單片機(jī)控制的三相全控橋觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書</b></p><p>　　2013 屆 工科 類</p><p>　　設(shè)計題目： 單片機(jī)控制的三相全控橋觸發(fā)系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　設(shè)計時間：2012年 10 月15日至2012年12月15日</p><p><b>　　摘要</b>

2、;</p><p>　　電子技術(shù)的應(yīng)用已深入到工農(nóng)業(yè)經(jīng)濟(jì)建設(shè)，交通運(yùn)輸，空間技術(shù)，國防現(xiàn)代化，醫(yī)療，環(huán)保，和人們?nèi)粘Ｉ畹母鱾€領(lǐng)域，進(jìn)入新世紀(jì)后電力電子技術(shù)的應(yīng)用更加廣泛，因此對電力電子技術(shù)的研究更為重要。近幾年越來越多電力電子應(yīng)用在國民工業(yè)中，一些技術(shù)先進(jìn)的國家，經(jīng)過電力電子技術(shù)處理的電能己達(dá)到總電能的一半以上。</p><p>　　本文主要介紹基于MCS—51系列單片機(jī)AT89C51芯

3、片控制的三相橋式全控整流電路的主電路和觸發(fā)電路的原理及控制電路，軟件部分由C51高級語言編程。具體運(yùn)行由工頻三相電壓經(jīng)變壓器后在芯片控制下在不同的時刻發(fā)出不同的脈沖信號去控制相應(yīng)的SCR可控硅整流為直流電給負(fù)載供電。此種控制方式其主要優(yōu)點(diǎn)是輸出波形穩(wěn)定和可靠性高抗干擾強(qiáng)的特點(diǎn)。觸發(fā)電路結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活，溫度影響小，控制精度可通過軟件補(bǔ)償，移相范圍可任意調(diào)節(jié)等特點(diǎn)，目前已獲得業(yè)界的廣泛認(rèn)可。并將在很多的工業(yè)控制中得到很好的運(yùn)用。<

4、/p><p>　　關(guān)鍵詞：晶閘管 MCS—51單片機(jī) 觸發(fā)角 同步信號 </p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要……………………………………………………………………………………...…Ⅰ</p><p>　　第一章 引言……………………………………………………………………..

5、……...3</p><p>　　1．1 研究背景和意義……………………………………………………………............3</p><p>　　1．1．1 晶閘管的發(fā)展現(xiàn)狀………………………………………………………..........3</p><p>　　1．1．2 電力電子技術(shù)的前景……………………………………………………......…3</p

6、><p>　　1．1．3 晶閘管的應(yīng)用……………………………………………………………......…4</p><p>　　第二章 三相可控整流電路晶閘管的介紹……………………………...............5</p><p>　　2．1 三相橋式整流電路晶閘管的特征…………………………………………......…5</p><p>　　

7、2．1．1 晶閘管的開關(guān)特點(diǎn)…………………………………………………….......……5</p><p>　　2．1．2 晶閘管的幾種導(dǎo)通方式………………………………………………….......…6</p><p>　　2．1．3 晶閘管的基本特性…………………………………………………………........6</p><p>　　2．1．4 晶閘管的觸發(fā)……

8、………………………………………………………........…6</p><p>　　第三章 三相橋式全控整流電路………………………………………………….…7</p><p>　　3．1 三相橋式全控整流電路電阻性負(fù)載…………………………………….........…7</p><p>　　3．2 三相橋式全控整流電路電感性負(fù)載……………………………………

9、….........11</p><p>　　第四章 AT89C51芯片介紹………………………………………………………....…15</p><p>　　4．1 AT89C52主要性能參數(shù)……………………………………………………..........….15</p><p>　　4．2 AT89C52引腳及內(nèi)部器件功能說明……………………………………….....

10、.........15</p><p>　　4．3 內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能介紹…………………………………………….................................22</p><p>　　第五章 控制系統(tǒng)原理……………………………………………………………….…28 5．1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖……………………………..……………………………….............…28</p

11、><p>　　5．2 觸發(fā)器硬件組成…………..…………………………………………….............……29</p><p>　　5．3 移相觸發(fā)脈沖的控制原理………………………………………............……………29</p><p>　　第六章 系統(tǒng)硬件電路器件選擇………………………………………………………31</p><p

12、>　　6．1 晶閘管的參數(shù)及其選擇………………………………………………............……....31</p><p>　　6．1．1 晶閘管及平波電抗器…………………………………………….......……...…....31</p><p>　　6．1．2 晶閘管的保護(hù)………………………………………………………...........…...…32</p>

13、<p>　　6．2 具體器件的計算與選擇…………………………………………........…………....…34第七章 設(shè)計分析總結(jié)……………………………………………….............................36</p><p>　　參考文獻(xiàn)…………………………………………………………………………………...….37</p><p><b>　　引

14、 言</b></p><p><b>　　研究背景和意義</b></p><p>　　基于AT89C51單片機(jī)的三相整流觸發(fā)控制系統(tǒng)。是應(yīng)用于電力領(lǐng)域的電子技術(shù)，即使用電力電子器件對電能進(jìn)行變換和控制的技術(shù)。</p><p>　　1．1．1晶閘管的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　晶閘管出現(xiàn)前的時期，用于電力變換

15、的電子技術(shù)已經(jīng)存在：1904年出現(xiàn)了電子管(Valve)，能在真空中對電子流進(jìn)行控制，并應(yīng)用于通信和無線電，從而開了電子技術(shù)之先河。</p><p>　　后來出現(xiàn)了水銀整流器（Mercury-vapour thyratrons），其性能和晶閘管很相似。在30年代到50年代，是水銀整流器發(fā)展迅速并大量應(yīng)用的時期。它廣泛用于電化學(xué)工業(yè)、電氣鐵道直流變電所以及軋鋼用直流電動機(jī)的傳動，甚至用于直流輸電。各種整流電路、逆變

16、電路、周波變流電路的理論己經(jīng)發(fā)展成熟并廣為應(yīng)用。在晶閘管出現(xiàn)以后的相當(dāng)一段時期內(nèi)，所使用的電路形式仍然是這些形式。交流電變?yōu)橹绷麟姷姆椒ǔy整流器外，還有發(fā)展更早的電動機(jī)一直流發(fā)電機(jī)組，即變流機(jī)組。和旋轉(zhuǎn)變流機(jī)組相對應(yīng)，靜止變流器的稱呼從水銀整流器開始并沿用至今。</p><p>　　1947年美國貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明晶體管（Transistor），引發(fā)了電子技術(shù)的一場革命；晶閘管（1957年）SCR（Silicon

17、 Controlled Rectifier）可通過門極控制開通，但通過門極不能控制關(guān)斷，屬于半控型器件目前由于其能承受的電壓、電流容量仍是目前器件中最高的，而且工作可靠，所以許多大容量場合仍大量使用。</p><p>　　1．1．2 電力電子技術(shù)的前景</p><p>　　電力電子器件發(fā)展的目標(biāo)是：大容量、高頻率、易驅(qū)動、低損耗、小體積（高芯片利用率）、模塊化。新的控制技術(shù)的使用，以減小

