基于8098单片机实现的SPWM变频调速系统

论文编号:JD727  附任务书, 论文字数:24394,页数:49

  前  言
    随着大规模集成电路的飞速发展和计算机应用的推广普及，单片机具有体积小、价格低、可靠性高等优点，能够单独地完成现代工业控制系统所要求的智能化控制功能，在各个领域、各个行业都得到了广泛发展。
在单片机的发展史上，美国INTEL公司的贡献十分突出。1976年，该公司研制出第一代8位通用单片机—MCS-48系列，1980年相继推出第二代8位增强型单片机—MCS-51系列，1983年又推出16位单片机，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。MCS-96系列机又向51系列单片机机提出了新的挑战。
MCS—96系列单片机的新成员8098，采用8位外部数据总线，而内部CPU仍然保持16位结构，这类单片机通常称为准16位机，其价格远低于原来的16位机，性能价格比的提高对于普及应用具有积极意义。8098单片机具有丰富的硬件资源，除具备一般单片机具有的串行及并行输入/输出口、中断系统、定时器外，还包含有高速输入/输出口HSI/HSO，软件定时器，A/D及D/A等，是MCS—96系列单片机中功能强大的一种，它的强软件处理及高的运算处理速度，就非常适合高性能交流调频调速系统的SPWM生成与输出、调节器运算和数据处理用的核心器件使用。由于8098单片机高集成度、高性能价格和高抗干扰能力，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，它具有十分广阔的应用前景。
交流调速系统中应用最广、最有发展前途的是变频调速技术。变频调速技术是集电子、自动控制、微电子、电机学等一体的先进技术。它有结构简单、运行可靠等优异的调频性能和显著的节能效果，因而正逐步取代直流调速技术，被广泛应用于各个领域，是电气传动的发展方向。
自从微处理机出现后，国外在绕线型异步电动机串级调速、无换向器电动机调速、笼型异步电动机的矢量控制以及PWM技术方面，都已获得重大突破与发展，进入工业应用阶段。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。微型机功能的不断提高以及电力电子技术、计算机控制技术的发展，电气传动领域出现以单片机为核心的数字控制系统。微型控制器的采用不仅极大地推动了作为研究热点交流传动的迅猛发展，也给直流传动注入了新的活力，使电气传动进入更新的发展阶段。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。 
正是在这种前提下，我觉得基于8098单片机实现的SPWM变频调速系统是个很值得研究的设计课题，所以我选择了这个课题，为此我用了将近2个星期的时间搜集了大量关于本次设计的相关书籍和杂志。本次的设计任务由我1人设计完成，本人完成的是硬件设计，硬件电路用PROTEL 99SE绘制，在这里，我衷心感谢学院以及各位领导和老师对我们的一贯帮助及支持，并提出了许多宝贵的意见，在此表示忠心的感谢。
本次设计过程中参考了许多图书和资料，在此表示感谢。
限于设计者自身的学识水平、时间和精力，本设计中难免有不妥和错误之处，恳请各位老师给予指正。
 
目录
前  言 - 1 -
第一章  绪   论 - 4 -
1.1 课题背景及意义 - 4 -
1.2 论文的内容及安排 - 4 -
第二章  Intel 8098单片机 - 6 -
2.1  8098单片机简介 - 6 -
2.2  8098单片机总体结构 - 6 -
2.3  8098单片机的主要特色 - 7 -
2.4 存储器空间及其功能分析 - 8 -
2.5  专用寄存器及功能 - 9 -
2.6 8098单片机的数/模转换器 - 10 -
2.7  高速输出口HSO - 11 -
第三章  8098控制系统的硬件电路的设计 - 12 -
3.1  引言 - 12 -
3.2  由8098单片机实现的SPWM变频调速系统主电路 - 12 -
3.3控制系统的设计方案 - 13 -
3.4 设计的总体思路及结构 - 13 -
3.5 8098单片机复位电路的设计 - 15 -
3.6  8098单片机的晶振电路设计 - 16 -
3.7 8098单片机与74LS373的电路设计 - 17 -
3.8  8098单片机外接EPROM 2764电路设计 - 18 -
3.9  8279键盘/显示接口芯片与单片机的接口及应用 - 20 -
3.10 键盘接口技术 - 26 -
3.11  LED数码管接口电路的设计 - 26 -
第四章  交流变频调速系统 - 29 -
4.2 交流异步电动机变频调速原理 - 31 -
4.3 变频调速系统的控制方式 - 31 -
4.4变频器的概述 - 34 -
4.4.1变频器的基本类型 - 34 -
4.4.2 变频器的基本结构 - 34 -
4.5正弦波脉宽调制（SPWM）法 - 35 -
4.5.1正弦波脉宽调制基本思想 - 35 -
4.5.2  脉宽调制控制的方法 - 36 -
4.5.3  SPWM信号的调制方式 - 37 -
4.6  计算机控制的SPWM控制模式 - 38 -
第五章 控制系统电路原理图以及PCB图的绘制 - 41 -
5.1  电路原理图的绘制 - 41 -
5.2 PCB图的绘制 - 43 -
第6章  论文总结 - 45 -
6.1  设计的总结 - 45 -
6.2 感想 - 45 -
致    谢 - 47 -
参考文献 - 48 -

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