交流电动机转速的测量与控制系统的设计

交流电动机转速的测量与控制系统的设计

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交流电动机转速的测量与控制系统的设计

摘  要：本课题研究基于单片微机的交流电机速度信号检测与调节控制系统的方法。介绍了利用MCS-51单片机、转速传感器、交流变频器、模/数、数/模转换技术等构成的数字实时转速检测和控制系统的构成。主要是对电动机的转速进行检测和处理，以便及时了解参数的变化情况，并进行控制。
系统给出了系统的硬件实现途径和软件设计方法，对系统的性能作了分析，实现了软件与硬件相结合的方法。通过检测脉冲的数目，就可以测出转角，测出脉冲的变化率即单位时间的数目就可以求出速度。通过单片机试验板和仿真软件的调试与使用，掌握微机控制系统的硬件和软件设计方法。该设计具有显示装置，可显示工作状态和具有参数设置。交流调速系统在工业中应用很广，如传送带的同步控制，轧辊之间的速度比例等。

关键词：转速测量   控制系统   交流电机

目    录
1 引言 …………………………………………………………………………………………1
1.1交流变频调速的优异特性 ………………………………………………………………1
1. 2与其它调速方法的比较………………………………………………………………… 1
1. 3合理应用………………………………………………………………………………… 2
1. 4交流调速技术的发展概况与趋势……………………………………………………… 2
1. 5电动机的单片机控制 ……………………………………………………………………3
1. 6评价……………………………………………………………………………………… 4
2  单片机系统设计……………………………………………………………………………5
2.1 8031单片机的结构 ………………………………………………………………………5
2.2 8031单片机的存储器组成……………………………………………………………… 6
2.3 8031单片机的存储器配置 ………………………………………………………………8
2.3.1片内数据存储器 ……………………………………………………………………… 8
2.3.2片外数据存储器…………………………………………………………………………9
2.4 控制系统的设计………………………………………………………………………… 10
2.5 程序存储器扩展技术…………………………………………………………………… 10
2.5.1 8031程序存储器扩展技术……………………………………………………………  10
2.5.2 EPROM扩展电路……………………………………………………………………… 10
2.6 数据存储器扩展技术…………………………………………………………………… 13
2.6.1静态RAM扩展电路…………………………………………………………………… 13
2.7 指令的读取过程………………………………………………………………………… 13
2.8带RAM和定时器的可编程扩展接口8155A…………………………………………… 14
2.9地址译码器74HC138 ………………………………………………………………………19
3数模及模数转换接口电路设计  …………………………………………………………21
3.1数模转换器………………………………………………………………………………21
3.1.1数/模（D/A）转换器选择要点………………………………………………………21 
3.1.2 数/模（D/A）转换 ……………………………………………………………………… 22
3.1.3 DAC0832与MCS-51单片机的接口方法………………………………………………24
3.2A/D转换器选择要点………………………………………………………………………26
3.2.1模/数（A/D）转换……………………………………………………………………… 28
4 键盘及显示器接口电路设计………………………………………………………………31
4.1单片机与键盘接口…………………………………………………………………………31
4.1.1 行列式键盘………………………………………………………………………………32
4.1.2 由74LS164和单片机串并行口组成的矩阵式键盘接口 ……………………………32
4.2显示器结构…………………………………………………………………………………32
4.2.1由8155扩展I/O口控制的8位LED动态显示接口………………………………… 34
5系统其它元件的选用………………………………………………………………………36
5.1 转速传感器 ……………………………………………………………………………36
5.1.1 KM115-1型传感器的性能特点…………………………………………………………36
5.1.2工作原理………………………………………………………………………………36
5.2继电器的选用………………………………………………………………………………37
5.3通用变频器的基本结构原理………………………………………………………………38
5.3.1 通用变频器的选用原则和方法 ………………………………………………………38
5.3.2 根据变速调速系统控制系统的控制方式选择通用变频器 …………………………38
5.3.3 通用变频器类型与被控电机的参数匹配 ……………………………………………39
6 软件设计 ……………………………………………………………………………………40
6.1 单片机与键盘接口的软件设计 …………………………………………………………41
6.2LED显示器的软件设计……………………………………………………………………41
6.3 A/D转换的软件设计………………………………………………………………………………43
6.4 D/A转换的软件设计………………………………………………………………………………44
6.5 PID调节算法的软件设计 ………………………………………………………………………45
7结论………………………………………………………………………………………………………48
8致谢………………………………………………………………………………………………………49
9参考文献 …………………………………………………………………………………………………50
10附录…………………………………………………………………………………………51

 
参 考 文 献
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[2] 杨光友 朱宏辉.单片微机计算机原理及接口技术.中国水利水电出版社,2002年
[3] 李华 孙晓民 李红青等.MCS-51系列单片机实用接口技术.北京航天航空大学出版社,1993.8
[4] 周庆贵.电气控制技术.北京：化工出版社，2001
[5] 喻宗泉喻晗 李建民.单片机原理与应用技术.西安电子科技大学出版社,2006.5
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[8] 王仁祥 王小曼.通用变频器选型、应用与维护.人民邮电出版社.2005.9
[9] 冯垛生 张森.变频器的应用与维护.华南理工大学出版社.2001.9
[10] 徐建军 关宇 季晓衡.MCS-51系列单片机应用及接口技术.人民邮电出版社.2003.6
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[12] 谢运祥 欧阳森.电力电子单片机控制技术.机械工业出版社.2007.1
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[16] 王志良. 电力电子器件及其应用技术[M ]. 北京: 国防工业出版社, 1995
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[20] 中国电子网.NE555.，2004.04.2