三相马达时代农机
TIMES AGRICULTURAL MACHINERY
第44卷第7期Vol.44No.7
2017年7月Jul.2017电渣重熔>引向器
（下转第98页）
作者简介：高学（1963-），男，江苏常州人，实验师，维修电工高级技术，主要研究方向：电工电气。
高学
(常州刘国钧高等职业技术学校，江苏常州
213025)
摘要：单片机具有体积小、功耗低、控制功能强、扩展灵活、微型化和使用方便等优点，用单片机可以构成形式多样的控制系统、数据采集系统，可以说，现在的家用电器基本上都采用了单片机控制，而且现代的单片机普遍具备通信接口，可以很方便地与计算机进行数据通信，为计算机网络和通信设备的应用提供了极好的物质条件，现在的通信设备基本上都实现了单片机智能控制。 关键词：单片机；模拟量；集成电路；晶振本设计主要是通过对数据采集器接收显示的电路进行设计，达到数据采集固有的基本功能和技术要求。整个设计利用单片机的串行口进行通信，接收下位机的四路开关模拟量信息，并将接收的四路开关模拟量信息进行分析，采取DLT-492协议串口通信。应用四位七段数码管显示下位机采集到的开关量信息和模拟量信息。运用Protel 99绘制电路原理图，并制作出PCB 板，使元器件布局美观合理、无虚焊、焊点光滑等。硬件仿真调试正确，串口开关量信息和模拟量信息接收准确。通过软硬件的调试，确认此硬件设计已经达到设计要求，并使电路运行可靠稳定。 1设计任务的分析
课题是一种分布式应变数据采集器的设计（上位机），所要达到的要求如下：①误码率：10-7。②采集时间：5ms。③采集误差：1%。④线路板焊点饱满、圆润，无虚焊等现象。⑤焊点符合规范，电路仿真正确。⑥PCB 板制作要求线路清晰、布局合理。
本次设计主要是要通过软硬件的配合实现数据采集的功能，就是通过串口在数码管上显示开关量和模拟量。AT89S52具有高速度、低电压、低功耗、且可靠性和成本都比较低的特点，因此本次毕业设计采用AT89S52单片机作为整个电路核心控制器件。对于本次数据采集的原理和实现的功能，实现气味数码管显示开关模拟量，因此上位机只需一块AT89C52单片机就够了。设计电路时运用89S52系列单片机的接口来实现各种输入、输出功能。P1.0口用来作输出口，向发声电路输出信号；P2口和P0口共同实现一个矩阵键盘的功能。同时设计了一个直流稳压电路增加电路的适应性，使整个系统更加紧凑，工作十分稳定。
2系统的总体设计规划
（1）硬件部分。本次毕业设计采用AT89S52单片机作为面板控制部件，AT89S52用上电自动复位，11.0592MHZ 的晶振和两个瓷片电容形成晶振电路。面板上由七位数码管和上拉电阻，以及7407与门构成显示部分，硬件系统框图如图1
所示。
图1硬件原理电路框图
（2）软件部分。软件部分采用C 语言编写程序。C 语言程序设计步骤：第一步：分析问题。第二步：画出程序的基本轮廓。第三步：实现该程序。
3系统的硬件设计
3.1上位机硬件模块简介
该电路采用AT89S52单片机最小化应用，采用共阴7段LED 显示器，P2.4～P2.7口作为列扫描输出，P0口输出断码数据，采用P3.0RX 串口接收；采用11.0592MHz，可提高可靠的波特率。
根据本次上位机硬件设计的任务：电路由复位电路、时钟电路、振荡电路、四个7407与门和四位七段数码管构成整个上位机的硬件。通过制作电路原理图和仿真调试确定电路布线合理和连接正确。
3.2上位机各部分电路功能原理及元器件选取
（1）复位电路。为确保微机系统中电路稳定可靠工作，复位电路是必不可少的一部分，复位电路的
第一功能是上电复位。一般微机电路正常工作需要供电电源为5V±5%，即4.75～5.25V。由于微机电路是时序数字电路，它需要稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有当VCC 超过4.75V 低于5.25V 以及晶体振荡器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电路开始正常工作。
（2）时钟电路。时钟电路是单片机的心脏，它控制着单片机的工作节奏，可以提高时钟频率来提高CPU 的速度。在单片机内部有一个可控的反相放大器，引脚XTAL1、XTAL2为方向放大器的输入输出端，在XTAL1、XTAL2上外接晶振和电容便组成振荡器。而电容C1、C2的典型值为30pf±10pf。振荡器的频率主要取决于晶振的频率，因为上位机需要稳定的起振荡，因此一般选用11.0592MHz 的晶振，因为11.0592的晶振可以提供稳定的波特率。
在时钟电路中振荡器的电容一般叫负载电容。该电容是根据晶振厂家提供的晶振要求负载电容选值的，换句话说，晶
振的频率就是在它提供的负载电容下测得的，能最大限度地
保证频率值的误差，也能保证温漂等误差。两
（上接第96页）个电容的取值都是相同的，或者说相差不大，如果相差太大，容易造成谐振的不平衡，也容易造成停振或者干脆不起振，因此一般选用30pf±10pf。所以，在硬件设计中选用两个负载电容值C1=C2=10u。
参考文献
［1］张义和，陈敌北.例说8051［M］.北京：人民邮电出版社，2006.［2］张友德，赵志英.单片微型机［M］.上海：复旦大学出版社，2006.［3］蔡朝洋.单片机控制实习与专题制作［M］.北京：北京航空航天大学出版社，2006.
