數(shù)字式直流脈寬調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)1

PAGEPAGE22目錄目錄 1概述 2一設(shè)計(jì)指標(biāo) 2二參數(shù)計(jì)算 22.1預(yù)置及固有參數(shù)計(jì)算： 22.2選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 32.3計(jì)算電流環(huán)參數(shù) 32.4電流環(huán)檢驗(yàn)近似條件 42.5選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu) 42.6計(jì)算轉(zhuǎn)速環(huán)參數(shù) 42.7轉(zhuǎn)速環(huán)檢驗(yàn)近似條件 5三系統(tǒng)仿真分析 53.1MATLAB繪制雙閉環(huán)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖 53.2MATLAB下仿真運(yùn)行結(jié)果 6四系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 64.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案 64.2主電路設(shè)計(jì) 74.2.1主電路整體設(shè)計(jì) 74.2.2整流電路及其二極管選擇 84.2.3主電路開(kāi)關(guān)器件選擇 94.2.4IGBT驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) 104.2.5電流、轉(zhuǎn)速、電壓檢測(cè)電路的設(shè)計(jì) 114.3控制電路設(shè)計(jì) 124.3.1鍵盤(pán)及顯示電路設(shè)計(jì) 124.3.2通信電路設(shè)計(jì) 144.3.3模擬量給定、電流、電壓、轉(zhuǎn)速等反饋量與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì) 144.4軟件設(shè)計(jì) 154.4.1主程序框圖 154.4.2鍵盤(pán)及顯示程序 154.4.3轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)數(shù)字PI子程序 194.4.4電流調(diào)節(jié)數(shù)字PI子程序 204.4.5數(shù)字濾波子程序 204.4.6其他程序 21五設(shè)計(jì)總結(jié) 215.1器件清單 215.2設(shè)計(jì)過(guò)程總結(jié)及收獲 21概述如何用計(jì)算機(jī)的新方法來(lái)控制調(diào)整直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速的問(wèn)題是現(xiàn)在工業(yè)控制中急需應(yīng)用的問(wèn)題。通常在工業(yè)上控制直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的方法常用調(diào)壓線圈來(lái)改變直流電動(dòng)機(jī)線圈兩端的電壓來(lái)調(diào)整轉(zhuǎn)速，但問(wèn)題是速度調(diào)整不精確而且也不穩(wěn)定，調(diào)壓線圈也經(jīng)常發(fā)生短路燒毀等故障現(xiàn)象，容易受外界因素的影響。如果采用單片機(jī)來(lái)進(jìn)行自動(dòng)控制直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，既可以避免以上缺點(diǎn)，又可以減少設(shè)備費(fèi)用和人力等等。工業(yè)生產(chǎn)廣泛使用電力拖動(dòng)，電力拖動(dòng)的耗電量占了工業(yè)生產(chǎn)耗電量的一半左右，而電力拖動(dòng)又離不開(kāi)調(diào)速和控制，工業(yè)上對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制方式多種多樣,一些工廠和企業(yè)對(duì)電動(dòng)機(jī)仍采用人工手動(dòng)控制方式,由于人為的各種因素,會(huì)造成產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率降低,生產(chǎn)成本提高。