18、電力電子器件的開關(guān)損耗，如軟開關(guān)技術(shù)；通過諧振電路使得器件在零電壓（ZVS）或零電流（ZCS）的狀態(tài)下進(jìn)行開關(guān)。電力電子應(yīng)用系統(tǒng)向著高效、節(jié)能、小型化和智能化的方向發(fā)展。</p><p>　　1．1．3 晶閘管的應(yīng)用</p><p>　　一般工業(yè)：直流電動機(jī)有良好的調(diào)速性能，給其供電的可控整流電源或直流斬波電源都是電力電子裝置；近年來電力電子變頻技術(shù)的迅速發(fā)展，使交流電機(jī)的調(diào)速性能可與直

19、流電機(jī)媲美，交流調(diào)速技術(shù)大量應(yīng)用并占據(jù)主導(dǎo)地位。幾百W到數(shù)千KW的變頻調(diào)速裝置，軟起動裝置等；電化學(xué)工業(yè)大量使用直流電源，如電解鋁、電解食鹽水等。冶金工業(yè)中的高頻或中頻感應(yīng)加熱電源、淬火電源及直流電弧爐電源等場合，需要大容量整流電源。電鍍裝置也需要整流電源。</p><p>　　交通運(yùn)輸：電氣機(jī)車中的直流機(jī)車中采用整流裝置，交流機(jī)車采用變頻裝置。直流斬波器也廣泛用于鐵道車輛。在未來的磁懸浮列車中，電力電子技術(shù)更是

20、一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。除牽引電機(jī)傳動外，車輛中的各種輔助電源也都離不開電力電子技術(shù)電動汽車的電機(jī)靠電力電子裝置進(jìn)行電力變換和驅(qū)動控制，其蓄電池的充電也離不開電力電子裝置。一臺高級汽車中需要許多控制電機(jī)，它們也要靠變頻器和斬波器驅(qū)動并控制飛機(jī)、船舶需要很多不同要求的電源，因此航空和航海都離不開電力電子技術(shù)如果把電梯也算做交通運(yùn)輸，那么它也需要電力電子技術(shù)。以前的電梯大都采用直流調(diào)速系統(tǒng)，近年來交流變頻調(diào)速成為主流。</p><

21、p>　　電力系統(tǒng)：電力電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中有非常廣泛的應(yīng)用。最終用戶在使用電能時常常需要進(jìn)行預(yù)處理。如降壓、濾波、無功補(bǔ)償?shù)?；?jù)估計，發(fā)達(dá)國家在用戶最終使用的電能中有60％以上至少經(jīng)過一次電力電子變流裝置的處理。電力系統(tǒng)在通向現(xiàn)代化的進(jìn)程中，電力電子技術(shù)是關(guān)鍵技術(shù)之一。毫不夸張地說，離開電力電子技術(shù)，電力系統(tǒng)的現(xiàn)代化是不可想象的直流輸電在長距離、大容量輸電時有很大的優(yōu)勢，其送電端的整流閥和受電端的逆變閥都采用晶閘管變流裝置近年發(fā)展

22、起來的柔性交流輸電可以大幅度提高電網(wǎng)輸電能力和穩(wěn)定性；手段：快速、精確、連續(xù)地控制大容量有功和無功等參數(shù)實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)潮流變化、功率流向、輸送能力、阻尼振蕩的性能加以改進(jìn)和提高。如有源濾波器（APF Active Power Filter）一可進(jìn)行用戶端的無功補(bǔ)償和諧波抑制。</p><p>　　不間斷電源（UPS）和各種開關(guān)電源：這一類的應(yīng)用最為普遍各種電子裝置一般都需要不同電壓等級的直流電源供電。通信設(shè)備中的

23、程控交換機(jī)所用的直流電源以前用晶閘管整流電源，現(xiàn)在己改為采用全控型器件的高頻開關(guān)電源。大型計算機(jī)所需的工作電源、微型計算機(jī)內(nèi)部的電源現(xiàn)在也都采用高頻開關(guān)電源。在各種電子裝置中，以前大量采用線性穩(wěn)壓電源供電，由于高頻開關(guān)電源體積小、重量輕、效率高，現(xiàn)在己逐漸取代了線性電源。</p><p>　　家用電器：照明在家用電器中有卜分突出的地位。由于電力電子照明電源體積小、發(fā)光效率高、可節(jié)省大量能源，通常被稱為“節(jié)能燈”，

24、正逐步取代傳統(tǒng)的白熾燈和日光燈變頻空調(diào)器是家用電器中應(yīng)用電力電子技術(shù)的典型例子之一。電視機(jī)、音響設(shè)備、家用計算機(jī)等電子設(shè)備的電源部分也都需要電力電子技術(shù)。此外，有些洗衣機(jī)、電冰箱、微波爐等電器也應(yīng)用了電力電子技術(shù)。</p><p>　　新能源的開發(fā)和利用：傳統(tǒng)的發(fā)電方式是火力發(fā)電、水力發(fā)電以及后來興起的核能發(fā)電。能源危機(jī)后，各種新能源、可再生能源及新型發(fā)電方式越來越受到重視。其中太陽能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展較快，燃

25、料電池更是備受關(guān)注。太陽能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電受環(huán)境的制約，發(fā)出的電力質(zhì)量較差，常需要儲能裝置緩沖，需要改善電能質(zhì)量，這就需要電力電子技術(shù)。當(dāng)需要和電力系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)時，也離不開電力電子技術(shù)為了合理地利用水力發(fā)電資源，近年來抽水儲能發(fā)電站受到重視。其中的大型電動機(jī)的起動和調(diào)速都需要電力電子技術(shù)。超導(dǎo)儲能是未來的一種儲能方式，它需要強(qiáng)大的直流電源供電，這也離不開電力電子技術(shù)核聚變反應(yīng)堆在產(chǎn)生強(qiáng)大磁場和注入能量時，需要大容量的脈沖電源，這種電源就是電力

26、電子裝置?？茖W(xué)實(shí)驗(yàn)或某些特殊場合，常常需要一些特種電源，這也是電力電子技術(shù)的用武之地。</p><p>　　第二章 三相可控整流電路晶閘管的介紹</p><p>　　2．1 三相橋式整流電路晶閘管的特征</p><p>　　2．1．1 晶閘管的開關(guān)特點(diǎn)：</p><p>　?。?）當(dāng)SCR的陽極和陰極電壓UAK﹤0，即EA下正上負(fù)，無

27、論門極G加什么電，SCR始終處于關(guān)斷狀態(tài)。 </p><p><b>　?。▓D2—1）</b></p><p>　　（2）當(dāng)UAK﹥0時，只有EGK﹥0,SCR才能導(dǎo)通。說明SCR具有正向阻斷能力。&

28、lt;/p><p>　　（3）SCR一旦導(dǎo)通，門極G將失去控制作用，即無論EG如何，一均保持導(dǎo)通狀態(tài)。SCR導(dǎo)通后的管壓降為1V左右，主電路中的電流I由R和RW以及EA的大小決定。</p><p>　?。?）當(dāng)UAK﹤0時，無論SCR原來的狀態(tài)，都會使R熄滅，即此時SCR關(guān)斷。其實(shí)，在I逐漸降低（通過調(diào)整RW）至某一個小數(shù)值時，剛剛能夠維持SCR導(dǎo)通。如果繼續(xù)降低I，則SCR同樣會關(guān)斷。該小電

