频调速就是利用电力电子器件（如功率晶体管GTR、绝缘栅双极型晶体管IGBT）将50Hz的市电变换为用户所要求的交流电或其他电源。它分 为直接变频（又称交-交变频），即把市电直接变成比它频率低的交流电，大 量用在大功率的交流调速中；间接变频（又称交一直一交变频），即先将市电 整流

7、成直流，再变换成要求频率的交流。本设计所设计的题目属于间接变频调速技术。它主要包括整流部分、逆变 部分、控制部分、速度检测及反馈部分、保护部分等。其中逆变环节为三相 SPWM逆变方式。系统总设计方案思路1.1变频器的分类及选定1.1.1变频器的分类交-直-交变频器就是把工频交流电先通过整流器整成直流，然后再通过 逆变器，把直流逆变成为可调的交流电。根据交-直-交变压器的中间滤波环 节是采用电容性原件或电感性元件，可以将交-直-交变频器分为电压型变频 器和电流型变频器两大类。两类变频器的区别在于中间直流环节采用不同的滤 波元件。交-直-交电压型变频器在交一直一交变频器装置中，当中间环节采用大电容

8、滤波时，直流电压波 比较平直，在理想情况下是一个内阻抗为零的恒压源，输出交流电压时矩形或 阶梯波，这类变频装置叫做电压变频器。一般的交-直-交变压变频装置虽然没有滤波电容，但供电电源的低阻抗 使它具有电压源的性质，它也属于电压型变频器。交-直-交电流型变频器当交一直一交变压变频器装置中间的直流环节采用大电感滤波时，直流电 流波形比较平直，因而电源内阻抗很大，对负载来说基本上是一个恒流源，输 出交流电流是矩形或阶梯波，这类变频器装置叫做电流型变频器。有的交-直-交变压变频器装置用电抗器将输出电流强制变成矩形波或阶 梯波，具有电流源的性质，它也是电流型变频器。1.1.2变频器的选定由于电压型变频器

9、是作为电压源向交流电动机提供交流电功率，所以其主 要优点是运行几乎不受负载的功率因数或换流的影响，它主要适用于中、小容 量的交流传功系统。与之相比，电流型变频器施加于负载上的电流值稳定不 变，其特性类似于电流源，它主要适用于大容量的电动机传动系统以及大容量 风机、泵类节能调速中。本次设计选用交-直-交变频器，采用电压型变频器。1.2系统原理框图本次设计的交-直-交变频调速系统由以下几部分组成，如图1-1所示:图1-1 系统原理框图供电电源：电源部分因变频器输出功率的大小不同而异，小功率的多用单 相220V，中、大功率的采用三相380V电源。整流电路：整流部分将交流电变为脉动的直流电，必须加以滤

10、波。逆变电路：逆变部分将直流电你变成我们需要的交流电。在设计时采用三 相桥逆变，开关器件选用全控型开关管IGBT。控制电路：采用8051单片机和SPWM波生成芯片，控制电路的主要功能 是接受各种设定信息和指令，根据这些设定信息和指令形成驱动逆变器的工作 信号，这些信号通过光电隔离后去驱动开关管的关断。光电测速及反馈电路：采用8253单片机与绝对式光电编码盘，光电测速后 将信息经整形电路（如4为循环码转换电路）传递给8253单片机，在间接将反 馈信息传递给控制系统。主电路的设计与分析2.1主电路的工作原理变频调速实质上是向交流异步电动机提供一个频率可控的电源。能实现这 一功能的装置成为变频器。变

11、频器由两部分组成：主电路和控制电路，其中主 电路通常采用交-直-交方式，即先将交流电转变成直流电（整流、滤波）， 再将直流电转变成频率可调的矩形交流电（逆变）。主电路原理图如图2-1所示：图2-1电压型交一直一交变频调速主电路02.2三相异步电机工作的基本原理2.2.1异步电机的等效电路异步电动机的转子能量是通过电磁感应而得来的。定子和转子之间在电路 上没有任何联系，其电路可用图2.1来表示3。认丘】（？氐为I I ith图2-1异步电动机的定、转子图图2-1中：错误！未找到引用源定子的相电压;错误！未找到引用源。一一定子的相电流；错误！未找到引用源。一一定子每相绕组的电阻和漏抗；E2S、I2