故對(duì)電機(jī)的自動(dòng)控制和調(diào)速進(jìn)行研究對(duì)我國(guó)的工業(yè)發(fā)展有著及其深遠(yuǎn)的意義。為了使生產(chǎn)機(jī)械以最合理的速度進(jìn)行工作，從而提高生產(chǎn)率和保證產(chǎn)品具有較高的質(zhì)量，許多生產(chǎn)機(jī)械要求在不同的情況下，以不同的轉(zhuǎn)速工作。例如，車(chē)床在進(jìn)行粗加工時(shí)，要求主軸速度較低而進(jìn)給速度較高，以提高生產(chǎn)率時(shí)；要求主軸速度較高進(jìn)給速度較高低，以保證對(duì)工件的粗糙度要求；再比如電梯和其它要求準(zhǔn)確停車(chē)的生產(chǎn)機(jī)械，在停車(chē)前要降低速度，以提高停車(chē)的準(zhǔn)確性。這就要求我們采用一定的方法來(lái)改變生產(chǎn)機(jī)械的工作速度，一滿足生產(chǎn)的需要。通常，我們把這種為了滿足生產(chǎn)需要而人為改變拖動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速，使電動(dòng)機(jī)從一個(gè)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速過(guò)渡到另一個(gè)穩(wěn)定轉(zhuǎn)速的過(guò)程稱為調(diào)速過(guò)程，簡(jiǎn)稱調(diào)速。對(duì)于采用電動(dòng)機(jī)作原動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)機(jī)械，實(shí)現(xiàn)調(diào)速的方案通常有電氣調(diào)速、機(jī)械調(diào)速和機(jī)電配合調(diào)速三種。機(jī)械調(diào)速是靠改變傳動(dòng)機(jī)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速比來(lái)調(diào)節(jié)工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速；而電氣調(diào)速是靠調(diào)節(jié)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速來(lái)調(diào)節(jié)工作機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速。電氣調(diào)速有許多優(yōu)點(diǎn)，如傳動(dòng)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)速時(shí)不需要脫離負(fù)載、技術(shù)性能好等。因此，電氣調(diào)速獲得了廣泛的應(yīng)用。直流電機(jī)具有良好的起、制動(dòng)性能，宜于在大范圍內(nèi)平滑調(diào)速，在許多需要調(diào)速或快速正反向的電力拖動(dòng)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。近年來(lái)，高性能交流調(diào)速技術(shù)發(fā)展很快，交流調(diào)速系統(tǒng)正逐步取代直流調(diào)速系統(tǒng)。然而，直流拖動(dòng)控制系統(tǒng)畢竟在理論上和實(shí)踐上都比較成熟，而且從控制的角度來(lái)看，它又是交流拖動(dòng)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)。一設(shè)計(jì)指標(biāo)直流電動(dòng)機(jī)參數(shù)：，，，，，，，，，電樞電源采用直流脈寬調(diào)制電源供電，系統(tǒng)過(guò)載能力1.5，調(diào)速范圍20，最高轉(zhuǎn)速2000r/min，電流超調(diào)量，轉(zhuǎn)速、電流無(wú)靜差，主電路電力電子器件開(kāi)關(guān)頻率。