29、流稱為SCR的維持電流。</p><p>　　綜上所述：SCR導(dǎo)通條件: UAK﹥0同時UGK﹥0，由導(dǎo)通→關(guān)斷的條件：使流過SCR</p><p>　　的電流降低至維持電流以下。（一般通過減小EA，直至EA﹤0來實(shí)現(xiàn)。）</p><p>　　2．1．2 晶閘管的幾種導(dǎo)通方式：</p><p>　?。?）正常觸發(fā)導(dǎo)通：UAK﹥0，同時UGK

30、﹥0。</p><p>　?。?）陽極電壓作用：當(dāng)UAK上升至某個大數(shù)值，使V2的漏電流由于雪崩效應(yīng)而加</p><p>　　大，同時由于正反饋而使漏電流放大，最終使SCR飽和導(dǎo)通。</p><p>　?。?）dU／dt作用：如果UAK以高速率上升，則在中間結(jié)電容上產(chǎn)生的電流可以引起導(dǎo)通。</p><p>　　（4）溫度作用：溫度上升，V1，

31、V2的漏電流加大，引起導(dǎo)通。</p><p>　　（5）光觸發(fā)：當(dāng)強(qiáng)光直接照射在硅片上，產(chǎn)生電子空穴對，在電場的作用，產(chǎn)生觸發(fā)SCR的電流。目前，有一些場合使用這種方式來觸發(fā)SCR，如</p><p>　　高壓直流輸電（HVDC）。這種方式可以保證控制電路和主電路之間有良</p><p>　　好的絕緣。這種SCR又稱為光控晶閘管（Light Triggered

32、Thyristor—LTT）。</p><p>　　2．1．3 晶閘管的基本特性：</p><p>　?。?）承受反向電壓時，無論門極是否有觸發(fā)電流，晶閘管都不會導(dǎo)通。</p><p>　?。?）承受正向電壓時，僅在門極有觸發(fā)電流的情況下晶閘管才能開通。</p><p>　　（3）晶閘管一旦導(dǎo)通，門極就失去控制作用。</p>

33、<p>　　（4）要使晶閘管關(guān)斷，只能使晶閘管的電流降到接近于零的某一數(shù)值以。</p><p>　　從這個角度可以看出，晶閘管是一種電流控制型的電力電子器件。</p><p>　　2．1．4 晶閘管的觸發(fā)：</p><p>　　作用：產(chǎn)生符合要求的門極觸發(fā)脈沖，保證晶閘管在需要的時刻由阻</p><p><b>　　斷轉(zhuǎn)

34、為導(dǎo)通。</b></p><p>　　（2）廣義上講，晶閘管觸發(fā)電路還包括對其觸發(fā)時刻進(jìn)行控制的相位控制電路。</p><p>　?。?）晶閘管觸發(fā)電路應(yīng)滿足下列要求：</p><p>　　·觸發(fā)脈沖的寬度應(yīng)保證晶閘管可靠導(dǎo)通門極電流應(yīng)大于擎住電流；</p><p>　　·觸發(fā)脈沖應(yīng)有足夠的幅度；</p&

35、gt;<p>　　·不超過門極電壓、電流和功率，且在可靠觸發(fā)區(qū)域之內(nèi)；</p><p>　　·應(yīng)有良好的抗干擾性能、溫度穩(wěn)定性及與主電路的電氣隔離。</p><p>　　第三章 三相橋式全控整流電路</p><p>　　3．1 三相橋式全控整流電路電阻性負(fù)載</p><p>　?。▓D3—1三相橋式全

36、控整流電路原理圖）</p><p><b>　　三相全橋的特點(diǎn)：</b></p><p>　　· 負(fù)載容量較大，或要求直流電壓脈動較小、易濾波時使用三相整流電路。</p><p><b>　　· 應(yīng)用最為廣泛。</b></p><p>　　· 共陰極組—陰極連接在一起的

37、3個晶閘管（VT1，VT3，VT5）。</p><p>　　· 共陽極組—陽極連接在一起的3個晶閘管（VT4，VT6，VT2）。</p><p>　　· 注意編號順序：1、3、5和4、6、2，一般不特別說明，均采用這樣的編號順序。</p><p>　　· 由于零線平均電流為零，所以可以不用零線。對于每相二次電源來說，每個工作周期中，即有

38、電流，也有負(fù)電流，所以不存在直流磁化問題，提高了繞組利用率。</p><p>　　三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載ａ=0°時的情況</p><p>　　圖3—2 三相橋式全控整流電路（帶電阻負(fù)載ａ=0°時的波形）</p><p>　?。?）ａ=0°時的情況</p><p>　　·對于共陰極阻的3個晶閘管，

39、陽極所接交流電壓值最大的一個導(dǎo)通。</p><p>　　·對于共極組的3個晶閘管，陰極所接交流電壓值最低（或者說負(fù)得最多）的導(dǎo)通。</p><p>　　·任意時刻共陽極組和共陰極組中各有1個SCR處于導(dǎo)通狀態(tài)。其余的均處于關(guān)斷狀態(tài)。</p><p>　　·觸發(fā)角ａ的起點(diǎn)，仍然是從自然換相點(diǎn)開始計算，注意正負(fù)方向均有自然換相點(diǎn)。</

40、p><p>　　·從線電壓波形看，Ud為線電壓中最大的一個，因此Ud波形為線電壓的包絡(luò)線。</p><p>　　表3—3三相橋式全控整流電路電阻負(fù)載ａ=0°時晶閘管工作情況 </p><p>　?。?）三相橋式全控整流電路的特點(diǎn)：（三相全橋）</p><p>　　▼ 兩個同時導(dǎo)通形成供

41、電回路，其中共陰極組和共陽極組各有一個導(dǎo)通，且不能為同相的兩個否則沒有輸出。</p><p>　　▼ 對觸發(fā)脈沖的要求：</p><p>　　● 按VT1—VT2—VT3—VT4—VT5—VT6的順序，相位依次差60°。</p><p>　　● 共陰極組VT1、VT3、VT5的脈沖依次差120°，共陽極組VT4、VT6、VT2也依次差120

42、76;。</p><p>　　● 同一相的上下兩個橋臂，即VT1與VT4，VT3與VT6，VT5與VT2，脈沖相差180°。</p><p>　　▼ Ud一周期脈動6次，每次脈動的波形都一樣，所以三相全橋電路稱為6脈波整流電路。</p><p>　　▼ 需保證同時導(dǎo)通的2個晶閘管均有脈沖（采用兩種方法：一種是寬脈沖</p><p>

43、　　觸發(fā)（大于60°）。</p><p>　　▼ 另一種是雙脈沖觸發(fā)（常用）：在Ud的6個時間段，均給應(yīng)該導(dǎo)通的SCR提供觸發(fā)脈沖，而不管其原來是否導(dǎo)通。所以每隔60°就需要提供兩個觸發(fā)脈沖。</p><p>　　▼ 實(shí)際提供脈沖的順序?yàn)椋篤T1，VT2—VT2，VT3—VT3，VT4—VT4，VT5—VT5，VT6—VT6，VT1—VT1，VT2，不斷重復(fù)。</

44、p><p>　　▼ 晶閘管承受的電壓波形與三相半波時相同，晶閘管承受最大正、反向電</p><p><b>　　壓的關(guān)系也相同為：</b></p><p>　　UFM =URM=2.45 U2</p><p>　　三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載ａ=30°時的情況</p><p>　　圖3—4