12、S、X2S分别是转子电路产生的电动势、电流、漏电抗；错误！未找到引用源。 一一每相定子绕组反电动势，它是定子绕组切割旋 转磁场而产生的。其有效值可计算如下：E1 =4.44fiNiKNi：JmEl 气隙磁通在定子每相中感应电动势有效值；fl 定子频率；Nl 定子每相绕组中串联匝数；KN1基波绕组系数；：m 极气隙磁通。由电动机的基础知识可知：转子回路的频率fsf1，与转差率成正比，所以转子回路中的各电量也都与转差率成正比。为了方便定量分析定、转子之间的各种数量关系，应将定子、转子放在一 个电路中。由于定子、转子回路的频率、绕组、匝数不同，故必须进行折算。 根据电机学原理，在下列假定条件下：忽略

13、空间和时间谐波，各绕组的自感和互感都是线性的；忽略磁饱和；忽略铁损。可以得到电动机的T形等效电路图，由于交流异步电动机三相对称，所以现 只取A相进行计算分析。A相的T形等效电路如图2-2所示。图2-2 电动机的T形等效电路图图2-2中:rm 励磁电阻，是表征异步电动机铁心损耗的等效电阻；X.m励磁电抗，是表征铁心磁化能力的一个参数；【0励磁电流；Rl机械负载的等效电阻，在 R =, r2在Rl上消耗的功率就相当 s于异步电动机输出的机械功率；I2、E；、X；等参数经过折算后的转子参数。2.2.2异步电机变频调速原理交流异步电动机是电气传动中使用最为广泛的电动机类型。根据统计，我 国异步电动机的

14、使用容量约占拖动总容量的八成以上，因此了解异步电动机的 调速原理十分重要。交流异步电动机是电气传动中使用最为广泛的电动机类型。根据统计，我 国异步电动机的使用容量约占拖动总容量的八成以上，因此了解异步电动机的 调速原理十分重要。交流调速是通过改变电定子绕组的供电的频率来达到调速的目的的，但定 子绕组上接入三相交流电时，定子与转子之间的空气隙内产生一个旋转的磁 场，它与转子绕组产生感应电动势，出现感应电流，此电流与旋转磁场相互作 用，产生电磁转矩。使电动机转起来。电机磁场转速称为同步转速，用n0表示：60 fPf为三相交流电源频率，一般是 50Hz; p为磁极对数。当p=1是，n=3000r /

15、min； p =2 时，n0=1500r/min。因此磁极对数p越多，转速n。就越慢，转子的实际转速 n比磁场的同步转速 n。要慢一点，所以称为异步电动机，这个差别用转差率s表示：100%错误！未找到引用源no在加上电源转子尚未转动瞬间，n=0,这时s=1 ;启动后的极端情况n=n，则s=0，即s在01之间变化，一般异步电动机在额定负载下的s=1%- 6%= n(1-s)60f(1-s)p对于成品电机，其极对数 p已经确定，转差率s的变化不大，则电机的转 速n与电源频率f成正比，因此改变输入电源的频率就可以改变电机的同步转速，进而达到异步电机调速的目的。2.3变频调速的控制方式及选定2.3.1

16、比恒定控制V f比恒定控制是异步电动机变频调速中最基本的控制方式。它是在改变变 频器输出电压频率的同时改变输出电压的幅值，以维护电机磁通基本恒定，从 而在较宽的调速范围内，使电动机的效率、功率因数不下降。V f控制是目前通用变频器中广泛采用的控制方式。三相交流异步电动机在工作过程中铁心磁通接近饱和状态，从而使铁心材 料得到充分的利用。在变频调速的过程中，当电动机电源的频率发生变化时， 电动机的阻抗将随之变化，从而引起励磁电流的变化，使电动机出现励磁不足 或励磁过强。在励磁不足时电动机的输出转矩将降低，而励磁过强时又会使铁 心中的磁通处于饱和状态，是电动机中流过很大的励磁电流，增加电动机的功 率

