其他資料：機(jī)電一體化綜合課程設(shè)計(jì)-機(jī)電一體化專科畢業(yè)論文

機(jī)電一體化綜合課程設(shè)計(jì)____機(jī)電一體化?？飘厴I(yè)論文【值得一看】課程設(shè)計(jì)說明書課程設(shè)計(jì)名稱：機(jī)電一體化綜合課程設(shè)計(jì)題目：機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)學(xué)生姓名：熊宇專業(yè)：機(jī)電一體化學(xué)號(hào)：202142400217指導(dǎo)教師：日期：2021/11/3_x000C_機(jī)電一體化綜合課程設(shè)計(jì)摘要：本設(shè)計(jì)是完成一兩坐標(biāo)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)開工作臺(tái)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；完成交流電機(jī)啟停的電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其硬件局部共包括鍵盤操作、單片機(jī)控制、輸入電路、控制電路、顯示電路等五個(gè)主要組成局部。設(shè)計(jì)的總體思路是準(zhǔn)確平安的對(duì)工作臺(tái)和電機(jī)進(jìn)行控制。位置信號(hào)和按鍵信息通過傳輸線傳送給單片機(jī)和鍵盤接口芯片，數(shù)據(jù)經(jīng)過處理，將按鍵信息串行方式傳送給單片機(jī)，單片機(jī)通過相應(yīng)的程序，向控制回路發(fā)送控制信號(hào)，進(jìn)而控制工作臺(tái)的動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)硬件設(shè)備的控制。關(guān)鍵詞：鍵盤操作，單片機(jī)控制，數(shù)碼管顯示。1前言機(jī)電一體化是以機(jī)械技術(shù)和電子技術(shù)為主題，多門技術(shù)學(xué)科相互滲透、相互結(jié)合的產(chǎn)物，是正在開展和逐漸完善的一門新興的邊緣學(xué)科。機(jī)電一體化使機(jī)械工業(yè)的技術(shù)結(jié)構(gòu)、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、功能與構(gòu)成、生產(chǎn)方式及管理體系發(fā)生了巨大變化，使工業(yè)生產(chǎn)由“機(jī)械電氣化〞邁入了以“機(jī)電一體化〞為特征的開展階段。本設(shè)計(jì)中提到的微機(jī)數(shù)控機(jī)床是利用單板或單片微機(jī)對(duì)機(jī)床運(yùn)動(dòng)軌跡進(jìn)行數(shù)控及對(duì)機(jī)床輔助功能動(dòng)作進(jìn)行程序控制的一種自動(dòng)化機(jī)械加工設(shè)備。采用微機(jī)數(shù)控機(jī)床進(jìn)行機(jī)械加工的最大優(yōu)點(diǎn)是能夠有效地提高中、小批零件的加工生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量。此外，由于微型計(jì)算機(jī)具有價(jià)格低、體積小、性能可靠和使用靈活等特點(diǎn)，微機(jī)數(shù)控機(jī)床的一次性投資比全功能數(shù)控機(jī)床節(jié)省得多，且又便于一般工人掌握操作和維修。因此將專用機(jī)床設(shè)計(jì)成微機(jī)數(shù)控機(jī)床已成為機(jī)床設(shè)計(jì)的開展方向之一。本設(shè)計(jì)中用到的步進(jìn)電機(jī)是一種將數(shù)字信號(hào)直接轉(zhuǎn)換成角位移或線位移的控制驅(qū)動(dòng)元件，具有快速起動(dòng)和停止的特點(diǎn)。其驅(qū)動(dòng)速度和指令脈沖能嚴(yán)格同步，具有較高的重復(fù)定位精度，并能實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)和平滑速度調(diào)節(jié)。它的運(yùn)行速度和步距不受電源電壓波動(dòng)及負(fù)載的影響，因而被廣泛應(yīng)用于數(shù)模轉(zhuǎn)換、速度控制和位置控制系統(tǒng)。本設(shè)計(jì)完成了如下要求：〔1〕單片機(jī)控制系統(tǒng)電路原理圖的設(shè)計(jì)〔2〕控制系統(tǒng)電路印制版的繪制〔3〕利用單片機(jī)編程實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)系統(tǒng)的手動(dòng)、自動(dòng)和回位等運(yùn)動(dòng)〔4〕實(shí)現(xiàn)兩坐標(biāo)工作臺(tái)極限移動(dòng)的保護(hù)及顯示、報(bào)警〔5〕設(shè)計(jì)交流電機(jī)的點(diǎn)動(dòng)、正反轉(zhuǎn)控制和星-三角形啟動(dòng)的電氣控制原理圖〔6〕電氣控制電路有相應(yīng)的保護(hù)電路〔過載、過壓、欠壓等〕〔7〕熟悉機(jī)電系統(tǒng)常用元器件〔PLC、交流電機(jī)、直流電機(jī)、步進(jìn)電機(jī)〕此次“機(jī)電一體化課程設(shè)計(jì)〞主要簡單設(shè)計(jì)出數(shù)控機(jī)床系統(tǒng)，其實(shí)離實(shí)際真正工業(yè)用數(shù)控機(jī)床還有很大的距離。經(jīng)過小組討論，擬設(shè)計(jì)兩坐標(biāo)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)開工作臺(tái)控制系統(tǒng)和交流電機(jī)啟停的電器控制系統(tǒng)，單元模塊包括：單片機(jī)控制電路，鍵盤接口電路，鍵盤電路，顯示電路，輸入電路，控制電路，PC接口電路等。由于時(shí)間倉促和自己知識(shí)水平有限，在設(shè)計(jì)中難免會(huì)有些許瑕疵，懇請(qǐng)老師指正。_x000C_2總體方案設(shè)計(jì)2.1總體分析本次設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的是一兩座標(biāo)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)運(yùn)開工作臺(tái)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)采用單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，單片機(jī)的包括鍵盤與顯示的控制、與PC機(jī)的串口通訊、以及電機(jī)輸入輸入輸出信號(hào)的控制。