45、 三相橋式全控整流電路（帶電阻負(fù)載ａ=30°時的波形）</p><p>　　晶閘管起始導(dǎo)通時刻推遲了30°，組成的每一段線電壓因此推遲30°。</p><p>　　●從Ut1開始把一周期等分為6段，Ud波形仍由6段線電壓構(gòu)成，每一段導(dǎo)通晶閘管的編號等仍符合表3-3的規(guī)律。</p><p>　　●變壓器二次側(cè)電流iu波形的特點(diǎn)：在VT1

46、處于通態(tài)的120°期間，iu為正，iu波形的形狀與同時段的Ud波形相同，在VT4處于通態(tài)的120°期間，iu波形的形狀也與同時段的Ud波形相同，但為負(fù)值。 </p><p>　　三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載ａ=60°時工作情況</p><p>　　Ud波形中每段線電壓的波形繼續(xù)后移，平均值繼續(xù)降低。ａ=60°時Ud</p><p

47、>　　出現(xiàn)為零的點(diǎn)。（因?yàn)樵谠擖c(diǎn)處，線電壓為零）</p><p>　　三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載ａ﹥60°時工作情況</p><p>　　當(dāng)ａ﹥60°時，如ａ=90°時電阻負(fù)載情況下的工作波形如圖3—5所示：</p><p>　　圖3—5三相橋式全控整流電路帶電阻負(fù)載ａ=90°時的波形</p><

48、p><b>　　小結(jié)</b></p><p>　　● 當(dāng)ａ≦60°時，Ud波形均連續(xù)，對于電阻負(fù)載，id波形與Ud波形一樣，也連續(xù)；</p><p>　　● 當(dāng)ａ﹥60°時，Ud波形每60°中有一段為零，Ud波形不能出現(xiàn)負(fù)值；</p><p>　　● 帶電阻負(fù)載時三相橋式全控整流電路ａ角的移相范圍是120&#

49、176;。</p><p>　　3．2 三相橋式全控整流電路電感性負(fù)載</p><p>　　三相橋式全控整流電路電感性負(fù)載時的工作情況：</p><p>　　當(dāng)ａ≦60°時：Ud波形連續(xù)，工作情況與帶電阻負(fù)載時十分相似，各晶閘管</p><p>　　的通斷情況、輸出整流電壓Ud波形、晶閘管承受的電壓波形等都一樣；</p>

50、;<p>　　區(qū)別在于：由于負(fù)載不同，同樣的整流輸出電壓加到負(fù)載上，得到的負(fù)載電流波形不同。電感性負(fù)載時，由于電感的作用，使得負(fù)載電流波形變得平直，當(dāng)電感足夠大的時候，負(fù)載電流的波形可近似為一條水平線。</p><p>　　圖3—6三相橋式全控整流電路帶電感性負(fù)載ａ=0°時的波形</p><p>　　圖3—7三相橋式全控整流電路帶電感性負(fù)載ａ=30°時的波

51、形</p><p>　　圖3—8三相橋式全控整流電路帶電感性負(fù)載ａ=60°時的波形</p><p>　　圖3—9三相橋式全控整流電路帶電感性負(fù)載ａ=90°時的波形</p><p>　?。?）當(dāng)ａ﹥60°時：電感性負(fù)載時的工作情況與電阻負(fù)載時不同，Ud時波形不會出現(xiàn)負(fù)的部分，而電感性負(fù)載時，由于電感L的作用，Ud波形會出現(xiàn)負(fù)的部分；帶電感

52、性負(fù)載時，三相橋式全控整流電路的角ａ移相范圍為90°。因?yàn)樵冢?90°時，Ud波形上下對稱，平均值為零。</p><p><b>　?。?）基本參數(shù)關(guān)系</b></p><p>　　●當(dāng)整流輸出電壓連續(xù)時（即帶電感性負(fù)載或帶電阻負(fù)載ａ≦60°時）的平均值為：</p><p>　　Ud=U2Sinωtd(ωt) =2

53、.34U2cos α </p><p>　　●帶電阻負(fù)載且ａ﹥60°時，整流電壓平均值為：</p><p>　　Ud=U2Sinωtd(ωt) =2.34U2 [1＋cos (＋α)]</p><p>　　●輸出電流平均值為：Id =</p><p>　　三相橋式全控整流的電流有效值</p><p>　　

54、當(dāng)三相整流變壓器供電，變壓器次級接為星形，初級接三角形以減少三次諧</p><p>　　波的影響，帶電感性負(fù)載時，變壓器二次側(cè)電流波形，為正負(fù)半周各寬120°</p><p>　　前沿相差180°的矩形波，其有效值為：</p><p>　　I2== Id= 0.816 Id</p><p>　　晶閘管電壓、電流等的定量分析

55、與三相半波時一致。</p><p>　　三相橋式全控整流電路接反電勢電感性負(fù)載時，在負(fù)載電感足夠大足以使負(fù)</p><p>　　載電流連續(xù)的情況下，電路工作情況與電感性負(fù)載時相似，電路中各處電壓、電</p><p>　　流波形均相同，僅在計算Id時有所不同，接反電動勢電感性負(fù)載時的Id為：</p><p><b>　　Id =<

56、;/b></p><p>　?。ㄊ街泻头謩e為負(fù)載中的電阻值和反電動勢的值）</p><p>　　小結(jié)：變壓器二次側(cè)每相有兩個匝數(shù)相同、極性相反（同名端相反）的繞組。</p><p>　　分別構(gòu)成a、b、c和-a、-b、-c兩組。電路中設(shè)置了平衡電抗器來保證兩組三相</p><p>　　半波電路能同時導(dǎo)電，每相的觸發(fā)脈沖，從第一個正自然換

57、相點(diǎn)開始計算起，分</p><p>　　別為1、3、5和2、4、6。這樣，在不同的時刻導(dǎo)通的SCR分別為6，1、1，2、2，3、</p><p>　　3，4、4，5、5，6、6，1………。實(shí)際上，通過每個時刻的等效電路，發(fā)現(xiàn)和分析變壓器漏感作用時的電路十分類似，輸出電壓Ud的瞬時電壓為導(dǎo)通兩相電壓瞬時值的平均值。</p><p>　　第四章 AT89C51芯片介

58、紹</p><p>　　AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CMOS8位單片機(jī)，片內(nèi)含4Kbytes的快速可擦寫的只讀程序存儲器（PEROM）和128bytes的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器（CPU）和Flish存儲單元，功能強(qiáng)大AT89C51單片機(jī)可為您提供許多高性價比的應(yīng)用場合，

59、可靈活應(yīng)用于各種控制領(lǐng)域。</p><p>　　4．1 AT89C51主要性能參數(shù)</p><p>　　與MCS-51產(chǎn)品指令系統(tǒng)完全兼容</p><p>　　4K字節(jié)可重復(fù)寫flash閃速存儲器</p><p><b>　　1000次擦寫周期</b></p><p>　　全靜態(tài)操作：0HZ－2

60、4MHZ</p><p><b>　　三級加密程序存儲器</b></p><p>　　1288字節(jié)內(nèi)部RAM</p><p>　　32個可編程I/O口</p><p>　　2個16位定時／計數(shù)器</p><p><b>　　6個中斷源</b></p><p