17、损耗，降低电动机的效率和功率因数。因此在改变频率进行调速时，必须采 取措施保持磁通恒定为额定值。由电机理论知道，电机定子的感应电势有效值是：巳=4.44NiKni m则九巳4.44 fiKNiNi另外，电机的电磁转矩为：-e = CTm 2C0S 2其中CT 与电动机有关的常数;Cos 2 转子每相电路功率因数;：J 2 转子电压与电流的相位差;一 e 电机的电磁转矩。若Ei不变，当定子电源频率fi增加，将引起气隙磁通m减小；而由式可 知，叮m减小又引起电动机电磁转矩 e减小，这就出现了频率增加，而负载能 力下降的情况。在Ei不变时，而定子电源频率fi减小，又将引起叮J增加，m 增加将导致磁路

18、饱和，励磁电流升高，从而导致电动机发热，严重时会因绕组 过热而损坏电动机。由以上情况可知：变频调速时，必须使气隙磁通不变。因 此，在调节频率的同时，必须对定子电压进行协调控制，但控制方式随运行频 率在基频以下和基频以上而不同。控制电路的设计与分析SPWM技术工作原理和SPW波芯片的选择SPWM调制技术简介脉宽调制（PWM）技术是利用全控型电力电子器件的导通和关断把直流电 压变成一定形状的电压脉冲序列，实现变压、变频控制并消除谐波的技术。根据电机学原理，交流异步电动机变频调速时，如果按照频率与定子端电 压之比为定值的方式进行控制，则机械特性的硬度变化较小，所以在变频的同 时，也要相应改变定子的端

19、电压。若采用等脉宽PWM调制技术实现变频与变压，由于输出矩形波中含有较严重的高次谐波，会危害电动机的正常运行。为 减小输出信号中的谐波分量，一种有效的途径是将等脉宽的矩形波变成信号宽 度按正弦规律变化的正弦脉宽调制波，即 SPWM调制波。脉宽调制指的是通过对一系列脉冲的宽度进行调制，来等效地获得所需要 的波形（含形状和幅值）。在进行脉宽调制时，使脉冲序列的占空比按照正弦 规律变化。当正弦值为最大值时，脉冲的宽度也最大，而脉冲间的间隔最小； 当正弦值较小时，脉冲的宽度也小，而脉冲间的间隔则较大，那么这样的电压 脉冲系列就可以使负载电流中的高次谐波成分大为减小，这种调制方式称为正 弦波脉宽调制。产

20、生SPWM信号的方法是用一组等腰三角波（称为载波）与一个正弦波（称为调制波）进行比较，如下图所示，两波形的交点作为逆变开关管的开通 与管段时间。当调制波的幅值大于载波的幅值时，开关器件导通，当调制波的 幅值小于载波幅值时，开关器件关断。虽然正弦脉宽调制波与等脉宽 PWM信号相比，谐波成分大大减小，但它 毕竟不是正弦波，提高载波（三角波）的频率，是减小SPWM调制波中谐波分量的有效方法。而载波频率的提高，受到逆变开关管最高工作频率的限制。第 三代绝缘栅双极型晶体管IGBT的工作效率可达30Hz,用IGBT作为逆变开关 管，载波频率可以大幅提高，从而使正弦脉宽调制波更接近正弦波。可由模拟 电路分别