二參數(shù)計(jì)算2.1預(yù)置及固有參數(shù)計(jì)算：1)電樞電源采用直流脈寬調(diào)制電源，滯后時(shí)間常數(shù)為2)電動(dòng)機(jī)電動(dòng)勢(shì)系數(shù)3)由ACR輸出限幅值：，則取啟動(dòng)電流：4)由ASR輸出限幅值為：，則電流反饋系數(shù)為： 5)由轉(zhuǎn)速最大給定值：，則轉(zhuǎn)速反饋系數(shù)：轉(zhuǎn)速濾波時(shí)間常數(shù)，根據(jù)所用測(cè)速發(fā)電機(jī)紋波情況，取=0.005s。2.2選擇電流調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)根據(jù)設(shè)計(jì)要求，并保證穩(wěn)態(tài)電流無(wú)差，可按典型Ⅰ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)電流調(diào)節(jié)器。電流環(huán)控制對(duì)象是雙慣性型的，因此可用PI型電流調(diào)節(jié)器檢查對(duì)電源電壓的抗擾性能：，參照典型Ⅰ型系統(tǒng)動(dòng)態(tài)抗擾性能指標(biāo)，都可以接受。2.3計(jì)算電流環(huán)參數(shù)電流濾波時(shí)間常數(shù)。應(yīng)有(1~2)=3.33ms,因此取=0.001s。電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取。電流調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)：電流環(huán)開(kāi)環(huán)增益：要求時(shí)，由相關(guān)表知，應(yīng)取，因此 于是，ACR的比例系數(shù)為2.4電流環(huán)檢驗(yàn)近似條件電流環(huán)截止頻率：1)整流裝置傳遞函數(shù)近似條件，滿足近似條件。2)忽略反電動(dòng)勢(shì)變化對(duì)電流環(huán)動(dòng)態(tài)影響的條件，滿足近似條件。3)電流環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件：，滿足近似條件。按照上述參數(shù)，電流環(huán)可以達(dá)到的動(dòng)態(tài)跟隨性能指標(biāo)為滿足設(shè)計(jì)要求。2.5選擇轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器結(jié)構(gòu)按Ⅱ型系統(tǒng)設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速環(huán)，ASR選用PI調(diào)節(jié)器，傳遞函數(shù)為按跟隨和抗擾性能都較好的原則，取h=5。2.6計(jì)算轉(zhuǎn)速環(huán)參數(shù)電流環(huán)等效時(shí)間常數(shù)。由得轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)之和。按小時(shí)間常數(shù)近似處理，取 轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)器超前時(shí)間常數(shù)：轉(zhuǎn)速環(huán)開(kāi)環(huán)增益 ASR的比例系數(shù)為 2.7轉(zhuǎn)速環(huán)檢驗(yàn)近似條件1)轉(zhuǎn)速環(huán)截止頻率為 2)電流環(huán)傳遞函數(shù)簡(jiǎn)化條件為 ，滿足簡(jiǎn)化條件3)轉(zhuǎn)速環(huán)小時(shí)間常數(shù)近似處理?xiàng)l件為 ，滿足近似條件。三系統(tǒng)仿真分析3.1MATLAB繪制雙閉環(huán)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖圖1雙閉環(huán)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖圖1雙閉環(huán)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)結(jié)構(gòu)圖3.2MATLAB下仿真運(yùn)行結(jié)果圖2圖2仿真運(yùn)行結(jié)果從仿真結(jié)果看，所設(shè)計(jì)系統(tǒng)基本滿足設(shè)計(jì)要求。