61、>　　可編程串行UART通道 </p><p>　　低功耗空閑和掉電模式 圖4-1 AT89C51外形及引腳排列</p><p><b>　　功能特性概述</b></p><p>　　AT89C51提供以下標(biāo)準(zhǔn)功能：4K字節(jié)flash閃速存儲器，128字節(jié)內(nèi)部RAM

62、，32個I/O口線，兩個16位定時／計數(shù)器，一個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個全雙工串行通信口，片內(nèi)振蕩器及時鐘電路。同時，AT89C51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／計數(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硬件復(fù)位。</p><p>　　4．2 AT89C51引腳及

63、內(nèi)部器件功能說明</p><p><b>　　VCC：電源電壓</b></p><p><b>　　GND：地</b></p><p>　　P0口：P0口是一組8位漏極開路型雙向I/O口，也即地址/數(shù)據(jù)總線復(fù)位口。作為輸出口用時，每位能吸收電流的方式驅(qū)動8個邏輯門電路，對端口寫“1”可 作為高阻抗輸入端用。</p&g

64、t;<p>　　在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器或程序存儲器時，這組口線分時轉(zhuǎn)換地址（低8位）和數(shù)據(jù)總線復(fù)用，在訪問期間激活內(nèi)部上拉電阻。</p><p><b>　　P1口</b></p><p>　　P1是一個帶內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P1的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對端口寫“1”，通過內(nèi)部的上拉電阻把端口拉到高電平，此時可

65、做熟出口。做輸出口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（Iil）.</p><p>　　Flash編程和程序校驗(yàn)期間，P1接受低8位地址。</p><p><b>　　P2口</b></p><p>　　P2是一個帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口，P2的輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對

66、端口寫“1”，通過內(nèi)部地山拉電阻把端口拉到高電平，此時可作為輸出口，作輸出口使用時，因?yàn)閮?nèi)部存在上拉電阻，某個引腳被外部信號拉低時會輸出一個電流（Iil）。</p><p>　　在訪問外部程序存儲器獲16位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（例如執(zhí)行MOVX@DPTR指令）時，P2口送出高8位地址數(shù)據(jù)。在訪問8位地址的外部數(shù)據(jù)存儲器（如執(zhí)行MOVX@RI指令）時，P2口線上的內(nèi)容（也即特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中R2寄存器的內(nèi)

67、容），在整個訪問期間不改變。</p><p>　　Flash編程或校驗(yàn)時，P2亦接受高地址和其它控制信號。</p><p><b>　　P3口</b></p><p>　　P3口是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的8位雙向I/O口。P3口輸出緩沖級可驅(qū)動（吸收或輸出電流）4個TTL邏輯門電路。對P3口寫入“1”時，他們被內(nèi)部上拉電阻拉高并可作為輸出口。做輸

68、出端時，被外部拉低的P3口將用上拉電阻輸出電流（Iil）。P3口除了作為一般的I/O口線外，更重要的用途是它的第二功能，如下表所示：</p><p>　　P3口還接收一些用于flash閃速存儲器編程和程序校驗(yàn)的控制信號。</p><p><b>　　RST </b></p><p>　　復(fù)位輸入。當(dāng)振蕩器工作時，RST引腳出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上高

69、電平將使單片機(jī)復(fù)位。</p><p><b>　　ALE/PROG</b></p><p>　　當(dāng)訪問外部程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，ALE（地址所存允許）輸出脈沖用于所存地址的低8位字節(jié)。即使不訪問外部存儲器，ALE仍以時鐘振蕩頻率的1/6輸出固定的正脈沖信號，因此它可對外輸出時鐘或用于定時目的。要注意的是：每當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時將跳過一個ALE脈沖。</p&

70、gt;<p>　　對flash存儲器編程期間，該引腳還用于輸入編程脈沖（^PROG）。</p><p>　　如有不要，可通過對特殊功能寄存器（SFR）區(qū)中的8EH單元的D0位置位，可禁止ALE操作。該外置位后，只要一條MOVX和MOVC指令A(yù)LE才會被激活。此外，該引腳會被微弱拉高，單片機(jī)執(zhí)行外部程序時，應(yīng)設(shè)置ALE無效。</p><p><b>　　^PSEN&l

71、t;/b></p><p>　　程序存儲允許（^PSEN）輸出是外部程序存儲器的讀選通信號，當(dāng)AT89C51由外部程序存儲器取指令（或數(shù)據(jù)）時，每個機(jī)器周期兩個^PSEN有效，即輸出兩個脈沖。在此期間，當(dāng)訪問外部數(shù)據(jù)存儲器，這兩次有效的^PSEN信號不出現(xiàn)。</p><p><b>　　EA/VPP</b></p><p>　　外部訪問允

72、許。欲使CPU僅訪問外部程序存儲器（地址為0000H---FFFFH），EA端必須保持低電平（接地）。需注意的是; 如果加密位LB1被編程，復(fù)位時內(nèi)部會鎖存EA端狀態(tài)。</p><p>　　如 EA端為高電平（接VCC端），CPU則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲器中的指令。</p><p>　　Flash存儲器編程時，該引腳加上+12V的編程允許電源VPP，當(dāng)然這必須是該器件是使用12V編程電壓VPP.

73、</p><p>　　XTAL1: 振蕩器反相放大器的及內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸出端。</p><p>　　XTAL2: 振蕩器反相放大器的輸出端。</p><p><b>　　時鐘振蕩器</b></p><p>　　AT89C51中有一個用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳XTAL1和XTAL2分別是該放大器的輸入端和

74、輸出端。這個放大器與作為反饋的片外石英晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成自激振蕩器，振蕩電路參見圖10。</p><p>　　外接石英晶體（或陶瓷諧振器）及電容C1、C2接在放大器的反饋回路中構(gòu)成并聯(lián)振蕩電路。對外接電容C1、C2雖然沒有十分嚴(yán)格的要求，但電容容量的大小會輕微影響振蕩頻率的高低、振蕩器的穩(wěn)定性、起振的難易程度及溫度穩(wěn)定性，如果使用石英晶體，我們推薦電容使用30PF+10PF，而如使用陶瓷諧振器建議選擇40P

75、F+10PF。</p><p>　　用戶也可以采用外部時鐘。采用外部時鐘的電路如圖10右所示。這種情況下，外部時鐘脈沖接到XTAL1端，即內(nèi)部時鐘發(fā)生器的輸入端，XTAL2則懸空</p><p>　　由于外部時鐘信號是通過一個2分頻觸發(fā)器后作為內(nèi)部時鐘信號的，所以對外部時鐘信號的占空比沒有特殊要求，但最小高電平持續(xù)時間和最大的低電平持續(xù)時間應(yīng)符合產(chǎn)品技術(shù)要求。</p><

76、;p><b>　　空閑模式</b></p><p>　　在空閑工作模式狀態(tài)，CPU保持睡眠狀態(tài)而所有片內(nèi)的外設(shè)仍保持激活狀態(tài)，這種方式由軟件產(chǎn)生。此時，片內(nèi)RAM和所有特殊功能寄存器的內(nèi)容保持不變?？臻e模式可由任何允許的中斷請求或硬件復(fù)位終止。</p><p>　　終止空閑工作模式的方法有兩種，其一是任何一條被允許中斷的事件被激活，即可終止空閑工作模式。程序會首