21、产生等腰三角波与正弦波，并进入电压比较器，输出即为SPWM调制波。3.1.2 SPWM波生成芯片特点和引脚功能SA4828的特点全数字控制，兼容In tel等多系列单片机，输入调制波频率范围04kHz，16位调速分辩率，载波频率最高可达 24kHz,内部ROM固化3种可选波 形，最小脉宽和延时时间可调，可单独调整各相输出以适应不平衡负载，具备 看门狗定时器功能等。SA4828引脚功能SA4828采用28脚封装。下图给出了其引脚排列示意图和原理框图AD3AD2AD4ADIAD5ADOAD6VDDAD7MUSWRFSRDZPPRALEWSSRESETRPHTCLKSET TRIPC5YPHTTRI

22、PBPHTRPHBYPHBBPHS2877 丑2423222?20191S1S图3-1 SA4828引脚排列示意图各引脚的功能说明如下：输入类管脚说明AD0-AD7 8位地址与数据复用总线。SET TRIP:通过该引脚，可以快速关断全部 SPWM信号输出，高电平有效。RESET :复位端，低电平有效。CLK时钟信号输入端。MUX :总线选择端。当 MUX为高电平时，使用地址 和数据共用的总线， 这时，地址/数据管脚RS不用；当MUX为低电平时，使用地址和数据分开的总 线，这时，地址锁存器 ALE接低电平，RS引脚要与一条地址线相连，来区分输 入的字节是地址（低电平），还是数据（高电平），通常先

23、地址后数据。CS :片选输入，该控制线可使 SA8282与其他外围接口芯片共享同一组总 线，低电平有效。WR、RD ： Intel（Motorola） 总线控制 write、read 信号。ALE地址锁存允许。VDD供电电源正端（+5V）。Vss:供电电源负端（0V）输出类管脚说明RPHB YPHB BPHB这些引脚通过驱动电路控制逆变桥的R、Y、B相的下臂开关管。RPHT YPHT BPHT这些引脚通过驱动电路控制逆变桥的R、Y、B相的上臂开关管。以上引脚都是标准TTL输出，每一个输出都有12mA勺驱动能力，可以直接 驱动光耦。TRIP :输出封锁状态指示，低电平表示禁止输出ZPPR零相位脉

24、冲输出端Wss波形采样同步端口RS寄存器选择端。3.1.3 SA4828内部结构及工作原理SA4828为28引脚的DIP或SOIC封装的控制芯片，内部具有总线控制及译 码电路，有多种寄存器和相控逻辑电路。外部时钟输入经分频器分成设定的频 率，并生成三角形载波，三角载波与所选定的片内三种调制波形进行比较，自 动生成SPW输出脉冲，然后通过脉冲删除电路删除窄脉冲（如图 3-2）图3-2脉冲序列中的窄脉宽因为这种脉冲不起任何作用，只会增加开关管的损耗。通过脉冲延迟电路 生成死区，从而保证桥上的管子不会在状态转换期间导通短路。看门狗定时器 用来防止程序跑飞，当条件满足时快速封锁输出。SA4828内部结

25、构原理框图如图3-3所示。SA4828的设置是通过单片机接口将数据送入 SA4828芯片内的两个寄存器 （初始化寄存器和控制寄存器）来实现的。初始化寄存器用于设定与交流电动机 有关的基本参数，这些参数要在 PWM俞出端允许输出前设定，系统工作以后不 允许改变。控制寄存器是在工作过程中控制输出脉宽调制波的状态，从而进一 步控制交流电动机的运行状态，通常在工作时，该寄存器的内容常被改写，以 实现实时对交流电动机的速度进行控制。参数的设定是通过8个暂存器R0、R,、R、R3、R4、R5、R4、R15来传 送的。其中R14和R15是两个虚拟的寄存器，实际上并不存在。初始化参数要先 写入RoR5，然后通

26、过对R4的写操作将参数送入初始化寄存器，再将控制参 数写入RoR5，并通过对R15的写操作将参数送入控制寄存器。SA4828各控制寄存器的地址见表3-1所列。表3-1各寄存器地址寄存器AD3AD2AD1AD0地址R0000000 HR1000101 HR2001002 HR3001103 HR4010004 HR5010105 HR1411100E HR1511110F H3.2保护电路保护电路的主要功能是对检测电路得到的各种信号进行运算处理，以判断 变频器本身或系统是否出现异常。当检测到异常时，进行各种必要的处理12 03.2.1过、欠压保护电路设计过压、欠压保护是针对电源异常、主回路电压超