四系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)4.1系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案圖3圖3微機(jī)數(shù)字控制雙閉環(huán)直流PWM調(diào)速系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)圖單片機(jī)可選用AT89C51、AT89S52等。圖4AT89C51管腳圖AT89C51系列單片機(jī)是美國(guó)ATMEL公司近年來(lái)推出的一種新型高性能低價(jià)位、低電壓低功耗的8位CMOS微型計(jì)算機(jī)。它的顯著優(yōu)點(diǎn)是:①內(nèi)含F(xiàn)lash存儲(chǔ)器,這在系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中,可隨意進(jìn)行程序修改,既便錯(cuò)誤編程之后仍可以重新編程,故不存在廢品且大大縮短了程序的開(kāi)發(fā)周期;同時(shí)在系統(tǒng)工作過(guò)程中能有效地保存數(shù)據(jù)信息。②圖4AT89C51管腳圖易舉的。4.2主電路設(shè)計(jì)4.2.1主電路整體設(shè)計(jì)主電路由整流電路，濾波電路及PWM變換器組成。為簡(jiǎn)化控制電路，減少濾波，整流電路采用三相二極管整流電路整流，系統(tǒng)的調(diào)壓由PWM變換器承擔(dān)。PWM變換器由兩個(gè)絕緣柵極雙極晶體管IGBT和兩個(gè)續(xù)流二極管組成。GTR和GTO是雙極型電流驅(qū)動(dòng)器件，由于具有電導(dǎo)調(diào)制效應(yīng)，所以其通流能力很強(qiáng)，但開(kāi)關(guān)速度較低，所需驅(qū)動(dòng)功率大。而電力MOSFET是單極型電壓驅(qū)動(dòng)器件，開(kāi)關(guān)速度快，輸入阻抗高，熱穩(wěn)定性好，所需驅(qū)動(dòng)功率小而且驅(qū)動(dòng)電路簡(jiǎn)單。將這兩類器件相互取長(zhǎng)補(bǔ)短適當(dāng)結(jié)合而成的復(fù)合器件，通常稱為Bi-MOS器件。絕緣柵雙極晶體管（Insulated-GateBipolarTransistor——IGBT或IGT）綜合了GTR和的MOSFET優(yōu)點(diǎn)，因而具有良好的特性。因此，自其1986年開(kāi)始投入市場(chǎng)，就迅速擴(kuò)展了其應(yīng)用領(lǐng)域，目前已取代了原來(lái)GTR和一部分電力MOSFET的市場(chǎng)，成為中小功率電力電子設(shè)備的主導(dǎo)器件，并在繼續(xù)努力提高電壓和電流容量，以期再取代GTO的地位。圖5圖5主電路圖主電路中圖中C1、C2為直流側(cè)的濾波環(huán)節(jié)；開(kāi)關(guān)K1控制交流電的接通與關(guān)；K2為接觸器觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)；R1、R2、Rb和Vb起泵升限制作用，當(dāng)電機(jī)制動(dòng)時(shí)，濾波電容吸收運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)能，使電容兩端電壓（給定值260V）升高，當(dāng)電壓檢測(cè)信號(hào)超過(guò)給定信號(hào)時(shí)，單片機(jī)通過(guò)P3.5口使Vb導(dǎo)通，Rb的分流電路接通。4.2.2整流電路及其二極管選擇整流電路是電力電子電路中出現(xiàn)最早的一種，它將交流電變?yōu)橹绷麟姡瑧?yīng)用十分廣泛，電路形式多種多樣，個(gè)具特色。對(duì)于本題目所設(shè)計(jì)的調(diào)速系統(tǒng)，為了對(duì)轉(zhuǎn)子電壓進(jìn)行控制，要求對(duì)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子三相交流電流進(jìn)行整流來(lái)構(gòu)成控制回路，因此必須選用三相整流電路。