77、先響應(yīng)中斷，進(jìn)入中斷服務(wù)程序，執(zhí)行完中斷服務(wù)程序并僅隨終端返回指令，下一條要執(zhí)行的指令就是使單片機(jī)進(jìn)入空閑模式那條指令后面的一條指令。其二是通過硬件復(fù)位也可將空閑工作模式終止，需要注意的是，當(dāng)由硬件復(fù)位來終止空閑模式時，CPU通常是從激活空閑模式那條指令的下一條指令開始繼續(xù)執(zhí)行程序的，要完成內(nèi)部復(fù)位操作，硬件復(fù)位脈沖要保持兩個機(jī)器周期（24個時鐘周期）有效，在這種情況下，內(nèi)部禁止CPU訪問片內(nèi)RAM，而允許訪問其它端口。為了避免可能對端

78、口產(chǎn)生以外寫入，激活空閑模式的那條指令后一條指令不應(yīng)該是一條對端口或外部存儲器的寫入指令。</p><p>　　空閑和掉電模式外部引腳狀態(tài)</p><p><b>　　掉電模式</b></p><p>　　在掉電模式下，震蕩器停止工作，進(jìn)入掉電模式的指令是最后一條被執(zhí)行的指令，片內(nèi)RAM和特殊功能寄存器的內(nèi)容在終止掉電模式前被凍結(jié)。退出掉電模式

79、的唯一方法是硬件復(fù)位，復(fù)位后將重新定義全部特殊功能寄存器但不改變RAM中的內(nèi)容，在VCC恢復(fù)到正常工作電平前，復(fù)位應(yīng)無效，且必須保持一定時間以使振蕩器重啟動并穩(wěn)定工作。</p><p><b>　　程序存儲器的加密 </b></p><p>　　AT89C51可使用對芯片上的3個加密位進(jìn)行編程（P）或不編程（U）來得到如下表所示的功能：</p><

80、p><b>　　加密位保護(hù)功能表</b></p><p>　　當(dāng)加密位LB1被編程時，在復(fù)位期間，EA端的邏輯電平被采樣并鎖存，如果單片機(jī)上電后一直沒有復(fù)位，則鎖存起的初始值是一個隨機(jī)數(shù)，且這個隨機(jī)數(shù)會一直保持到真正復(fù)位為止。為使單片機(jī)能正常工作，被鎖存的EA電平值必須與該引腳當(dāng)前的邏輯電平一致。此外，加密位只能通過整片擦除的方法清除。</p><p>　　FL

81、ASH閃速存儲器的編程</p><p>　　AT89C51單片機(jī)內(nèi)部有4K字節(jié)的FLASHEPROM,這個FLASH存儲陣列出廠時已處于擦除狀態(tài)（即所有存儲單元的內(nèi)容均為FFH），用戶隨時可對其進(jìn)行編程。編程接口可接收高電平（+12V）或低電平（VCC）的允許編程信號，低電平編程模式適合于用戶再線編程系統(tǒng)，而高電平編程模式可與通用EPROM編程器兼容。</p><p>　　AT89C51單

82、片機(jī)中，有些屬于低電壓編程方式，而有些則是高電平編程方式，用戶可從芯片上的型號和讀取芯片內(nèi)的簽名字節(jié)獲得該信息，見下表。</p><p>　　AT89C51的程序存儲器陣列是采用字節(jié)寫入方式編程的，每次寫入一個字節(jié)，要對整個芯片內(nèi)的PEROM程序存儲器寫入一個非空字節(jié)，必須使用片擦除的方式將整個存儲器的內(nèi)容清除。</p><p><b>　　編程方法</b></

83、p><p>　　編程前，需設(shè)置好地址，數(shù)據(jù)及控制信號， AT89C51編程方法如下：</p><p>　　在地址線上加上要編程單元的地址信號。</p><p>　　在數(shù)據(jù)線上加上要寫入的數(shù)據(jù)字節(jié)。</p><p>　　激活相應(yīng)的控制信號。</p><p>　　在高電壓編程方式時，將^EA/VPP端加上+12V編程電壓。&l

84、t;/p><p>　　每對FLASH存儲陣列寫入一個字節(jié)或每寫入一個程序加密位，加上一個ALE/^PROG編程脈沖，改變編程單元的地址和寫入的數(shù)據(jù)，重復(fù)1—5步驟，直到全部文件編程結(jié)束。每個字節(jié)寫入周期是自身定時地，通常約為1.5ms。</p><p><b>　　數(shù)據(jù)查詢</b></p><p>　　AT89C51單片機(jī)用數(shù)據(jù)查詢方式來檢測一個寫

85、周期是否結(jié)束，在一個寫周期中，如需要讀取最后寫入的那個字節(jié)，則讀出的數(shù)據(jù)的最高位（P0.7）是原來寫入字節(jié)最高位的反碼。寫周期完成后，有效的數(shù)據(jù)就會出現(xiàn)在所有輸出端上，此時，可進(jìn)入下一個字節(jié)的寫周期，寫周期開始后，可在任意時刻進(jìn)行數(shù)據(jù)查詢。</p><p>　　READY/^BUSY</p><p>　　字節(jié)編程的進(jìn)度可通過“RDY/^BSY”輸出信號監(jiān)測，編程期間，ALE變?yōu)楦唠娖健癏”

86、后P3.4(RDY/^BSY)端電平被拉低，表示正在編程狀態(tài)（忙狀態(tài)）。編程完成后，P3.4變?yōu)楦唠娖奖硎緶?zhǔn)備就緒狀態(tài)。</p><p><b>　　程序校驗(yàn)</b></p><p>　　如果加密位LB1、LB2沒有進(jìn)行編程，則代碼數(shù)據(jù)可通過地址和數(shù)據(jù)線讀回原編寫的數(shù)據(jù)。加密位不可能直接變化。證實(shí)加密位的完成通過觀察它們的特點(diǎn)和能力。</p><p

87、><b>　　芯片擦除</b></p><p>　　整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。 </p><p>　　此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電

88、模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復(fù)位為止。</p><p><b>　　讀片內(nèi)簽名字節(jié)</b></p><p>　　AT89C51單片機(jī)內(nèi)有3個簽名字節(jié)，地址為030H、031H和032H。用于聲明該器件的廠商、型號和編程電壓。讀簽名

89、字節(jié)的過程和單元030H、031H和032H的正常校驗(yàn)相仿，只需將P3.6和P3.7保持低電平，返回值意義如下：</p><p>　　（030H）=1EH聲明產(chǎn)品由ATMEL公司制造。</p><p>　?。?31H）=51H聲明為AT89C51單片機(jī)。</p><p>　?。?32H）=FFH聲明為12V編程電壓。</p><p>　?。?