27、过或低于一定数值时考虑的。通用变频器输入电源电压允许波动的范围一般是额定输入电压的士10%通常情况下，主回路直流环节的电压与输入电压保持固定关系。当输入电源电 压过高，将使直流侧电压过高。过高的直流电压对IGBT的安全构成威胁，很可能超过IGBT的最大耐压值而将其击穿，造成永久性损坏。当输入电压过低时， 虽不会对主回路元件构成直接威胁，但太低的输入电压很可能使控制回路工作 不正常，而使系统紊乱，导致 SA4828输出错误的触发脉冲，造成主回路直通短 路而烧坏IGBTo而且较低的输入电压也使系统的抗干扰能力下降。因此有必要 对系统的电压进行保护。图4.5为本文介绍的变频器过压保护电路。图3-4过

28、电压保护电路它直接对直流侧电压进行检测。其中电压信号的取样是通过电阻R1和R2分压得到的，电容G起滤波抗干扰作用，防止电路误动作。过压设定值从电位器 W上取出。运放UrA接成比较器的形式。当取样电压高于设定值时 （异常情况 下），比较器输出高电平，光耦器件导通，输出低电平保护信号。其中电阻R5是正反馈电阻，它的接入使正反馈有一定回差，防止取样信号在给定点附近波 动时比较器抖动，这里将过压保护的动作值整定为额定输入电压的110%欠压产生的原因有两种：一是输入的交流电压长时间低于标准规定的数 值。另一种是瞬时停电或瞬时电压降低。欠电压导致逆变器开关器件驱动功率 不足而烧坏开关器件。一般欠压信号从直

29、流端取样，这样既能在欠电压，过电 压时检测出信号进行保护，又不会因为短时间因为在欠电压，过电压并未构成 危险时而保护误动作。欠压保护电路的原理与过压保护电路类似。其电压取样与过压取样相同， 欠压设定值由W2上取出。运放U-B接成比较器的形式。当取样电压高于设定 值时（正常情况下），比较器输出高电平，光耦器件不导通，输出高电平。当取 样电压低于设定值时（欠压情况下），比较器输出低电平，光耦器件导通，输出低电平保护信号。其电路下图所示U5V。动作值整定为输入电压的85%4E1IDM2T14C1自馆断惜号R11W2Uli E图3-5欠压保护电路本系统的故障自诊断是指在系统运行前，变频器本身可以对过载

30、、过压、 欠压保护电路进行诊断，检测其保护电路是否正常。因此故障自诊断功能就是 由单片机控制发出各种等效故障信号，检测对应的保护电路是否动作，若动作 则说明保护电路正常，反之说明保护电路本身有故障，应停机对保护电路进行 检查，直到显示器显示正常为止。故障自诊断电路工作过程如下：单片机控制 HS0.2发出一高电平，经非门 整形后输出低电平，光耦器件导通，有电流流过三极管的基极，三极管导通输出低电平，输出的低电平自诊断信号分别送至过压、欠压保护电路。因SA4828的SET TRIP端为高电平有效,所以应加上一个反相器,使其反相后输出高电平。 以下的过流信号也是如此.故障自诊断电路如图3-6所示13

31、:322过流保护设计变频器在诸如直流短路、桥臂短路、输出短路、对地短路等情况下，电流变化非常迅速，元件将承受极大的电压和电流，而IGBT器件的内部结构决定了它在足够大的电流下会出现锁定现象，造成管子失控无法关断，以至烧坏，所 以过流之前必须使IGBT关断以切断电流，虽然在IGBT的驱动模块EXB840中已 经有过流保护，但考虑到过大时IGBT还未来得及关断已经发生锁定现象 的可能性，必须采取辅助断流措施。这里采用瑞士LEM公司生产的霍尔效应磁场补偿式电流传感器来进行电流的检测。在此传感器的输出端串电阻R,贝U R上的压降反应了被测的电流。过流发生时，R上的压降大于过流保护动作整定值，比较器LE