電機(jī)的輸入信號(hào)包含報(bào)警監(jiān)測(cè)，在機(jī)床邊緣運(yùn)用一個(gè)接近開關(guān)即可實(shí)現(xiàn)此目的。2.2方案框圖單片機(jī)作為控制的核心，一方面對(duì)機(jī)床的運(yùn)動(dòng)方向和位移量進(jìn)行控制，另外還將與鍵盤對(duì)應(yīng)的位移信息顯示在LED上，并實(shí)現(xiàn)與PC機(jī)的通信以及對(duì)報(bào)警的處理。圖2.1總體方案設(shè)計(jì)圖_x000C_3單元模塊設(shè)計(jì)3.1鍵盤與顯示模塊3.1.1模塊工作原理本單元模塊電路的功能是通過對(duì)單片機(jī)編程，使當(dāng)前按鍵信息在8個(gè)LED上顯示出來，由芯片CH452來對(duì)數(shù)碼管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，并對(duì)鍵盤進(jìn)行掃描。圖3.1所示為一來個(gè)八位LED動(dòng)態(tài)顯示電路。在同一時(shí)刻，如果各位位選線都處于選通狀態(tài)的話，8位LED將顯示相同的字符。假設(shè)要各位LED能夠同時(shí)顯示出與本位相應(yīng)的顯示字符，就必須采用動(dòng)態(tài)顯示方式，即在某一時(shí)刻，只讓某一位的位選線處于選通狀態(tài)，而其他各位的位選線那么處于關(guān)閉狀態(tài)，同時(shí)，段碼線上輸出相應(yīng)位要顯示的字符段碼。這樣，在同一時(shí)刻，8位LED中只有選通的那一位顯示出字符，而另一位那么是熄滅的。同樣，在下一時(shí)刻，只讓下一位的位選線處于選通狀態(tài)，在段碼線上輸出將要顯示字符的段碼，那么同一時(shí)刻，只有選通位顯示出相應(yīng)的字符，而其他各位那么是熄滅的。如此循環(huán)下去，就可以使兩位分別顯示出將要顯示的字符。雖然這些字符是在不同時(shí)刻出現(xiàn)的，而在同一時(shí)刻，只有一位顯示，其他各位熄滅，但由于LED顯示器的余輝和人眼的視覺暫留作用，只要每位顯示間隔時(shí)間足夠短，那么可以造成多位同時(shí)亮的假象，到達(dá)同時(shí)顯示的效果。圖3.1顯示單元模塊電路圖鍵盤的掃描原理與數(shù)碼管的掃描顯示原理類似，依次將矩陣鍵盤的某行或某列置一，再逐個(gè)判斷改行或該列上是否有信號(hào)為高，有那么說明兩座標(biāo)相交處的按鍵按下了。3.1.2芯片CH452介紹CH452是數(shù)碼管顯示驅(qū)動(dòng)和鍵盤掃描控制芯片。CH452內(nèi)置時(shí)鐘振蕩電路，可以動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)8位數(shù)碼管或者64位LED，具有BCD譯碼、閃爍、移位、段位尋址、光柱譯碼等功能；同時(shí)還可以進(jìn)行64鍵的鍵盤掃描；CH452通過可以級(jí)聯(lián)的4線串行接口或者2線串行接口與單片機(jī)等交換數(shù)據(jù)；并且可以對(duì)單片機(jī)提供上電復(fù)位信號(hào)。圖3.2CH452工作原理圖3.1.2.1特點(diǎn)〔1〕顯示驅(qū)動(dòng)內(nèi)置電流驅(qū)動(dòng)級(jí)，段電流不小于15mA，字電流不小于80mA。動(dòng)態(tài)顯示掃描控制，直接驅(qū)動(dòng)8位數(shù)碼管、64位發(fā)光管LED或者64級(jí)光柱?？蛇x數(shù)碼管的段與數(shù)據(jù)位相對(duì)應(yīng)的不譯碼方式或者BCD譯碼方式。BCD譯碼支持一個(gè)自定義的BCD碼，用于顯示一個(gè)特殊字符。數(shù)碼管的字?jǐn)?shù)據(jù)左移、右移、左循環(huán)、右循環(huán)。各數(shù)碼管的數(shù)字獨(dú)立閃爍控制，可選快慢兩種閃爍速度。任意段位尋址，獨(dú)立控制各個(gè)LED或者各數(shù)碼管的各個(gè)段的亮與滅。64級(jí)光柱譯碼，通過64個(gè)LED組成的光柱顯示光柱值。掃描極限控制，支持1到8個(gè)數(shù)碼管，只為有效數(shù)碼管分配掃描時(shí)間?？梢赃x擇字驅(qū)動(dòng)輸出極性，便于外部擴(kuò)展驅(qū)動(dòng)電壓和電流?！?〕64鍵鍵盤控制器，基于8×8矩陣鍵盤掃描。內(nèi)置按鍵狀態(tài)輸入的下拉電阻，內(nèi)置去抖動(dòng)電路。鍵盤中斷，可以選擇低電平有效輸出或者低電平脈沖輸出。提供按鍵釋放標(biāo)志位，可供查詢按鍵按下與釋放。支持按鍵喚醒，處于低功耗節(jié)電狀態(tài)中的CH452可以被局部按鍵喚醒。3、外部接口同一芯片，可選高速的4線串行接口或者經(jīng)濟(jì)的2線串行接口。4線串行接口：支持多個(gè)芯片級(jí)聯(lián)，時(shí)鐘速度從0到2MHz，兼容CH451芯片。4線串行接口：DIN和DCLK信號(hào)線可以與其它接口電路共用，節(jié)約引腳。2線串行接口：支持兩個(gè)CH452芯片并聯(lián)〔由ADDR引腳電平設(shè)定各自地址〕。2線串行接口：時(shí)鐘速度從500Hz到200KHz，兼容兩線I2C總線，節(jié)約引腳。內(nèi)置上電復(fù)位，可以為單片機(jī)提供高電平有效和低電平有效復(fù)位輸出。4、其它內(nèi)置時(shí)鐘振蕩電路，不需要外部提供時(shí)鐘或者外接振蕩元器件，更抗干擾。支持低功耗睡眠，節(jié)約電能，可以被按鍵喚醒或者被命令操作喚醒?？蛇x兩種封裝：SOP28、DIP24S，引腳與CH451芯片兼容。經(jīng)過授權(quán)采用了1項(xiàng)專利技術(shù)，低本錢，簡便易用。3.1.2.2顯示驅(qū)動(dòng)原理CH452對(duì)數(shù)碼管和發(fā)光管采用動(dòng)態(tài)掃描驅(qū)動(dòng)，順序?yàn)镈IG0至DIG7，當(dāng)其中一個(gè)引腳吸入電流時(shí)，其它引腳那么不吸入電流。