发布时间 : 星期五 文章基于单片机的交流调压调速系统设计更新完毕开始阅读033d627d1a37f111f0855b10
湖南科技大学本科生毕业设计（论文）
第四章 控制电路设计
4.1 单片机控制线路
单片机控制线路主要由单片机STC89C51RC、地址锁存器74LS373，A/D变换器ADC0809所组成。STC89C51RC单片机内带8K E2PROM，不用另外扩展外ROM，接线简洁，程序可加密，价格便宜。图4.1是单片机控制电路原理图。
面板上的电位器W：电压信号W2与速度传感器W3，经ADC0809转换变成8位数字量后，分别作为速度的给定值与反馈值输入单片机。经单片机软件PID调节处理后，从P0口输出移相控制电压数字量，由DAC0832转换成控制电压模拟量，在通过由运放4558组成的反相器输入到硬件触发板上。调节反相器中的可调电位器W1，可以扩大控制电压的范围，改善电压变化率。通过改变外部的电位器W4和W5、W6，将软件PID调节比例系数和积分系数都设置成为可调的，以适应不同对象参数的分散性，提高装置的适应范围。
LS138EXINTHSI0ACH5ACH4HSO0CSCSCSEPROM(2764)AD8～AD12～P4PAPBD0D7 DIP-40～ RAM(6264)D0D7 LS373PCAD0～AD7WRRDWEOEAD0～AD7P3ALE～SHO5封脉锁冲 WEOERDWRCSD0～D7AD1 测速部分整形 测速脉冲
图4.1 单片机控制电路原理图
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4.1.1 单片机STC89C51RC的组成及引脚
宏晶科技公司生产的STC89C51RC单片机，其内部资源主要有： ? 8位CPU
? 4KB/8KB/16KB/32KB/64KB字节掩膜ROM程序存储器 ? 512或1280字节内部RAM数据存储器 ? 3个16位的定时器/计数器 ? 1个全双工的异步串行口
? 6个中断源两级中断优先级的中断控制器
时钟电路，外接晶振和电容可产生1.2MHz～12MHz的时钟频率 单片机的引脚如图4.2所示。
T2/P1.0T2EX/P1.1P1.2P1.3P1.4P1.5P1.6P1.7RSTRXD/P3.0TXD/P3.1/P3.2/P3.3T0/P3.4T1/P3.5/P3.6/P3.7XTAL2XTAL1VSS12345678910111213141516171819204039383736353433323130292827262524232221VCCP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7EAALE/PROGPSENP2.7/A15P2.6/A14P2.5/A13P2.4/A12P2.3/A11P2.2/A10P2.1/A9P2.0/A8
图4.2 DIP-40单片机的引脚图
包括三大部分的引脚：电源及时钟引脚，控制引脚，输入/输出引脚，总共是40个引脚。其中P0、P1、P2、P3四个I/O口，通过这四个口使单片机与外部交换信息，达到采集、处理、控制等各项工作。
1．电源及时钟引脚
此部分引脚包括电源引脚VCC、VSS及时钟引脚XTAL1、XTAL2。 电源引脚接入单片机的工作电源。
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DIP-40湖南科技大学本科生毕业设计（论文）
VCC (40脚) ：接+5电源。 VSS（20脚)：接地。
时钟引脚（18、19脚）：外接晶体与片内的反相放大器构成一个震荡器，它提供单片机的时钟控制信号。时钟引脚也可以外接晶体震荡器。
XTAL1 (19脚)：接外部晶体的一个引脚。在单片机内部，它是一个反向放大器的输入端。当采用外接晶体振荡器时，此引脚应接地。
XTAL2（18脚):接外部晶体的另一端，在单片机内部接至反相放大器的输出端。若采用外部振荡器时，该引脚接收振荡器的信号，即把此信号直接接到内部时钟发生器的输入端。
2. 控制引脚
