基于80C196MC交流调速实验系统软件的设计与开发

论文编号:JD491  论文字数:20340,页数:39   

  摘要
随着单片机技术的发展和控制技术的提高，16位单片机已经被广泛地应用于工和民用领域。其中，INTEL公司的8XC196MC系列16位单片机是目前应用最广泛的一种。8XC196MC单片机集合了INTEL16位单片机的所有特性，是196系列单片机中功能最强大的一种，它的三相波形发生器，就非常适合交流电机控制，可以方便地产生三对对称的SPWM波形。同时，它具有性能高，功能全，用户使用方便等特点，尤其是高速的处理能力和对交流电的特殊应用，因此它必将在我国的智能领域控制广泛应用，也将带来可观的经济效益。
本调速系统的控制芯片采用Intel公司专门为电机控制而设计的高性能微处理器中的一种80C196MC，利用该处理器中的片内波形发生器WFG直接用软件产生三相正弦脉宽调制波。
本文主要研究内容包括：详细论述了基于80CI96MC单片机控制的SPWM的算法构成、波形发生器的工作原理、有关参数的计算及相关寄存器、死区时间的设置等。在此基础上，完成波形生成的软件设计，并编写出完整的程序。

关键词：三相波形发生器    正弦波脉宽调制     变频调速

Abstrst:
    With the SCM technology and control technology improvement, 16-bit microcontrollers has been widely used in the field and civilian. One, INTEL 8 XC196MC company''s 16-bit microcontroller series is the most widely used kind. 8XC196MC SCM collection of INTEL16-bit microcontrollers all the characteristics of the 196 series microcontroller in the most powerful one, its three-phase wave generator, is very suitable for AC motor control, can easily produce three pairs Symmetrical SPWM waveform. At the same time, it has a high-performance, full functionality, ease of use, and other characteristics of users, especially high-speed processing capability of the AC and the application-specific, so it will definitely in our wider application of intelligent control of the area, but also will bring considerable economic benefits . The speed control system using Intel chips exclusively for motor control and design of high-performance microprocessor in a 80 C196MC, in the use of the processor chip waveform generator WFG direct use of software generated three-phase SPWM Wave. This paper studies include: a detailed exposition on 80 CI96MC SPWM control of the MCU algorithm composition, the working principle of wave generator, the parameters of calculation and related registers, dead time, and other settings. On this basis, the complete waveform generation of software design, and to prepare the full process. Key words: Three-phase waveform generator  Sine wave PWM  Frequency

前    言
    随着微电子技术的快速发展及科技水平的提高，近二十余年来单片机微型计算机有了飞跃的发展。为了满足市场需求，世界上著名的集成电路芯片制造商纷纷推出各自的产品，其单片机型号已无法统计。
以著名的芯片制造业巨头------美国著名的INTEL公司为例，早期推出的MCS—48系列单片机是一种功能较简单，寻址范围很有限的低能8位单片机，除了一些传统的应用领域（如键盘控制器）外，这类单片机已在很大程度上被稍后的MCS-51系列8位单片机所取代。在此基础上，INTEL公司，PHILIPS公司，SIEMENS公司等很多大公司，纷纷推出了名目繁多的派生芯片，虽然在当时应用比较广泛，但是在一些比较复杂的系统中，它就不得不让位于16位单片机。　
MCS-96系列16位单片机特别适用于各类自动控制系统，如工业过程控制系统，伺服系统，分布式控制系统，变频调速电机控制系统等。还适用用于一般的信号处理系统和高级智能仪器，以及高性能的计算机外部设备控制器和办公自动化设备控制器。这些系统通常要求实时处理，实时控制。INTEL公司的8XC196系列16位单片机是目前应用最广泛的一种。8XC196MC单片机集合了INTEL16位单片机的所有特性，是196系列单片机中功能最强大的一种，它的三相波形发生器，就非常适合交流电机控制。由于8XC196MC单片机完善而卓越的性能，它必将在、智能仪表、家用电器、计算机终端设备、汽车电子、人工智能、机器人、机电一体化以及传统设备改造等广泛的应用领域中大显身手，充分发挥其优点。因此，它具有良好的发展前景。
目前，国内变频调速系统的研究也非常活跃，但是在产业化方面还不是很理想，市场的大部分还是被国外公司所占据。因此，为了加快国内变频调速系统的发展，就需要对国际变频调速技术的发展趋势和国内的市场需求有一个全面的了解。随着计算机技术的发展，无论是生产还是生活当中，人民对数字化信息的依赖程度越来越高。如果说计算机是大脑，网络是神经，那么电机传动系统就是骨骼和肌肉。它们之间的完美结合才是现代产业发展方向。为了使交流调速系统与信息系统紧密结合，同时也为了提高交流调速系统自身的性能，必须使交流调速系统实现全数字化控制。 
另外，随着大功率开关器件制造技术和计算机技术的迅猛发展，交流电机的变频调速在一般工业领域以至许多民用领域中已得到广泛应用。在节能、减少维修、提高产品产量及产品质量等方面都取得了明显的经济效益。目前，高性能交流调速系统的研究和开发已引起各国学者的高度重视，而所用微处理器、功率器件及产生SPWM波的方法是影响变频器性能好坏的直接因素。
      
     

  目录
摘要 1
Abstrst: 2
前    言 3
第一章 绪 论 5
1.1、课题背景 6
1.2、论文的内容介绍 6
第二章Intel80C196MC简介 6
2.1、概述 6
2.2、80C196MC的系统构成 7
2.3 存储器空间  8
2.4、80C196MC片内波形发生器WFG详细介绍 9
2.5、波形发生器WG工作原理 10
第三章 交流变频调速系统 14
3.1、交流异步电动机变频调速工作原理 15
3.2、变频器 16
3.3、实验硬件电路简介 17
3.4、正弦波脉宽调制 17
3.5、三相逆变电路（SPWM主电路） 19
第四章 软件的实现 21
4.1 系统软件的总体结构 21
4.2 SPWM的产生和软件算法 21
4.3 对程序中一些常数和数据表的说明 22
4.4 软件源程序 23
4.5 伟福仿真器简介 28
4.6 程序在伟福6000中的仿真过程 28
第五章 总结与致谢 33
5.1 总结 33
参考文献 35
附  录1电路硬件电路图 37
附录2初始化程序框图 38
附录3查询等待程序框图 39