CH452內(nèi)部具有電流驅(qū)動(dòng)級(jí)，可以直接驅(qū)動(dòng)0.5英寸至1英寸的共陰數(shù)碼管，段驅(qū)動(dòng)引腳SEG6～SEG0分別對(duì)應(yīng)數(shù)碼管的段G～段A，段驅(qū)動(dòng)引腳SEG7對(duì)應(yīng)數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)，字驅(qū)動(dòng)引腳DIG7～DIG0分別連接8個(gè)數(shù)碼管的陰極；CH452也可以連接8×8矩陣的發(fā)光二級(jí)管LED陣列或者64個(gè)獨(dú)立發(fā)光管或者64級(jí)光柱；CH452可以改變字驅(qū)動(dòng)輸出極性以便直接驅(qū)動(dòng)共陽數(shù)碼管〔不譯碼方式〕，或者通過外接反相驅(qū)動(dòng)器支持共陽數(shù)碼管，或者外接大功率管支持大尺寸的數(shù)碼管。CH452支持掃描極限控制，并且只為有效數(shù)碼管分配掃描時(shí)間。當(dāng)掃描極限設(shè)定為1時(shí)，唯一的數(shù)碼管DIG0將得到所有的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)間，從而等同于靜態(tài)驅(qū)動(dòng)；當(dāng)掃描極限設(shè)定為8時(shí)，8個(gè)數(shù)碼管DIG7～DIG0各得到1/8的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)間；當(dāng)掃描極限設(shè)定為4時(shí)，4個(gè)數(shù)碼管DIG3～DIG0各得到1/4的動(dòng)態(tài)驅(qū)動(dòng)時(shí)間，此時(shí)各數(shù)碼管的平均驅(qū)動(dòng)電流將比掃描極限為8時(shí)增加一倍，所以降低掃描極限可以提高數(shù)碼管的顯示亮度。CH452內(nèi)部具有8個(gè)8位的數(shù)據(jù)存放器，用于保存8個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù)，分別對(duì)應(yīng)于CH452所驅(qū)動(dòng)的8個(gè)數(shù)碼管或者8組每組8個(gè)的發(fā)光二極管。CH452支持?jǐn)?shù)據(jù)存放器中的字?jǐn)?shù)據(jù)左移、右移、左循環(huán)、右循環(huán)，并且支持各數(shù)碼管的獨(dú)立閃爍控制，在字?jǐn)?shù)據(jù)左右移動(dòng)或者左右循環(huán)移動(dòng)的過程中，閃爍控制的屬性不會(huì)隨數(shù)據(jù)移動(dòng)。CH452支持任意段位尋址，可以用于獨(dú)立控制64個(gè)發(fā)光管LED中的任意一個(gè)或者數(shù)碼管中的特定段〔例如小數(shù)點(diǎn)〕，段位編址順序與鍵盤編址一致，編址從00H到3FH。當(dāng)用“段位尋址置1〞命令將某個(gè)地址的段位置1后，該地址對(duì)應(yīng)的發(fā)光管LED或者數(shù)碼管的段會(huì)點(diǎn)亮，該操作不影響任何其它LED或者數(shù)碼管其它段的狀態(tài)。CH452支持64級(jí)的光柱譯碼，用64個(gè)發(fā)光管或者64級(jí)光柱表示65種狀態(tài)，加載新的光柱值后，編址小于指定光柱值的發(fā)光管會(huì)點(diǎn)亮，而大于或者等于指定光柱值的發(fā)光管會(huì)熄滅。CH452默認(rèn)情況下工作于不譯碼方式，此時(shí)8個(gè)數(shù)據(jù)存放器中字?jǐn)?shù)據(jù)的位7～位0分別對(duì)應(yīng)8個(gè)數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)和段G～段A，對(duì)于發(fā)光二極管陣列，那么每個(gè)字?jǐn)?shù)據(jù)的數(shù)據(jù)位唯一地對(duì)應(yīng)一個(gè)發(fā)光二級(jí)管。當(dāng)數(shù)據(jù)位為1時(shí)，對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)管的段或者發(fā)光管就會(huì)點(diǎn)亮；當(dāng)數(shù)據(jù)位為0時(shí)，那么對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)管的段或者發(fā)光管就會(huì)熄滅。例如，第三個(gè)數(shù)據(jù)存放器的位0為1，所以對(duì)應(yīng)的第三個(gè)數(shù)碼管的段A點(diǎn)亮。通過設(shè)定，CH452還可以工作于BCD譯碼方式，該方式主要應(yīng)用于數(shù)碼管驅(qū)動(dòng)，單片機(jī)只要給出二進(jìn)制數(shù)BCD碼，由CH452將其譯碼后直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管顯示對(duì)應(yīng)的字符。BCD譯碼方式是指對(duì)數(shù)據(jù)存放器中字?jǐn)?shù)據(jù)的位4～位0進(jìn)行BCD譯碼，控制段驅(qū)動(dòng)引腳SEG6～SEG0的輸出，對(duì)應(yīng)于數(shù)碼管的段G～段A，同時(shí)用字?jǐn)?shù)據(jù)的位7控制段驅(qū)動(dòng)引腳SEG7的輸出，對(duì)應(yīng)于數(shù)碼管的小數(shù)點(diǎn)，字?jǐn)?shù)據(jù)的位6和位5不影響B(tài)CD譯碼。下表為數(shù)據(jù)存放器中字?jǐn)?shù)據(jù)的位4～位0進(jìn)行BCD譯碼后，所對(duì)應(yīng)的段G～段A以及數(shù)碼管顯示的字符。參考下表，如果需要在數(shù)碼管上顯示字符0，只要置入數(shù)據(jù)0xx00000B或者00H；需要顯示字符0.〔0帶小數(shù)點(diǎn)〕，只要置入數(shù)據(jù)1xx00000B或者80H；類似地，數(shù)據(jù)1xx01000B或者88H對(duì)應(yīng)于字符8.〔8帶小數(shù)點(diǎn)〕；數(shù)據(jù)0xx10011B或者13H對(duì)應(yīng)于字符=；數(shù)據(jù)0xx11010B或者1AH對(duì)應(yīng)于字符.〔小數(shù)點(diǎn)〕；數(shù)據(jù)0xx10000B或者10H對(duì)應(yīng)于字符〔空格，數(shù)碼管沒有顯示〕；數(shù)據(jù)0xx11110B或者1EH對(duì)應(yīng)于自定義的特殊字符，由“自定義BCD碼〞命令定義。3.1.2.2鍵盤掃描原理CH452的鍵盤掃描功能支持8×8矩陣的64鍵鍵盤。