再此基礎(chǔ)上為了使直流電壓麥脈動(dòng)較小，可采用三相橋式整流電路。圖6圖6三相整流電路原理圖三相橋式整流電路原理圖如圖所示，習(xí)慣將其中陰極連接在一起的3個(gè)二極管（VD1，VD3，VD5）稱為共陰極組；陽(yáng)極連接在一起的3個(gè)二極管（VD4，VD6，VD2）稱為共陽(yáng)極組。此外，習(xí)慣上希望二極管按從1至6的順序?qū)?，為此將二極管按圖示的順序編號(hào)，即共陰極組中與a，b，c三相電源相接的3個(gè)二極管VD1，VD3，VD5；共陽(yáng)極組中與a，b，c三相電源相接的3個(gè)二極管分別為VD4，VD6，VD2。對(duì)于共陰極組的3個(gè)二極管，陽(yáng)極所接交流電壓值最高的一個(gè)導(dǎo)通。而對(duì)于共陽(yáng)極組的3個(gè)二極管，則是陰極所接交流電壓值最低（或者說(shuō)負(fù)得最多）的一個(gè)導(dǎo)通。這樣，任意時(shí)刻共陽(yáng)極組和共陰極組中各有一個(gè)二極管處于導(dǎo)通狀態(tài)，施加于負(fù)載上的電壓為某一線電壓。三相橋式整流電路的一些特點(diǎn)如下：（1）每個(gè)時(shí)刻均需2個(gè)三相整流電路原理圖二極管同時(shí)導(dǎo)通,形成向負(fù)載供電的回路，其中1個(gè)二極管是共陰極組的，1個(gè)是共陽(yáng)極組的，且不能為同一相的二極管。（2）6個(gè)二極管按VD1-VD2-VD3-VD4-VD5-VD6的順序?qū)ā＃?）整流輸出電壓一周期脈動(dòng)6次，每次脈動(dòng)的波形都一樣，故該電路為6脈波整流電路。硅整流元件的選擇：式中，A（三相橋式電路，電容性負(fù)載）所以A取考慮到啟動(dòng)時(shí)斬波器斷開(kāi)，外接R1和R2全值啟動(dòng)，整流電路元件承受的電壓比正常運(yùn)行時(shí)大，式中可取。所以可?。嚎蛇x擇硅整流元件ZP300六只。4.2.3主電路開(kāi)關(guān)器件選擇根據(jù)題目的要求，需要選擇合適的IGBT驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)控制外串電阻兩端電壓的大小并保證控制的精度。在這里選用日本東芝公司的MG200Q2YS50型IGBT。具體參數(shù)如下表：表1表1MG200Q2YS50型IGBT參數(shù)特性符號(hào)極值單位共射極飽和電壓VCES1200V柵射極最大額定電壓VGES±20V柵射極最大額定電壓DCIC(25oC/80oC)78/50A1msICP(25oC/80oC)156/100正向電流DCIF200A1msIFM100集電極功耗（Tc=25oC）PC400W結(jié)溫Tj150oC存儲(chǔ)溫度范圍Tstg-40~125oC絕緣電壓VIsol2500（AC1minute）V螺紋扭矩——3/3N·m4.2.4IGBT驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)圖圖7IGBT觸發(fā)電路為了使單片機(jī)發(fā)出PWM脈沖信號(hào)能夠控制IGBT的導(dǎo)通，在中間必須使用一個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)脈沖信號(hào)的放大。本設(shè)計(jì)采用IGBT專用驅(qū)動(dòng)芯片EXB841，該芯片具有正負(fù)偏壓、過(guò)流檢測(cè)、故障保護(hù)和軟關(guān)斷等主要功能特征，在300容量以下的IGBT驅(qū)動(dòng)中得到了廣泛應(yīng)用。圖7是EXB841的內(nèi)部原理圖，其主要有3個(gè)工作過(guò)程：正常開(kāi)通過(guò)程、正常關(guān)斷過(guò)程和保護(hù)動(dòng)作過(guò)程。保護(hù)動(dòng)作過(guò)程是根據(jù)\o"IGBT"IGBT開(kāi)通期間其集射極間\o"電壓"電壓Uce的大小判定是否發(fā)生過(guò)流而進(jìn)行保護(hù)的。