32、M324输出低电平去封锁IGBT的驱动电路的输入信号，即可使桥 臂上的所有IGBT处于截止状态实现过流保护的功能。过流保护的电路示意图如 3-7图所示：3.3 8051单片机简介3.3.1 8051单片机特点8051单片机可分为无ROM型和ROM型两种;无ROM型的芯片，必须外接 EPROM才能应用（典型芯片为 8031）;ROM型芯片又分为 EPROM型（典型 芯片为8751）、FLASH型（典型芯片为89C51）、掩膜ROM型（芯片 8051 ）、一次性可编程 ROM（ One Time Programming简称 OTP）的芯片（芯 片为 97C51）。3.3.2 8051单片机的基本组

33、成一个8051单片机包含下列部件：一个8位微处理器CPU ;片内数据存储器 RAM和特殊功能寄存器SFR；片内程序存储器ROM ;两个定时/计数器T0、 T1，可用作定时器，也可用以对外部脉冲进行计数；四个8位可编程的并行I/O端口，每个端口既可作输入，也可作输出；一个串行端口，用于数据的串行 通信；中断控制系统；内部时钟电路。8051单片机的基本组成框图如图3-8所示：图3-8 8051 单片机的基本组成3.3.3 8051单片机引脚功能8051单片机芯片如图3-5所示:九匚140Pi.i 匚39P口匚338437儿匚536P匚635Pi*匚734iQ8031P】-匚&$05133RST V

34、PD 匚9那132RXDF” 匚1031TXD P31 匚1130匚1229阿环匚1328T0P3,匚1427Tl% P1526WRF强匚1625RDP灯匚1724XTAL2 P1823XTAL!匚19Vss 匚20210.7EA VppALE PROG二|P$EK二% 二|P5 二 PPM二P】.l 二|P：Q图3-9 8051 单片机引脚nnnnnrmn引脚功能说明：电源引脚Vcc和VssVcc :电源端，接+ 5VoVss :接地端。时钟电路引脚XTAL1和XTAL2XTAL1 :接外部晶振和微调电容的一端，在片内它是振荡器倒相放大器 的输入，若使用外部TTL时钟时，该引脚必须接地。XT

35、AL2 :接外部晶振和微调电容的另一端，在片内它是振荡器倒相放大器 的输出，若使用外部TTL时钟时，该引脚为外部时钟的输入端。地址锁存允许ALE系统扩展时，ALE用于控制地址锁存器锁存 P0 口输出的低8位地址，从 而实现数据与低位地址的复用。外部程序存储器读选通信号PSENPSEN是外部程序存储器的读选通信号，低电平有效。程序存储器地址允许输入端EA /VPP当EA为高电平时，CPU执行片内程序存储器指令，但当 PC中的值超过 0FFFH时，将自动转向执行片外程序存储器指令。当 EA为低电平时，CPU只 执行片外程序存储器指令。复位信号RST该信号高电平有效，在输入端保持两个机器周期的高电平

36、后，就可以完成 复位操作。输入/输出端口引脚P0, P1，P2和P3P0 口（ P0.0P0.7）:该端口为漏极开路的 8位准双向口，它为外部低 8 位地址线和8位数据线复用端口，驱动能力为 8个LSTTL负载。P1 口（ P1.0P1.7）:它是一个内部带上拉电阻的 8位准双向I/O 口，P1 口的驱动能力为4个LSTTL负载。P2 口（ P2.0P2.7）:它为一个内部带上拉电阻的 8位准双向I/O 口，P2 口的驱动能力也为4个LSTTL负载。在访问外部程序存储器时，作为高 8位地 址线。P3 口（ P3.0P3.7）:为内部带上拉电阻的 8位准双向I/O 口，P3 口除了 作为一般的I