在鍵盤掃描期間，DIG7～DIG0引腳用于列掃描輸出，SEG7～SEG0引腳都帶有內(nèi)部下拉電阻，用于行掃描輸入。當(dāng)啟用鍵盤掃描功能后，4線串行接口中的DOUT引腳的功能由串行接口的數(shù)據(jù)輸出變?yōu)殒I盤中斷輸出以及按鍵數(shù)據(jù)輸出。CH452定期在顯示驅(qū)動(dòng)掃描過程中插入鍵盤掃描。在鍵盤掃描期間，DIG7～DIG0引腳按照DIG0至DIG7的順序依次輸出高電平，其余7個(gè)引腳輸出低電平；SEG7～SEG0引腳的輸出被禁止，當(dāng)沒有鍵被按下時(shí)，SEG7～SEG0都被下拉為低電平；當(dāng)有鍵被按下時(shí)，例如連接DIG3與SEG4的鍵被按下，那么當(dāng)DIG3輸出高電平時(shí)SEG4檢測(cè)到高電平；為了防止因?yàn)榘存I抖動(dòng)或者外界干擾而產(chǎn)生誤碼，CH452實(shí)行兩次掃描，只有當(dāng)兩次鍵盤掃描的結(jié)果相同時(shí)，按鍵才會(huì)被確認(rèn)有效。如果CH452檢測(cè)到有效的按鍵，那么記錄下該按鍵代碼，并通過4線串行接口中的DOUT引腳或者2線串行接口中的INT#引腳產(chǎn)生低電平有效的鍵盤中斷〔〕，此時(shí)單片機(jī)可以通過串行接口讀取按鍵代碼；在沒有檢測(cè)到新的有效按鍵之前，CH452不再產(chǎn)生任何鍵盤中斷。CH452不支持組合鍵，也就是說，同一時(shí)刻，不能有兩個(gè)或者更多的鍵被按下；如果多個(gè)鍵同時(shí)按下，那么按鍵代碼較小的按鍵優(yōu)先。CH452所提供的按鍵代碼為7位，位2～位0是列掃描碼，位5～位3是行掃描碼，位6是狀態(tài)碼〔鍵按下為1，鍵釋放為0〕。例如，連接DIG3與SEG4的鍵被按下，那么按鍵代碼是1100011B或者63H，鍵被釋放后，按鍵代碼通常是0100011B或者23H〔也可能是其它值，但是肯定小于40H〕，其中，對(duì)應(yīng)DIG3的列掃描碼為011B，對(duì)應(yīng)SEG4的行掃描碼為100B。單片機(jī)可以在任何時(shí)候讀取按鍵代碼，但一般在CH452檢測(cè)到有效按鍵而產(chǎn)生鍵盤中斷時(shí)讀取按鍵代碼，此時(shí)按鍵代碼的位6總是1，另外，如果需要了解按鍵何時(shí)釋放，單片機(jī)可以通過查詢方式定期讀取按鍵代碼，直到按鍵代碼的位6為0。下表是在DIG7～DIG0與SEG7～SEG0之間8×8矩陣的順序編址，既是按鍵編址，也是數(shù)碼管段位、發(fā)光管LED陣列以及光柱的編址。由于按鍵代碼是7位，鍵按下時(shí)位6總是1，所以當(dāng)鍵按下時(shí)，CH452所提供的實(shí)際按鍵代碼是表中的按鍵編址加上40H，也就是說，此時(shí)的按鍵代碼應(yīng)該在40H到7FH之間。表3.1CH452按鍵編址3.2單片機(jī)控制單元模塊電路3.2.1控制原理本次設(shè)計(jì)是以單片機(jī)為核心進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在整個(gè)單片機(jī)控制系統(tǒng)中，CPU既是運(yùn)算處理中心，又是控制中心，是控制系統(tǒng)最關(guān)鍵的器件。本系統(tǒng)中選用與MCS-51系列完全兼容的AT89C52單片機(jī)，AT89C52可構(gòu)成真正的單片機(jī)最小應(yīng)用系統(tǒng)，縮小系統(tǒng)體積，提高系統(tǒng)可靠性，降低系統(tǒng)本錢。89C52的P2口輸出的矩形脈沖信號(hào)直接控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，兩臺(tái)電機(jī)需4個(gè)控制信號(hào)，一根信號(hào)線備用。工作臺(tái)上行程開關(guān)的檢測(cè)信號(hào)經(jīng)光電隔離器件后送到單片機(jī)，這樣可以實(shí)現(xiàn)單片機(jī)與電機(jī)工作電路的隔離，起到了抗干擾和保護(hù)的作用，也有3個(gè)備用。工作臺(tái)工作時(shí)的指示燈那么由P14-P17和T0、T1控制，分別用于提示操作人員工作臺(tái)是在哪個(gè)坐標(biāo)上朝哪個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。圖3.2單片機(jī)控制單元模塊電路3.2.2光電耦合電路電機(jī)的那個(gè)輸入信號(hào)先經(jīng)光電耦合器后送至單片機(jī)處理，這是由于步進(jìn)電機(jī)的大功率、高電平會(huì)對(duì)單片機(jī)產(chǎn)生較嚴(yán)重的干擾，不能直接把單片機(jī)產(chǎn)生的控制信號(hào)直接連在步進(jìn)電機(jī)上，需要進(jìn)行強(qiáng)弱電隔離。在實(shí)際運(yùn)用中，對(duì)于強(qiáng)弱電隔離一般采用電子開關(guān)方法或光電隔離的方法，在這里我們采用光電隔離的方法，如圖3.3所示。光電耦合器件是把發(fā)光器件(如發(fā)光二極管)和光敏器件(如光敏三極管)集成在一起，通過光線實(shí)現(xiàn)耦合構(gòu)成電--光和光--電的轉(zhuǎn)換器件。圖3.3光電耦合電路3.2.3芯片介紹根本外圍電路圖所示。它片內(nèi)含有8kbytes的可反復(fù)檫寫的只讀程序存儲(chǔ)器〔PEROM〕和256bytes的隨機(jī)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)〔RAM〕，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性技術(shù)生產(chǎn)，與標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)及8052產(chǎn)品引腳兼容，片內(nèi)置通用8位中央處理器〔CPU〕和Flash存儲(chǔ)單元，功能強(qiáng)大AT89C52單片機(jī)適合于許多較為復(fù)雜控制應(yīng)用場(chǎng)合。AT89C52提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：8k字節(jié)Flash閃速存儲(chǔ)器，256字節(jié)內(nèi)部RAM，32個(gè)I/O口線，3個(gè)16位定時(shí)/計(jì)數(shù)器，一個(gè)6向量兩級(jí)中斷結(jié)構(gòu)，一個(gè)全雙工川行通信口，片內(nèi)振蕩器及時(shí)鐘電路。