當(dāng)IGBT開(kāi)通時(shí)，若發(fā)生短路，Uce上升很多，會(huì)使得D7截止，EXB841的腳6“懸空”，B點(diǎn)和C點(diǎn)電位開(kāi)始上升；當(dāng)上升至13V時(shí)，VZ1被擊穿，V3導(dǎo)通，C4通過(guò)R7和V3放電，E點(diǎn)的電壓逐漸下降，D6導(dǎo)通，從而使IGBT的集射極間電壓Uge下降，實(shí)現(xiàn)緩關(guān)斷，完成EXB841對(duì)IGBT的保護(hù)。作為IGBT的\o"驅(qū)動(dòng)"驅(qū)動(dòng)芯片，EXB841有著眾多的優(yōu)點(diǎn)。圖圖8EXB841的內(nèi)部原理圖如圖所示，觸發(fā)單元以C8051單片機(jī)為核心，由TTL系列集成電路7406和7407低電平驅(qū)大功率IGBT專用驅(qū)動(dòng)芯片EXB841，再有該芯片驅(qū)動(dòng)IGBT。當(dāng)P0.3輸出高電平“1”時(shí)，7406的輸出為低電平“0”,；7407的輸出為高電平“1”，VT2導(dǎo)通。當(dāng)P0.3輸出低電平“0”時(shí)，7407的輸出為低電平“0”，VT2截止；7406的輸出為高電平“1”，VT1導(dǎo)通。4.2.5電流、轉(zhuǎn)速、電壓檢測(cè)電路的設(shè)計(jì)采用75CYB0型永磁直流測(cè)速發(fā)電機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)速檢測(cè)。圖9轉(zhuǎn)速檢測(cè)電路電流用霍爾元件測(cè)量，選用電壓輸出型電流霍爾元件，如圖4-5。圖10電流檢測(cè)電路電壓用光電耦合器測(cè)量，如圖4-6。圖11電壓檢測(cè)電路圖8圖8電壓、電流檢測(cè)電路4.3控制電路設(shè)計(jì)4.3.1鍵盤(pán)及顯示電路設(shè)計(jì)此電路有接口芯片8279來(lái)設(shè)計(jì)，8279采用+5V單一電源供電，40腳封裝，如圖4-2所示。DB0～DB7：雙向數(shù)據(jù)總線，用來(lái)傳送8279與CPU之間的數(shù)據(jù)和命令。CLK：時(shí)鐘輸入線，用以產(chǎn)生內(nèi)部定時(shí)的時(shí)鐘脈沖。RESET：復(fù)位輸入線，8279復(fù)位后被置為字符顯示左端輸入，二鍵閉鎖的觸點(diǎn)回彈型式，時(shí)鐘前置分頻器被置為31,RESET信號(hào)為高電平有效。CS：片選輸入線，低電平有效，單片機(jī)在CS端為低時(shí)可對(duì)8279讀/寫(xiě)操作。A0：緩沖器低位地址，當(dāng)A0為高電平時(shí)，表示數(shù)據(jù)總線上為命令或狀態(tài)，當(dāng)為低電平時(shí)，表示數(shù)據(jù)總線上為命令或狀態(tài)，當(dāng)為低電平時(shí)，表示數(shù)據(jù)總線上為數(shù)據(jù)。RD：讀信號(hào)輸入線，低電平有效，將緩沖器讀出，數(shù)據(jù)送往外部總線。WR：寫(xiě)信號(hào)輸入線，低電平有效，將緩立器讀出,將數(shù)據(jù)從外部數(shù)據(jù)總線寫(xiě)入8279的緩沖器。

IRQ：中斷請(qǐng)求輸出線，高電平有效，在鍵盤(pán)工作方式下，當(dāng)FIFO/傳感器RAM中有數(shù)據(jù)時(shí)，此中斷線變?yōu)楦唠娖?，在FIFO/傳感器RAM每次讀出時(shí)，中斷線就下降為低電平，若在RAM中還有信息，則此線重又變?yōu)楦唠娖?。在傳感器工作方式中，每?dāng)探測(cè)到傳感器信號(hào)變化時(shí)，中斷線就變?yōu)楦唠娖?。SL0～SL3：掃描線，用來(lái)掃描按鍵開(kāi)關(guān)，傳感器陣列和顯示數(shù)字，這些可被編程或被譯碼。RL0～RL7：回送線，經(jīng)過(guò)按鍵或傳感器開(kāi)關(guān)與掃描線聯(lián)接，這些回送線內(nèi)部設(shè)置有上拉電路，使之保持為高電平，只有當(dāng)一個(gè)按閉合時(shí)，對(duì)應(yīng)的返回線變?yōu)榈碗娖?；無(wú)按鍵閉合時(shí)，均保持高電平。SHIFT：換位功能，當(dāng)有開(kāi)關(guān)閉合時(shí)被拉為低電平，沒(méi)有按下SHIFT開(kāi)關(guān)時(shí)，SHIFT輸入端保持高電平，在鍵盤(pán)掃描方式中，按鍵一閉合，按鍵位置和換位輸入狀態(tài)一起被存貯。CNTL/STB：當(dāng)CNTL/STB開(kāi)關(guān)閉合時(shí)將其拉到低電平，否則始終保持高電平，對(duì)于鍵盤(pán)輸入方式，此線用作控制輸入端，當(dāng)鍵被按下時(shí)，按鍵位置就和控制輸入狀態(tài)一起被存貯起來(lái)，在選通輸入方式中，作選通用，把數(shù)據(jù)存入FIFORAM中。OUTA3～OUTA0及OUTB3～OUTB0：顯示輸出A口及B口，這兩個(gè)口是16×4切換的數(shù)字顯示。這兩個(gè)端口可被獨(dú)立控制，也可看成一個(gè)8位端口。