90、32H）=05H聲明為5V編程電壓。</p><p><b>　　編程接口</b></p><p>　　采用控制信號的正確組合可對FLASH閃速存儲陣列中的每一代碼字節(jié)進(jìn)行寫入和存儲器的整片擦除，寫操作周期是自身定時的，初始化后它將自動定時到操作完成。</p><p>　　4·3內(nèi)部結(jié)構(gòu)功能介紹</p><p>

91、;<b>　　微處理器（CPU）</b></p><p>　　AT89C51單片機(jī)中有一個8位的微處理器，與通用的微處理器基本相同，同樣包括了運(yùn)算器和控制器兩大部分，只是增加了面向控制的處理功能，不僅可處理數(shù)據(jù)，還可以位變量的處理。</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲器(RAM)</p><p>　　數(shù)據(jù)存儲器空間分為片內(nèi)與片外兩部分。</p&

92、gt;<p>　　片內(nèi)為128個字節(jié)，字節(jié)地址為00H～7FH。片外最多可外擴(kuò)至64k字節(jié)，用來存儲程序在運(yùn)行期間的工作變量、運(yùn)算的中間結(jié)果、數(shù)據(jù)暫存和緩沖、標(biāo)志位等。當(dāng)AT89C51單片機(jī)的片內(nèi)RAM不夠用時，可由片外RAM擴(kuò)展至64KB ，以供用戶的需求。</p><p>　　程序存儲器(ROM)</p><p>　　AT89C51單片機(jī)的片內(nèi)程序存儲器為4KB的FLAS

93、H存儲器，地址范圍為0000H～0FFFH。有16位地址線，可外擴(kuò)的程序存儲器空間最大為64KB，地址范圍為0000H～FFFFH。</p><p>　　由于受集成度限制，片內(nèi)只讀存儲器一般容量較小，如果片內(nèi)的只讀存儲器的容量不夠，則需用擴(kuò)展片外的只讀存儲器，片外最多可外擴(kuò)至64k字節(jié)。</p><p><b>　　中斷系統(tǒng)</b></p><p&

94、gt;　　MCS－51系列單片機(jī)中不同型號芯片的中斷源數(shù)量是不同的，AT89C51芯片有5個中斷源，分別是INTO、INT1、TO、Tl。中斷源分為兩個中斷優(yōu)先權(quán)級別，可以實(shí)現(xiàn)兩級中斷服務(wù)程序嵌套。每一個中斷源可以編程為高優(yōu)先權(quán)級別或低優(yōu)先權(quán)級別中斷，允許或禁止向CPU請求中斷。</p><p>　　AT89C51芯片的中斷系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖　　由上可知，中斷源都要產(chǎn)生相應(yīng)的中斷請求標(biāo)志，這些標(biāo)志分別放在特殊功能寄

95、存器TCON和SCON的相關(guān)位。每一個中斷源的請求信號需經(jīng)過中斷允許IE和中斷優(yōu)先權(quán)選擇IP的控制才能夠得到單片機(jī)的響應(yīng)。</p><p><b>　　串行口</b></p><p>　　AT89C51單片機(jī)有一個編程的全雙工的串行口，可作為通用異步收發(fā)器（UART），也可作為同步移位寄存器?？梢栽O(shè)置為固定波特率和可變波特率，給使用者帶來很大的靈活性?？捎脕磉M(jìn)行串行通

96、訊，擴(kuò)展并行I/O口，甚至與多個單片機(jī)相連構(gòu)成多機(jī)系統(tǒng)，從而使單片機(jī)的功能更強(qiáng)且應(yīng)用更廣。</p><p>　?。ㄒ唬┐锌诘?4 種工作方式</p><p>　　串行口的 4 種工作方式的選擇由SM0 、 SM1實(shí)現(xiàn)</p><p>　　串行口方式0 — 同步移位寄存器方式</p><p>　　方式0以8位數(shù)據(jù)為一幀，不設(shè)起始位和停止位，先

97、發(fā)送或接收最低位。其幀格式如下：</p><p>　　串行數(shù)據(jù)通過RXD輸入或輸出，而TXD用于輸出移位時鐘，作為外接部件的同步信號。這種方式不適用于兩個8051之間的串行通信，但可以通過外接移位寄存器來實(shí)現(xiàn)單片機(jī)的I/O接口擴(kuò)展。</p><p>　　2.串行口方式1 — 10位UART</p><p>　　方式1以10位為一幀傳輸，設(shè)有1個起始位（0），8個數(shù)據(jù)

98、位和1個停止位（1）。其幀格式為：</p><p>　　方式1真正用于串行發(fā)送或接收，為10位通用異步接口。TXD（P3.1）引腳發(fā)送數(shù)據(jù)，RXD（P3.0）引腳接收數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)傳輸波特率由T1的溢出率決定，可用程序設(shè)定。在接收時，停止位進(jìn)入SCON的RB8。串行口方式1的發(fā)送和接收時序如圖（a）和（b）所示。</p><p>　　只有當(dāng)REN=1時，才能對RXD進(jìn)行檢測</p>

99、<p>　　方式 1 發(fā)送和接收時序</p><p>　　接收有效的兩個條件：</p><p>　?、賀I=0。即上一幀數(shù)據(jù)接收完成時，RI=1發(fā)出的中斷請求已被響應(yīng)，SBUF中數(shù)據(jù)已被取走。由軟件使RI=0，以便提供“接收SBUF已空”的信息。</p><p>　　②SM2=0或收到的停止位為1（方式1時，停止位進(jìn)入RB8）。</p>

100、<p>　　滿足上述兩個條件，將接收到的數(shù)據(jù)裝入串行口的SBUF和RB8（RB8裝入停止位），并置位RI，通知CPU取數(shù)據(jù)；如果不滿足，接收到的數(shù)據(jù)不能裝入SBUF，這意味著該幀信息將會丟失。</p><p>　　串行口方式2和3 — 11位UART</p><p>　　方式2和方式3以11位為1幀傳輸，設(shè)有1個起始位(0)，8個數(shù)據(jù)位，1個附加第9位和1個停止位(1)。其幀格式

101、為：</p><p>　　附加第9位（D8）由軟件置1或清0。發(fā)送時在TB8中，接收時送RB8中。</p><p>　　方式2的波特率是固定的，為振蕩器頻率的1/32或1/64。</p><p>　　方式3的波特率則由T1的溢出率決定，可用程序設(shè)定。 </p><p>　　方式2和方式3的發(fā)送、接收時序如圖所示。其操作與方式1類似。</

102、p><p>　　只有當(dāng)REN=1時，才能對RXD進(jìn)行檢測。</p><p>　　方式2、方式3發(fā)送和接收時序</p><p><b>　　發(fā)送過程:</b></p><p>　　發(fā)送前，先根據(jù)通信協(xié)議由軟件設(shè)置TB8（如作奇偶校驗(yàn)位或地址/數(shù)據(jù)標(biāo)志位），然后將要發(fā)送的數(shù)據(jù)寫入SBUF，即可啟動發(fā)送過程。串行口能自動把TB8取

103、出，并裝入到第9位數(shù)據(jù)位的位置，再逐一發(fā)送出去。發(fā)送完畢，使TI=1。</p><p><b>　　接收過程:</b></p><p>　　接收時，使SCON中的REN=1，允許接收。當(dāng)檢測到RXD(P3.0)端有1→0的跳變（起始位）時，開始接收9位數(shù)據(jù)，送入移位寄存器（9位）。當(dāng)滿足RI=0且SM2=0，或接收到的第9位數(shù)據(jù)為1時，前8位數(shù)據(jù)送入SBUF，附加的第