同時(shí)，AT89C52可降至0Hz的靜態(tài)邏輯操作，并支持兩種軟件可選的節(jié)電工作模式。空閑方式停止CPU的工作，但允許RAM，定時(shí)/計(jì)數(shù)器，串行通信口及中斷系統(tǒng)繼續(xù)工作。掉電方式保存RAM中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其它所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。圖3.4AT89C52根本外圍電路圖AT89C52的內(nèi)部邏輯框圖如圖3.6所示，其管腳功能如下：(1)電源引腳：Vcc(40引腳)：接+5V電源。Vss(20引腳)：接地。(2)時(shí)鐘引腳：2個(gè)時(shí)鐘引腳XTAL1、XTAL2外接晶體與片內(nèi)的反向放大器構(gòu)成了一個(gè)晶體振蕩器，它為單片機(jī)提供了時(shí)鐘控制信號(hào)。兩個(gè)引腳也可以外接獨(dú)立的晶體振蕩器。XTAL1〔19引腳〕：接外部晶體的一個(gè)引腳。該引腳內(nèi)部是一個(gè)反向放大器的輸入端，這個(gè)反向放大器構(gòu)成了片內(nèi)振蕩器。XTAL1〔18引腳〕：接外部晶體的另一端，在該引腳的內(nèi)部接至內(nèi)部反向放大器的輸出端。假設(shè)采用外部時(shí)鐘振蕩器時(shí)，該引腳接收時(shí)鐘振蕩器的信號(hào)。圖3.5AT89C52的內(nèi)部邏輯框圖(3)控制引腳：此類引腳提供控制信號(hào)，有的引腳還有復(fù)用功能。RST/VPD(9引腳)：RST〔RESET〕是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。當(dāng)單片機(jī)運(yùn)行時(shí)，在此引腳上加上持續(xù)時(shí)間大于兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)，就可以完成復(fù)位工作。在單片機(jī)正常工作時(shí)，此引腳應(yīng)為≤0.5V低電平。VPD為本引腳的第二功能，即備用電源輸入端。ALE/PROG〔30引腳〕：ALE引腳輸出為地址鎖存允許信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)上電正常工作以后，ALE引腳不斷輸出正脈沖信號(hào)。當(dāng)單片機(jī)訪問外部存儲(chǔ)器時(shí)，ALE輸出信號(hào)的負(fù)跳沿用于單片機(jī)發(fā)出的低8位地址經(jīng)外部鎖存器鎖存的鎖存控制信號(hào)。PROG為本引腳的第二功能，為低電平有效。在對(duì)片內(nèi)EPROM型單片機(jī)編程寫入，此引腳作為編程脈沖輸入端。PSEN〔29引腳〕：程序存儲(chǔ)器允許輸出控制端，為低電平有效。在單片機(jī)訪問外部程序存儲(chǔ)器時(shí)，此引腳輸出脈沖負(fù)跳沿作為讀外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。EA/VPP〔31引腳〕：EA功能為內(nèi)外程序存儲(chǔ)器選擇控制端，為低電平有效。EA為高電平時(shí)，單片機(jī)訪問片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，反之那么選擇片外程序存儲(chǔ)器。VPP為本引腳的第二功能。在對(duì)Flash閃速存儲(chǔ)器編程時(shí)，該引腳加上+12V或是+5V的編程允許電源。(4)I/O口引腳：P0口：雙向8位三態(tài)I/O口，此口為地址總線〔低8位〕及數(shù)據(jù)總線分時(shí)復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)8個(gè)LS型TTL負(fù)載。P1口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P2口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，與地址總線〔高8位〕復(fù)用，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。P3口：8位準(zhǔn)雙向I/O口，雙功能復(fù)用口，可驅(qū)動(dòng)4個(gè)LS型TTL負(fù)載。除此之外，P3口還有第二功能，如表3.2所示：表3.2P3口的第二功能3.3串行通信模塊串行通信有很多種，目前較常用的有RS232、RS422和RS485，根據(jù)本設(shè)計(jì)的實(shí)際情況，RS232串行通信可以滿足要求，232電平與TTL電平的轉(zhuǎn)換使用已廣泛使用且效果良好的MAX232芯片。3.3.1RS232通信協(xié)議〔1〕RS-232C標(biāo)準(zhǔn)介紹串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)中，RS-232C是目前最常用的一種串行通信接口。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的全稱是EIA-RS-232C標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)對(duì)串行通信的連接電纜和機(jī)械、電氣特性、信號(hào)功能以及傳輸過程都進(jìn)行了明確的規(guī)定，適合于數(shù)據(jù)傳輸速率在0-20kb/s范圍內(nèi)的通信。 RS-232C的推薦最大電纜長度為15m，實(shí)際通信中可以以降低通信速率為代價(jià)適當(dāng)延長通信距離。如果要實(shí)現(xiàn)長距離的傳輸〔數(shù)百米〕，需要使用專門的長線驅(qū)動(dòng)器來延長RS-232C的通信距離?！?〕RS232C中的引腳定義和電氣特性RS-232C中定義了20根信號(hào)線，使用25芯D型連接器DB25實(shí)現(xiàn)，后來為了簡化串口的線路連接，出現(xiàn)了9芯D型連接器DB9，DB9引腳的分布和信號(hào)說明分別如圖3.6和表3.3所示。