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毕业设计（论文）中期报告题目：无刷直流电机调速控制系统院（系）专业班级姓名学号导师年月日一．设计论文进展情况1.概述本课题运用已学过的电子电路、单片机原理、电动机技术等知识，来研究无刷直流的机的调速，实现在一定条件下，无刷直流电机在人们的要求速度下稳定，高效率，低损耗的运行。其系统硬件主要包括单片机控制模块、显示模块、键盘输入模块、逆变电路模块、辨相电路模块。2.无刷直流电机调速控制系统设计原理通过位置传感器的对电机的位置进行检测，将其位置信号传入微控制器，微控制器对其信号进行逻辑出来，产生相应的脉冲驱动信号，经功率驱动单元放大，放大控制信号对逆变电路进控制，通过电力全控晶体管的开通达到将交流电流转变为直流电流的工作。其电机速度的调节依靠改变单片机输出的脉冲信号的占空比来调节。3.总体硬件结构框图⑴单片机最小系统电源模块运用LM7805CT三端稳压芯片、电容、二极管产生稳定标准的直流5伏电压。为系统提供稳定的直流电压。电路图如下图所示：AT89S52单片机键盘输入显示模块逆变电路模块三相电机霍尔位置检测器⑵AT89S52单片机控制电路本系统主控电路如下图所示，主要由AT89S52芯片、时钟发生电路、复位电路组成。单片机主要对键盘、位置传感器和辨相电路的信号进行采集，进行逻辑计算，从而产生相应的控制脉冲信号。AT89S52是一种低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用Atmel公司高密度非易失性存储器技术制造，其具有一下优点：①与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。②片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。③在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在系统可编程Flash，使得AT89S52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。④AT89S52具有以下标准功能：8k字节Flash，256字节RAM，32位I/O口线，看门狗定时器，2个数据指针，三个16位定时器/计数器，一个6向量2级中断结构，全双工串行口，片内晶振及时钟电路。⑤AT89S52可降至0Hz静态逻辑操作，支持2种软件可选择节电模式。空闲模式下，CPU停止工作，允许RAM、定时器/计数器、串口、中断继续工作。掉电保护方式下，RAM内容被保存，振荡器被冻结，单片机一切工作停止，直到下一个中断或硬件复位为止。⑶键盘输入模块本系统采用4*4矩阵式键盘。共16键位。S1—S10分别对应数字键0—9;S16对应“启动和关闭按键”，按一下启动键盘，再按一下禁止输入。S11对应“删除键”。对当前输入有误的数值进行修改。S12“确定键”，在输入当前值完毕的情况下，按此键表示对当前输入的数值进行有。其余键均无效键盘的信号通过单片机上的P1口传给单片机。单片机通过中断或者查询方式来判断键盘I\O是否有数据传输。单片机通过运行键盘扫描法的的程序对菌体键位进行识别。其电路原理图如下图所示⑷速度显示模块速度显示模块有驱动电路和LED显示器组成。其原理图如下图所示：驱动芯片分别用到74LS244八路驱动芯片和74LS06六路驱动芯片。其中74LS244用于对LED显示器的八位段码管的驱动；74LS06用于对每个LED显示器的VCC电源接线端的驱动，控制每个晶体管的工作状态是“工作”还是“非工作”状态，即“位控制”。单片机的P0口对显示模块提供数据信号。，，通过74LS138把译码芯片对六个显示器进行“位控制”。⑸逆变电路模块逆变模块有驱动电路和单相桥式逆变电路组成。其电路原理图如下图所示：电路原理图其中驱动部分采用芯片IR2130对逆变电路进行驱动。IR2130是IR公司最新推出的高压集成驱动器,有六路输入信号和输出信号,其中的三路具有电平转换功能,只需一路控制电源。IR2130芯片示意图IR2130引脚功能:VCC为输入电源,HIN1、HIN2、HIN3、LIN1、LIN2、LIN3为输入端,FALUT为故障输出端,ITRIP为电流比较器输入端,CAO为电流放大器输出端,CA-为电流放大器反向输入端,VSS为电源地,VSD为驱动地,L01,L02,L03为三路低侧输出,VB1、VB2、VB3为三路高侧电源端,HO1、VS1,HO2、VS2、HO3、VS3为三路高侧输出端。IR2130芯片的特点可直接驱动600V高压系统;具有电流放大和过电流保护功能;自动产生成上、下侧驱动所必需的死区时间(2μs);具有欠压锁定功能并能指示欠压和过电流状态;输入端具有噪声抑制功能。逆变电路工作原理：无刷电机的连续运行，定子绕组所产生的的磁场和装洞中转子磁钢产生的永磁场，在空间始终保持在（π/2）rad左右的电角度，因此定子绕组需要加三相电源，此电源可通过下图的逆变电路产生。Q1、Q2、……Q6为六只MOSFET功率管，起绕组的开关作用,高电平是导通，其控制信号靠单片机的拐角发出的信号控制。每一瞬间有两个功率管导通，每隔1/6周期（60°电角度）换相一次，每次换相一个功率管导通120°电角度。各功率管的导通顺序是Q1Q2、Q2Q3、Q3Q4、Q4Q5、Q5Q6、Q6Q1…逆变电路图⑹辨相电路模块为了让单片机辨别电动机的正传还是反转，此处用到了辨相电路来辨别电动机的运行方向。其电路原理图如下：将三相电机转子的A,B,C相的位置信号分别接入辨相电路的相连接，矢量Uab处于正半周期时，矢量Ubc才能导通，由于在矢量Uab的正半周期矢量Ubc在两个对称晶体管中的导通时间不一样，导致两电容c9,c10充电后之间存在电压差，电压差通过有源放大器作用产生相应信号传给单片机判别电机的运行方向。矢量Ubc滞后矢量Uab时xy处为低电位。超前时xy处为高电位。所以可以根据xy处的高低电平判断电机的运动方向。xy处的信号与单片机相连接。⑺霍尔位置传感器模块霍尔位置传感器通过对电动机转子的位置的确定，产生位置信号传给单片机。其转子的瞬时速度也可通过单片机对位置信号的逻辑计算啦获得，通过显示电路来显示。⑻整个系统原理图注：1、正文：宋体小四号字，行距22磅。2、中期报告装订入毕业设计（论文）附件册。二.存在问题及解决措施⒈IR2130驱动问题。查阅有关资料，上网百度有关信息已解决。⒉键盘和显示器的与单片机的连接方式。参考李广弟单片机基础第三版已解决。⒊如何通过软件对速度进行调节。请教老师。用软件调节信号占空比来实现速度调节。⒋霍尔位置检测器的工作原理。待解决。三.后期工作安排后期的主要工作是深入研究相关资料，处理中期遗留问题，以及进行PCB电路的改进与系统调试，编写调试程序，搭建硬件实物电路，对系统进行调节。最后完成整个毕业设计论文。