BD：空格顯示,此輸出端信號(hào)用于在數(shù)字轉(zhuǎn)換時(shí)將顯示空格或者用顯示空格命令控制其顯示空格字符。VCC：＋5V電源輸入線。

VSS：地線輸入線。圖12為8位顯示器、4×8鍵盤(pán)和8279的接口電路。初始化8279后，單片機(jī)把顯示字符送到8279內(nèi)部的顯示RAM，8279將字符轉(zhuǎn)換成段碼，并經(jīng)A0-A3、B0-B3線把段碼送顯示器，同時(shí)經(jīng)SL0~SL3線發(fā)出4位數(shù)位選通碼，4-16譯碼器對(duì)選通碼進(jìn)行譯碼后輪流選通各位顯示器；以上操作都由8279自動(dòng)完成；SL0-SL2線同時(shí)連到3-8譯碼器，譯碼器的輸出用于掃描鍵盤(pán)8行；8279經(jīng)8根返回線讀取鍵盤(pán)的狀態(tài)；若發(fā)現(xiàn)按鍵閉合則等待10ms再檢驗(yàn)按鍵是否閉合，若按鍵仍閉合，則把被按鍵的鍵值選通輸入8279內(nèi)部的FIFO，同時(shí)INT線發(fā)出一個(gè)高電平，指出FIFO內(nèi)已經(jīng)有一個(gè)字符，INT線連接到CPU的中斷請(qǐng)求線。當(dāng)單片機(jī)接收到中斷請(qǐng)求后，若開(kāi)中斷，則轉(zhuǎn)到鍵盤(pán)服務(wù)程序，從FIFO中讀取按鍵的鍵值；圖中/BD信號(hào)用于熄滅顯示。圖12圖12鍵盤(pán)顯示電路4.3.2通信電路設(shè)計(jì)在自動(dòng)化測(cè)量和控制系統(tǒng)中，各臺(tái)儀表之間需要不斷地進(jìn)行各種信息的交換和傳輸。這種信息的交換和傳輸是通信儀表的通信接口進(jìn)行的，通信接口是各臺(tái)儀表之間或者儀表和計(jì)算機(jī)之間進(jìn)行信息交換和傳輸?shù)穆?lián)絡(luò)裝置。為了使不同廠家生產(chǎn)的任何型號(hào)的儀表都可以用一條無(wú)源標(biāo)準(zhǔn)總線電纜連接起來(lái)，世界各國(guó)都按統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)設(shè)計(jì)智能化儀表的的通信接口。本設(shè)計(jì)中利用80C51單片機(jī)內(nèi)UART串行口實(shí)現(xiàn)儀表之間的相互通信以及通過(guò)RS—233接口實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)之間的串行通信。4.3.3模擬量給定、電流、電壓、轉(zhuǎn)速等反饋量與單片機(jī)的接口設(shè)計(jì)模擬測(cè)速一般采用測(cè)速發(fā)電機(jī)，其輸出電壓不僅表示了轉(zhuǎn)速的大小，還包含了轉(zhuǎn)速的方向，在調(diào)速系統(tǒng)中（尤其在可逆系統(tǒng)中），轉(zhuǎn)速的方向也是不可缺少的。因此必須經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)淖儞Q，將雙極性的電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為單極性電壓信號(hào)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后得到的數(shù)字量送入微機(jī)。電流和電壓檢測(cè)除了用來(lái)構(gòu)成相應(yīng)的反饋控制外，還是各種保護(hù)和故障診斷信息的來(lái)源。電流、電壓信號(hào)也存在幅值和極性的問(wèn)題，需經(jīng)過(guò)一定的處理后，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換送入微機(jī)，其處理方法與轉(zhuǎn)速相同。