圖3.6DB9連接器引腳定義表3.3DB9連接器信號(hào)說明引腳號(hào) 符號(hào)縮寫 方向 說明 1 DCD 輸入 數(shù)據(jù)載波檢出 2 RXD 輸入 接受數(shù)據(jù) 3 TXD 輸出 發(fā)送數(shù)據(jù) 4 DTR 輸出 數(shù)據(jù)終端準(zhǔn)備好 5 GND 信號(hào)地 6 DSR 輸入 數(shù)據(jù)準(zhǔn)備就緒 7 RTS 輸出 請(qǐng)求發(fā)送 8 CTS 輸入 允許發(fā)送 9 RI 輸入 振鈴提示 RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的電氣特性參數(shù)有帶3-7KΩ時(shí)驅(qū)動(dòng)器的輸出電平、輸出開路時(shí)接受器的輸出邏輯、輸入經(jīng)300Ω接地時(shí)接收器的輸出邏輯和驅(qū)動(dòng)器轉(zhuǎn)換速率等。不同于傳統(tǒng)的TTL等數(shù)字電路的邏輯電平，RS-232C的邏輯電平以公共地為對(duì)稱，其邏輯“0〞電平規(guī)定在+3V-+25V之間，邏輯“1〞電平規(guī)定在-3V—25V之間，因此需要使用正負(fù)極性的雙電源供電。由于其與TTL等數(shù)字電路的邏輯電平不兼容，因此二者之間的連接必須使用電平轉(zhuǎn)換。一般使用中，只需要連接好TXD、RXD、DSR、RTS、GND5根線即可正常通信。如果去掉握手信號(hào)，最少使用3根線即可實(shí)現(xiàn)正常的串口通信。本設(shè)計(jì)采用MAX232芯片實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和上位機(jī)之間電平的轉(zhuǎn)換，而且該芯片本身對(duì)電流具有一定的泵升的作用，因此廣泛應(yīng)用于串行通信中。3.3.2串行通信電路RS-232C接口電路包括RS-232C接口電平轉(zhuǎn)換局部和RS-232C總線連接局部。RS-232C標(biāo)準(zhǔn)的邏輯電平與TTL電平之間的轉(zhuǎn)換用MAX232芯片實(shí)現(xiàn)，單片機(jī)的TXD、RXD分別連到MAX232的T2in、R1out端。在RS-232C的總線連接上采用最簡單的三線連接模式，即連接DB9的TXD、RXD和GND三端。圖3.7RS-232C接口電路_x000C_4電機(jī)與電氣控制電路設(shè)計(jì)4.1步進(jìn)電機(jī)模塊步進(jìn)電動(dòng)機(jī)是一種將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)角位移或線位移的電動(dòng)機(jī)，它的運(yùn)行需要專門的驅(qū)動(dòng)電源，驅(qū)動(dòng)電源的輸出受外部的脈沖信號(hào)控制。每一個(gè)脈沖信號(hào)可使步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)固定的角度，這個(gè)角度稱為步距角。脈沖的數(shù)量決定了旋轉(zhuǎn)的總角度，脈沖的頻率決定了電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)的速度，改變繞組的通電順序可以改變電機(jī)旋轉(zhuǎn)的方向。在數(shù)字控制系統(tǒng)中，它既可以用作驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，也可以用作伺服電動(dòng)機(jī)。它在工業(yè)過程控制中得到廣泛的應(yīng)用，尤其在智能儀表和需要精確定位的場(chǎng)合應(yīng)用更為廣泛。圖4.1三相反響式步進(jìn)電機(jī)工作原理圖4.1.1步進(jìn)電機(jī)的工作原理步進(jìn)電機(jī)是機(jī)電一體化的關(guān)鍵部件之一，被廣泛應(yīng)用于需要精確定位、同步、行程控制等場(chǎng)合。一、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)有三線式、五線式、六線式三種，但其控制方式均相同，必須以脈沖電流來驅(qū)動(dòng)。假設(shè)每旋轉(zhuǎn)一圈以200個(gè)勵(lì)磁信號(hào)來計(jì)算，那么每個(gè)勵(lì)磁信號(hào)前進(jìn)18度，其旋轉(zhuǎn)角度與脈沖數(shù)成正比，正、反轉(zhuǎn)可由脈沖順序來控制。二、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁方式可分為全部勵(lì)磁及半步勵(lì)磁，其中全步勵(lì)磁又有1相勵(lì)磁及2相勵(lì)磁之分，而半步勵(lì)磁又稱1-2相勵(lì)磁。圖為步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的控制等效電路，適應(yīng)控制A、B、/A、/B的勵(lì)磁信號(hào)，即可控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)。每輸出一個(gè)脈沖信號(hào)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)只走一步。因此，依序不斷送出脈沖信號(hào)，即可步進(jìn)電動(dòng)機(jī)連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)。分述如下：A、1相勵(lì)磁法：在每一瞬間只有一個(gè)線圈導(dǎo)通。消耗電力小，精確度良好，但轉(zhuǎn)矩小，振動(dòng)較大，每送一勵(lì)磁信號(hào)可走1.8度。假設(shè)欲以1相勵(lì)磁法控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，其勵(lì)磁順序如下列圖。假設(shè)勵(lì)磁信號(hào)反向傳送，那么步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。B、2相勵(lì)磁法：在每一瞬間會(huì)有二個(gè)線圈同時(shí)導(dǎo)通。因其轉(zhuǎn)矩大，振動(dòng)小，故為目前用最多的勵(lì)磁方式，每送一勵(lì)磁信號(hào)可走1.8度。假設(shè)以2相勵(lì)磁法控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，其勵(lì)磁順序如下列圖。假設(shè)勵(lì)磁信號(hào)反向傳送，那么步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。C、1-2相勵(lì)磁法：為1相與2相輪流交替導(dǎo)通。因分辨率提高，且運(yùn)轉(zhuǎn)平滑，每送一勵(lì)磁信號(hào)可走0.9度，故亦廣泛被采用。假設(shè)以1相勵(lì)磁法控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，其勵(lì)磁順序如下列圖。