104、9位數(shù)據(jù)送入SCON中的RB8，置RI為1；否則，這次接收無效，也不置位RI。</p><p>　　（二）四種方式的比較</p><p>　　特殊功能寄存器（SFR）</p><p>　　AT89C51單片機(jī)共有21個特殊功能寄存器，用于對片內(nèi)的個功能的部件進(jìn)行管理、控制、監(jiān)視。實(shí)際上是一些控制寄存器和狀態(tài)寄存器，是一個具有特殊功能的RAM區(qū)。由上可見，AT89C5

105、1單片機(jī)的硬件結(jié)構(gòu)具有功能部件種類全，功能強(qiáng)等特點(diǎn)。特別值得一提的是該單片機(jī)CPU中的位處理器，它實(shí)際上是一個完整的1位微計算機(jī)，這個1位微計算機(jī)有自己的CPU、位寄存器、I/O口和指令集。1位機(jī)在開關(guān)決策、邏輯電路仿真、過程控制方面非常有效；而8位機(jī)在數(shù)據(jù)采集，運(yùn)算處理方面有明顯的長處。MCS-51單片機(jī)中8位機(jī)和1位機(jī)的硬件資源復(fù)合在一起，二者相輔相承，它是單片機(jī)技術(shù)上的一個突破，這也是MCS-51單片機(jī)在設(shè)計的精美之處，得以在實(shí)際

106、生活中得到了廣泛的應(yīng)用。</p><p>　　AT89C51單片機(jī)中21個特殊功能寄存器如表所示：　　 </p><p>　　第五章 控制系統(tǒng)原理</p><p><b>　　5．1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖</b></p><p>　　圖5-1 AT89C51</p><p>　　5．2 觸發(fā)器硬件組成&l

107、t;/p><p><b>　　圖5-2</b></p><p>　　5．3 移相觸發(fā)脈沖的控制原理　</p><p>　　相位控制要求以變流電路的自然換相點(diǎn)為基準(zhǔn)，經(jīng)過一定的相位延遲后，再輸出觸發(fā)信號使晶閘管導(dǎo)通。在實(shí)際應(yīng)用中，自然換相點(diǎn)通過同步信號給出，再按同步電壓過零檢測的方法在單片機(jī)中實(shí)現(xiàn)同步，并由單片機(jī)控制軟件完成移相計算，按移相要求輸出觸

108、發(fā)脈沖。</p><p>　　圖2為三相橋式全控整流電路，觸發(fā)脈沖信號輸出的時序也可由單片機(jī)根據(jù)同步信號電平確定，當(dāng)單片機(jī)檢測到A相同步信號時，輸出脈沖時序通常采用移相觸發(fā)脈沖的方法，即用一個同步電壓信號和一個定時器完成觸發(fā)脈沖的計算。這在三相電路對稱時是可行的。因?yàn)槿嗤耆珜ΨQ，各相彼此相差120°，電路每隔60°換流一次，且換流的時序事先已知。該方法所用單片機(jī)資源少，只需一個同步信號，電路

109、比較簡單，但軟件設(shè)計工作量稍大。</p><p>　　圖5-3 為三相橋式全控整流電路</p><p>　　因?yàn)橹挥靡粋€同步輸入信號，所有晶閘管的觸發(fā)脈沖延遲都以其為基準(zhǔn)。為了保證觸發(fā)脈沖延遲相位的精度，用一個定時器測量同步電壓信號的周期，并由此計算出60°和120°電角度所對應(yīng)的時間。由于三相橋式全控整流電路的觸發(fā)電路，必須每隔60°觸發(fā)導(dǎo)通一只晶閘管，也就

110、是說，每隔60°時間必然要輸出一次觸發(fā)脈沖信號，因此作為基準(zhǔn)的第一個觸發(fā)脈沖信號必須調(diào)整到小于60°才能保證觸發(fā)脈沖不遺漏。當(dāng)以A相同步電壓信號為基準(zhǔn)，單片機(jī)檢測到A相同步電壓信號正跳變時，啟動定時器工作，當(dāng)定時器溢出時，輸出第一個觸發(fā)脈沖信號，以后由所計算出的周期確定每隔60°己時輸出一次觸發(fā)脈沖，直到單片機(jī)再次檢測到A相同步信號的正跳變時，這個周期結(jié)束，開始下一個周期。需要注意，從單片機(jī)檢測到同步電壓正

111、跳變到輸出第一個觸發(fā)脈沖信號的時間，必須調(diào)整到小于等于60°電角度時間，否則會造成觸發(fā)脈沖的遺漏。第一個觸發(fā)脈沖相對于同步信號正跳變的時間，可根據(jù)三相橋式全控整流電路的觸發(fā)時序來調(diào)整，如圖3所示。圖3中α1為觸發(fā)延遲角，(α2-α1)、(α4-α3)均為觸發(fā)窄脈沖寬度60°，α0為同步脈沖信號的一個標(biāo)準(zhǔn)周期360°；g0表示同步脈沖信</p><p>　　圖5-4 單一同步基準(zhǔn)的雙窄

112、觸發(fā)脈沖時序</p><p>　　第六章 硬件電路主要器件選擇</p><p>　　6．1主要器件的計算選擇</p><p>　　硬件電路器件的選擇都是以選擇的直流電機(jī)的參數(shù)作為基準(zhǔn)計算選擇，本設(shè)計控制選擇的直流電機(jī)參數(shù)：型號：Z3—33 額定功率：4Kw 額定電壓：220V 額定轉(zhuǎn)速：3000r/min 額定電流：22.5V 效率：81％ 最

113、高轉(zhuǎn)速：3600r/mian 轉(zhuǎn)動慣量：</p><p>　　0.073 kg * m2</p><p>　　6．1．1 晶閘管及平波電抗器</p><p>　　對晶閘管和平波電抗器及其他的器件的主要參數(shù)進(jìn)行了解和正確理解各參數(shù)的含義是合理選用元件的基礎(chǔ)。</p><p>　　(1) 額定電壓的選擇可控硅型號上的額定電壓，一般是將正向轉(zhuǎn)折電

114、壓與反向擊穿電壓所對應(yīng)的正弦半波電壓的最大值各減去100V，并取整數(shù)值作為斷態(tài)復(fù)重峰值電壓UDRM與反向重復(fù)峰值電壓URRM，而把UDRM與URRM，中較小的數(shù)值作為該元件的額定電壓。例如，實(shí)測正向轉(zhuǎn)折電壓為680V，反向擊穿電壓為730V，各減去100V取整數(shù)，則UDRM=500(v), URRM=600(V)將其中數(shù)值較小者UDRM=500(v)作為該元件型號上的額定電壓。在選用時，可控硅實(shí)際工作電壓的峰值應(yīng)低于額定電壓，并要考慮足

115、夠的安全系數(shù)。通常選擇可控硅的額定電壓為實(shí)際工作電壓峰值的2一3倍。例如，當(dāng)可控硅兩端承受220V的交流電壓時，其峰值電壓為2×220=311(V)，則必須選擇額定電壓大于2×311=622(v)的可控硅。但額定電流的選取可控硅的通態(tài)平均電流是指在符合規(guī)定的散熱條件下，電流為正弦半波時所允許通過電流的平均值。例如一個100A的元件，在正弦半波180°導(dǎo)通時，平均電流允許為100A，此時的峰值電流將是314A