控制引脚包括RESET(即RST)、ALE、PSEN、EA等。此类引脚提供控制信号，有些引脚具有复用功能。
（1）RST/VPD（9脚）：当震荡器运行时，在此引脚加上两个机器时钟周期的高电平将使单片机复位（RST）。复位后应使此引脚电平为≤0.5V的低电平，以保证单片机的正常工作。
（2）ALE/PROG（30脚）：当单片机访问外部存储器时，ALE（地址锁存允许）输出脉冲的下降沿用于锁存16位地址的低8位。即使不访问外部存储器，ALE端仍有周期性正脉冲输出，起频率为振荡器频率的1/6。但是，每当访问外部数据存储器时，在两个机器周期中ALE只出现一次，即丢失一个ALE脉冲。ALE端可以驱动8个TTL负载。对于片内具有EPROM型的单片机8751，在EPROM编程期间，此引脚用于输入编程脉冲PROG。
（3）PSEN（29脚）：此输出为单片机内访问外部程序存储器的读选通信号。在从外部存储器取指令（或常数）期间，每个机器周期PSEN两次有效。但在此期间，每当访问外部数据存储器时，这两次有效的PSEN信号将不出现。PSEN同样可以驱动8个TTL负载。
（4）EA/VPP（31脚）：当EA保持高电平时，单片机访问的是内部程序寄存器（对8051、8751来说），但当PC（程序记数器）值超过某值（如8751内部含有4KB EPROM。值为0FFFH）时，将自动转向执行外部程序存储器内的程序。当EA为低电平时，则不管是否有内部程序寄存器而只访问外部程序寄存器。对8031来说，因其无内部程序存储器，所以该引脚必须接地，即此时只能访问外部程序存储器。对于片内有EPROM型单片机，在EPROM编程期间，此引脚用于施加编程电压Vpp。
3. 输入/输出引脚
输入/输出（I/O）口引脚包括P0口、P1口、P3口、P4口。
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（1）P0口（P0.0～P0.7）：为双向8位的三态I/O口，当作为I/O口使用时，可直接连接外部I/O设备。它是地址总线低8位及数据总线分时复用口，可驱动8个TTL负载。以便作为扩展时地址/数据总线口使用。
（2）P1口（P1.0～P1.7）：为8位准双向I/O口，它的每一位都可以分别定义为输入线或输出线（作为输入时，口锁存器必须置1），可驱动4个TTL负载。
（3）P2口（P2.0～P2.7）：为8位准双向I/O口，当作I/O口使用时，可直接连接外部I/O设备。它是与地址总线高8位复用，可驱动4个TTL负载，一般作为扩展时地址总线高8位使用。
（4）P3口（P3.0～P3.7）：为8位准双向I/O口，是双功能复用口，可驱动4个TTL负载。
4.1.2 A/D芯片ADC0809及其工作原理
在单片机的实时控制和智能仪器仪表等应用系统中，被控制或被测量对象的有关参数往往是一些连续变化的模拟量，如温度、压力、流量、速度等等。这些模拟量必须转换成数字量才能输入到计算机进行处理。实现模拟量向数字量的转换的器件就称为A/D转换器，常用的A/D转换器有ADC0809,MC14433,本文采用常见的ADC0809。
ADC0809是一种逐次比较法的A/D芯片，它是通过最高位至最低位的逐次检测来逐步逼近被转换的输入电压，整个过程是个“试探”的过程。它是以D/A转换为基础，加上比较器、N位逐次逼近寄存器和控制逻辑电路组成。在启动信号控制下，控制逻辑电路置N位寄存器的最高位为1，其余为0，经过D/A转换后得到一个占一半量程的电压Vs，比较器将此电压与模拟输入量VX相比较，若Vs≤VX，则保留最高位为1，否则置最高位为零；依次从寄存器的最高位起重复上述过程，得出最后的数字量。转换的速度由时钟频率决定，可以设计成较高的转换速度，一般在几微秒到上百微秒之间。其ADC0809原理图和引脚图如下图4.3（a）和图4.3（b）所示。
D0～D输入数据78位数据存储器8位DAC寄存器8位D/A转换器VREFIOUT1IOUT2RfbAGNDILELE2CSWR1WR1XFERVCCDGND
图4.3 （a）ADC0809的原理结构图
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