假設(shè)勵(lì)磁信號(hào)反向傳送，那么步進(jìn)電動(dòng)機(jī)反轉(zhuǎn)。勵(lì)磁順序：A→AB→B→BC→C→CD→D→DA→A3、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的負(fù)載轉(zhuǎn)矩與速度成反比，速度愈快負(fù)載轉(zhuǎn)矩愈小，當(dāng)速度快至其極限時(shí)，步進(jìn)電動(dòng)機(jī)即不再運(yùn)轉(zhuǎn)。所以在每走一步后，程序必須延時(shí)一段時(shí)間。下面介紹的是國產(chǎn)20BY-0型步進(jìn)電機(jī)，它使用+5V直流電源，步距角為18度。電機(jī)線圈由四相組成，即A、B、C、D四相，驅(qū)動(dòng)方式為二相激磁方式，電機(jī)示意圖和各線圈通電順序如圖4.2和表4.1所示：圖4.2步進(jìn)電機(jī)原理圖表4.1線圈通電順序相順序從0到1稱為一步，電機(jī)軸將轉(zhuǎn)過18度，0(1(2(3(4那么稱為通電一周，轉(zhuǎn)軸將轉(zhuǎn)過72度，假設(shè)循環(huán)進(jìn)行這種通電一周的操作，電機(jī)便連續(xù)的轉(zhuǎn)動(dòng)起來，而進(jìn)行相反的通電順序如4(3(2(1將使電機(jī)同速反轉(zhuǎn)。通電一周的周期越短，即驅(qū)動(dòng)頻率越高，那么電機(jī)轉(zhuǎn)速越快，但步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速也不可能太快，因?yàn)樗孔咭徊叫枰欢ǖ臅r(shí)間，假設(shè)信號(hào)頻率過高，可能導(dǎo)致電機(jī)失步，甚至只在原步顫抖。4.2.2步進(jìn)電機(jī)的步距角與工作拍數(shù)對(duì)于一個(gè)步進(jìn)電機(jī)，如果它的轉(zhuǎn)子的齒數(shù)為，它的齒距角為：=2Π/，而步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行k拍可使轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距位置。實(shí)際上步進(jìn)電機(jī)每一拍就執(zhí)行一次步進(jìn)，所以步進(jìn)電機(jī)的步距角可以表示如下： 公式〔〕或 公式〔〕其中：k是步進(jìn)電機(jī)工作拍數(shù)，Nr是轉(zhuǎn)子的齒數(shù)。例如：對(duì)于三相反響式步進(jìn)電機(jī)而言，工作方式有三拍和六拍之分。三拍就是在轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距時(shí)換相三次；六拍那么是換相六次。而在三拍方式中還有單三拍和雙三拍之分。從公式(4.2)可知：為了使步進(jìn)電機(jī)工作的步距角減小，也即：使控制精度增高，步進(jìn)電機(jī)在相數(shù)一定的情況下應(yīng)增加工作拍數(shù)。4.3.3步進(jìn)電機(jī)的頻率特性對(duì)于反響式步進(jìn)電機(jī)，在其繞組中通電的相序不同時(shí)，步進(jìn)電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向和步進(jìn)精度有所不同。步進(jìn)電機(jī)對(duì)繞組的通電頻率有一定的要求。如果通電頻率過高，超過步進(jìn)電機(jī)的最大步進(jìn)速度，就會(huì)產(chǎn)生失步。一般步進(jìn)電機(jī)的通電頻率，即起動(dòng)頻率為?50步／秒到2000步／秒。步進(jìn)電機(jī)的頻率特性曲線，是步進(jìn)電機(jī)的工作頻率及其對(duì)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩所作出的曲線，典型的步進(jìn)電機(jī)頻率特性曲線如圖2所示。步進(jìn)電機(jī)的頻率特性曲線和很多因素有關(guān)，這些因素包括步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)子直徑、轉(zhuǎn)子鐵心有效長、.控制線路的電壓、齒數(shù)、齒形、齒槽比、步進(jìn)電機(jī)內(nèi)部的磁路、繞組的繞線方式、定轉(zhuǎn)子間的氣隙、轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距所需的拍數(shù)等。在使用中會(huì)影響到步進(jìn)電機(jī)頻率特性而又能由用戶確定的因素有：控制拍數(shù)、控制線路的電壓、線路時(shí)間常數(shù)等。下面分析這幾種因素對(duì)步進(jìn)電機(jī)頻率特性的影響。(1)工作方式對(duì)頻率特性的影響在步進(jìn)電機(jī)應(yīng)用中，它的工作方式是以一個(gè)齒距所用的拍數(shù)來表示的。拍數(shù)本質(zhì)上也就是轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)齒距所需的電源電壓換相次數(shù)，值得指出的是換相是指對(duì)步進(jìn)電機(jī)各相繞組進(jìn)行轉(zhuǎn)換，而電源電壓是單極性的固定的。一般而言反響式電機(jī)拍數(shù)越多矩頻特性就越好。因此設(shè)計(jì)中應(yīng)選擇多拍的控制方式。(2)線路時(shí)間常數(shù)對(duì)頻率特性的影響步進(jìn)電機(jī)的每相繞組供電都是通過功率開關(guān)電路進(jìn)行的。步進(jìn)電機(jī)一相繞組的開關(guān)電路如圖3.2所示。其中L為步進(jìn)電機(jī)繞組電感；RL為繞組電阻；Rc為晶體管T的集電極電阻；D是續(xù)流二極管，它為繞組放電提供回路；晶體管T是大功率開關(guān)管。Rc也是個(gè)外接的功率電阻，它是一個(gè)消耗性負(fù)載，一一般為數(shù)歐姆。這時(shí)線路的時(shí)間常數(shù)為：公式(4.3)其中：L單位為亨，Rc、RL單位為歐姆，單位為秒。圖4.3步進(jìn)電機(jī)一線繞組的開關(guān)回路開關(guān)回路時(shí)間常數(shù)對(duì)注入電機(jī)繞組的電流到達(dá)穩(wěn)定值的時(shí)間有極大關(guān)系，它影響到步進(jìn)電機(jī)的工作頻率。并且有：越小，電流達(dá)穩(wěn)定時(shí)間小，相應(yīng)電機(jī)工作頻率高；反之，越大，電流達(dá)穩(wěn)定時(shí)間長，電機(jī)工作頻率低。