下圖A/D、單片機(jī)以及模擬量給定、電流、電壓、轉(zhuǎn)速等反饋量等各模擬信號(hào)的接口電路。b)A/D接口b)A/D接口a)模擬量給定圖圖13模擬量與單片機(jī)接口4.3.4報(bào)警電路圖14圖14蜂鳴音報(bào)警電路蜂鳴音報(bào)警的發(fā)音器件常采用壓電式蜂鳴器。壓電式蜂鳴器約需10mA的驅(qū)動(dòng)電流，因此，可以使用TTL系列集成電路7406或7407低電平驅(qū)動(dòng)，如圖6-13，圖中驅(qū)動(dòng)器的輸入端接C8051的P3.1。當(dāng)P3.1輸出高電平“1”時(shí)，7406的輸出為低電平“0”，使壓電蜂鳴器引線獲得將近5V的直流電壓，而產(chǎn)生蜂鳴音。當(dāng)P3.1端輸出低電平“04.4軟件設(shè)計(jì)4.4.1主程序框圖圖圖15主程序框圖4.4.2鍵盤(pán)及顯示程序鍵盤(pán)與顯示是通過(guò)接口芯片8279來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其各部分流程圖如下：（a）8279初始化子程序（a）8279初始化子程序開(kāi)始寫(xiě)清除命令字DU=1?讀8279狀態(tài)字寫(xiě)方式命令字寫(xiě)時(shí)鐘編程命令允許8279中斷返回YN（b）鍵盤(pán)輸入中斷子程序開(kāi)始（b）鍵盤(pán)輸入中斷子程序開(kāi)始保護(hù)現(xiàn)場(chǎng)FIFO中有數(shù)據(jù)嗎？讀FIFO命令8279讀FIFO計(jì)算鍵號(hào)恢復(fù)現(xiàn)場(chǎng)返回NY（c）顯示更新子程序開(kāi)始（c）顯示更新子程序開(kāi)始寫(xiě)顯示RAM命令→8279顯示緩沖器地址→R0長(zhǎng)度→R7顯示數(shù)據(jù)段碼→8279顯示RAM(R0)+1→R0(R7)-1=0?返回NY圖16圖16鍵盤(pán)及顯示程序流程圖程序清單如下：①8279初始化程序INI79: MOV DPTR,#7FFFH ;清除命令送8279 MOV A,#0D1H MOVX @DPTR,AWNDU: MOVX A,@DPTR,A ;等8279清除結(jié)束 JB ACC.7,WNDU MOV A,#0 ;方式命令送8279 MOVX @DPTR,A MOV A,#34H ;掃描頻率設(shè)置命令送8279 MOVX @DPTR,A MOV IE,#84H ;允許8279中斷 RET②顯示更新程序RDIR: MOV DPTR,#7FFFH ;寫(xiě)顯示RAM命令送8279 MOV A,#90H MOVX @DPTR,A MOV R0,#78H ;顯示緩沖器首地址送R0 MOV R7,#8 MOV DPTR,#7FFEHRDLO: MOV A,@R0 ;取顯示數(shù)據(jù) ADD A,#5 ;加偏移量 MOVC A,@A+PC ;查表轉(zhuǎn)換為段碼數(shù)據(jù)送8279 MOVX @DPTR,A INC R0 DJNZ R7,RDLO RETSEG: DB 3FH,06H,5BH,4FH ;根據(jù)硬件線路設(shè)計(jì)的字型數(shù)據(jù) DB 66H,6DH,7DH,07H DB 7FH,6FH,77H,7CH DB 39H,5EH,79H,71H③鍵輸入中斷服務(wù)程序PKEY1: PUSH PSW PUSH DPL PUSH DPH PUSH ACC PUSH B SETB PSW.3 ;選工作區(qū)寄存器 MOV DPTR,#7FFFH ;讀FIFO中是否有數(shù)據(jù) MOVX A,@DPTR ANL A,#0FHJZ PKYR ;判FIFO中是否有數(shù)據(jù)MOV A,#40H ;讀FIFO命令送8279MOVX @DPTR,AMOV DPTR,#7FFEHMOVX A,@DPTR ;讀數(shù)據(jù)MOV R2,AANL A,#38H ;計(jì)算鍵值RR ARR ARR AMOV B,#04HMUL ABXCH A,R2ANL A,#7ADD A,R2MOV R0,40H ;鍵值送(40H)指出的環(huán)形緩沖器單元MOV @R0,A INC R0 MOV A,R0 ANL A,#3FH ;環(huán)形緩沖器指針處理(緩沖區(qū)為