37、/O 口使用之外，每个引脚都具有第二功能（如表3-4所示）。表3-2 P3 口的第二功能位线引脚第二功能P3.010RXD （串行输入口）P3.111TXD （串行输出口）P3.212INT0 （外部中断0）P3.313INT1 （外部中断1）P3.414T0 （定时器0的计数输入）P3.515T1 （定时器1的计数输入）P3.616WR （外部数据存储器写脉 冲）P3.717RD （外部数据存储器读脉 冲）3.4光电测速及反馈3.4.1光电测速及反馈电路设计单片机与绝对式光电编码盘接口电路如图 3-10所示:51单片用绝对式光Hl编码盘图3-10绝对式光电编码盘与单片机接口软件法单片机与绝对

38、式光电编码盘的硬件接口电路如图 3-8所示，编码盘经过整 形的输出信号直接接到单片机的 P0 口。以下子程序是将4位循环码转换成二进 制码。程序输入参数：20H。占用资源：A，C，20H。R to B: MOV20H,P0;读4位循环码ANL20H,#0FH;屏蔽咼4位CLRA；A清0MOVC,03H;20H的第3位送CMOVAcc.2, C；送ACC第2位XRL20H,A;异或，求B2CLRAMOVC,02H;20H的第2位送CMOVACC.1, C；送ACC第1位XRL20H,A;异或，求B1CLRAMOVC,01H;20H的第1位送CMOVAcc.0, C；送ACC第0位XRL20H,A

39、;异或，求B0RET硬件法除了采用软件法将循环码转换为二进制码外，还可以通过异或门硬件电路 进行转换，图3-11给出了 4位循环码硬件转换实现电路的例子。I灯片Mlj M3.5 驱动电路驱动电路的作用为逆变器中的逆变电路换流器提供驱动信号。主电路逆变 电路设计中采用的电力电子器件是IGBT，故称为门极驱动电路。3.5.1 IR22381 三相IGBT驱动电路概述IR22381Q和IR21381Q是三相高压电IGBT驱动器，适合交流电动机驱动应用。其所集成的去饱和逻辑将提供所有的过电流保护模式，包括接地故障保 护。去饱和的床啊输入与主动偏置功能用以抑制噪声，一旦过电流发生软关断 将有效启动保护，

40、从而关闭所有六相输入，并且为用用户提供了一个关断输入 端来实现关断功能，该DT引脚允许外接电阻来调整死区。全部的输出驱动器 都有独立的开启/关断引脚，并用两级的驱动输出达到预期的IGBT的di/dt切换值。电压反馈提供准确的伏秒测量。IR22381 三相IGBT驱动电路图15VDC bTo controller4HVCCVB1,2,3DSH1,2,3LIN1,2,3HIN1,2,3FAULTHOP1,2,3BRINHOQ1,2,3SDHON1,2,3VFH1,2,3VFL1,2,3VS1,2,3DSBDSL1,2,3LOP1,2,3BRLOQ1,2,3DTLON1,2,3VSSCOMIRR22

41、381QPBFZ图3-12 IR22381 三相IGBT驱动电路图3.6 显示装置3.6.1数码管显示原理我们最常用的是七段式和八段式 LED数码管，八段比七段多了一个小数点，其他的基本相同。所谓的八段就是指数码管里有八个小LED发光二极管，通过控制不同的LED的亮灭来显示出不同的字形。数码管又分为共阴极和共阳 极两种类型，其实共阴极就是将八个 LED的阴极连在一起，让其接地，这样给 任何一个LED的另一端高电平，它便能点亮。而共阳极就是将八个LED的阳极连在一起。其原理图如图3-13所示。WWWW-W-WK1-M-5V图3-13数码管原理图其中引脚图的两个COM端连在一起，是公共端，共阴数码管要将其接 地，共阳数码管将其接正5伏电源。一个八段数码管称为一位，多个数码管并 列在一