從式(4.3)可知：要減少，可以采用增大Rc的方法。但是，增大Rc時(shí)，又會(huì)使穩(wěn)態(tài)電流值減小，從而影響電機(jī)的力矩。為了減少，而不使穩(wěn)態(tài)電流減小，可采用在增大Rc的同時(shí)，也提高供電電壓的方法。在高頻應(yīng)用中，要盡量減小以改善步進(jìn)的特性，所以常在開關(guān)回路中采用較大的Rc，同時(shí)也提高回路的電源電壓U。但這樣也會(huì)使效率降低，在低頻段工作時(shí)也會(huì)使步進(jìn)電機(jī)的振蕩加劇。在實(shí)際中，可根據(jù)客觀情況來考察選擇恰當(dāng)?shù)耐獠侩娮鑂c，使步進(jìn)電機(jī)處于適宜的工作頻率狀態(tài)。(3)開關(guān)回路電壓對(duì)頻率的影響在一般應(yīng)用中，開關(guān)電路的脈寬和流人繞組的電流的最大值，必定會(huì)隨開關(guān)電路換相頻率的提高而相應(yīng)減小。開關(guān)電路產(chǎn)生的控制電壓是以矩形波方式加在繞組上的。隨著換相頻率的提高，矩形脈沖電壓波頻率相應(yīng)提高，這樣，矩形脈沖電壓的寬度和周期也就會(huì)變小，當(dāng)矩形脈沖電壓窄到一定程度，流入電機(jī)繞組的電流就無法到達(dá)穩(wěn)定值I，步進(jìn)電機(jī)就難以步進(jìn)工作了。為了保證在矩形脈沖電壓相當(dāng)窄時(shí)，也即頻率足夠高時(shí)，步進(jìn)電機(jī)仍能正常步進(jìn)工作，可以提高開關(guān)回路的電壓。開關(guān)回路加到繞組的是矩形脈沖電壓，故電流也是脈沖。在步進(jìn)電機(jī)中要設(shè)法增大起動(dòng)電流，以提高步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，即提高其工作頻率。由于步進(jìn)電機(jī)是感性負(fù)載，所以進(jìn)入繞組的電流脈沖是以指數(shù)形式上升，即這時(shí)電流脈沖i為：公式(4.4)其中：i是電流脈沖瞬時(shí)值；是在開關(guān)回路電壓為u時(shí)的電流穩(wěn)態(tài)值；是開關(guān)回路的時(shí)間常數(shù)，綜上所述，本設(shè)計(jì)選用三相步進(jìn)反響式電機(jī)，采用運(yùn)行中根據(jù)工作頻率對(duì)電源電壓升壓補(bǔ)償?shù)目刂品椒ā?.2交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制原理在生產(chǎn)實(shí)踐過程中，常要求用一臺(tái)電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制方向相反的兩個(gè)運(yùn)動(dòng)，如小車的左行、右行；機(jī)械手的上升、下降等。本設(shè)計(jì)對(duì)交流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制的電氣原理圖如下所示：圖4.4交流電機(jī)正反轉(zhuǎn)控制的電氣原理圖要實(shí)現(xiàn)三相鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，只要把三相線當(dāng)中的任意兩相調(diào)換一下位置就可以了。如圖4.4所示：假設(shè)接觸器KM1閉合時(shí)電動(dòng)機(jī)正轉(zhuǎn)，那么當(dāng)接觸器KM1斷開，接觸器KM2閉合時(shí)，電動(dòng)機(jī)就會(huì)反轉(zhuǎn)。從圖中我們可以看出：要改變?nèi)嘟涣麟姍C(jī)的旋轉(zhuǎn)方向，只需要任意交換其中兩相就可以到達(dá)目的。圖中各元器件的作用如表所示：表4.2元器件作用列表4.3交流電機(jī)的星—三角形啟動(dòng)對(duì)于正常運(yùn)行時(shí)定子繞組接成三角形的鼠籠型異步電動(dòng)機(jī)，在啟動(dòng)時(shí)，為了保護(hù)電動(dòng)機(jī)，一般采用Y/△降壓啟動(dòng)方法來到達(dá)限制啟動(dòng)電流的目的。Y/△降壓啟動(dòng)的原理如圖1所示：在啟動(dòng)過程中將電動(dòng)機(jī)定子繞組接成星形，即接觸器KMY閉合。此時(shí)電動(dòng)機(jī)每相繞組承受的電壓為額定電壓的，啟動(dòng)電流為三角形接法時(shí)啟動(dòng)電流的1/3。接觸器KMY閉合的同時(shí)定時(shí)器開始定時(shí)，定時(shí)時(shí)間到，接觸器KMY斷開，接觸器KM△閉合。電動(dòng)機(jī)繞組為三角形接法，進(jìn)入正常運(yùn)行階段?？刂齐娐芬凶枣i、互鎖、定時(shí)等常用電路，要求合上啟動(dòng)〔正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)〕按鈕后，電機(jī)先作星型連接啟動(dòng)，經(jīng)延時(shí)6秒后自動(dòng)換接到三角形連接運(yùn)轉(zhuǎn)。按下停止，電機(jī)停轉(zhuǎn)。按下反轉(zhuǎn)按鈕后，進(jìn)行反轉(zhuǎn)的Y/△啟動(dòng)。要求正反轉(zhuǎn)互鎖、Y/△互鎖。4.4電氣元件介紹⑴繼電器繼電器是根據(jù)某種輸入信號(hào)來接通或斷開小電流控制電路，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制和保護(hù)的自動(dòng)控制電器。其輸入量可以是電流、電壓等電量。也可以的溫度、時(shí)間、速度、壓力等非電量，而輸出那么是觸頭的動(dòng)作或者是電路參數(shù)的變化。繼電器的種類很多,按輸入信號(hào)的性質(zhì)分為：電壓繼電器、電流繼電器、時(shí)間繼電器、溫度繼電器、速度繼電器、壓力繼電器等。按工作原理分為：電磁式繼電器、感應(yīng)式繼電器、電動(dòng)式繼電器、熱繼電器、電子式繼電器等。按輸出形式分為：有觸點(diǎn)和無觸點(diǎn)兩類。本設(shè)計(jì)主要用電磁繼電器、時(shí)間繼電器、熱繼電器等。⑵接觸器接觸器是用來接通或分?jǐn)嚯妱?dòng)機(jī)主電路或其他負(fù)載電路的控制電器。用它可以實(shí)現(xiàn)頻繁的遠(yuǎn)距離自動(dòng)控制，接觸器最主要的用途是控制電動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)、反轉(zhuǎn)、制動(dòng)和調(diào)速等。因此