［4］胡耀辉.单片机系统开发经典［M］.北京：冶金工业出版社，2006.［5］李华.MCS51系列单片机实用接口技术［M］.北京：北京航空航天大学出版社，1993.
（上接第73页）原因分析：①前期为了防止凝结水对主断路器的影响，对控制箱内电气节点进行涂抹凡士林处理，一段时间后凡士林进入行程开关内部，造成动作不良。②组装螺栓脱落短接控制执行电路和异物进入主断路器运动机构，导致主断路器不能正常闭合。
音频延时器解决方法：更换行程开关、清除异物或者更换主断路器。5结语
针对CRH5型动车组在运用过程中遇到的主断路器不能
闭合的问题，文章详细分析了三种情况下的原因及对应的处理措施，希望对现场运用及理论学习人员提供一定的指导性建议。
参考文献
［1］廖乡萍，王泰杰，朱进.高速动车组CRH380C真空断路器应用故障分析及解决措施［J］.电力机车与城规车辆，2012，（4）：80-82.［2］铁路职工岗位培训教材编审委员会.CRH5型动车组机械师［M］.北京：中国铁道出版社，2009.
机电设计与研究
线阵列。①逻辑阵列快。逻辑阵列块（LAB）是FPGA的重要组成部分，是实现复杂逻辑功能的主要资源。②可编程I/O模块。I/O模块提供了器件引脚与内部逻辑阵列之间的连接，可被配置为输入、输出和双向工作方式。③可编程连线资源。可编程连线资源包括各种金属连接和一些可编程开关，将各个LAB、LAB与I/O模块、LAB与嵌入式模块、嵌入式模块、嵌入式模块与I/O模块连接起来，构成复杂功能的系统。④嵌入式阵列块。Cyclone系列FPGA中含有嵌入式存储器，由数十个M4K的存储器模块组成，每个RAM模块有4608位，可灵活构成单口RAM、双扣RAM、FIFO、移位寄存器、仿真ROM。用嵌入式存储器实现较复杂的逻辑功能，占用器件面积小，速度快。⑤嵌入式锁相环。FPGA的功能由逻辑结构的配置数据决定，在工作时，这些配置数据存放在片内的SRAM或者熔丝图上。FPGA掉电后将丢失原有的逻辑信息，所以在实际应用中需要为FPGA芯片配置一个专用的ROM。
（2）EDA技术的设计流程。EDA设计流程包括设计准备、设计输入、设计处理、设计校验、器件编程和设计完成几个步骤。①设计准备：设计准备是指设计者在设计之前，依据设计的要求，确定系统
所要完成的功能及复杂程度、期间资源的利用和所需成本等要做的准备工作，如进行方案论证、系统设计和器件选择等。②原理图输入方式：利用EDA工具提供的图形编辑器以原理图的方式进行输入。该方式适用于对系统及各部分电路很熟悉的情况，或在系统对时间特性要求较高的场合。③硬件描述语言的文本输入方式：硬件描述语言的文本输入方式是一种普遍性的输入方法，大部分的EDA工具软件都支持文本的编辑和编译。目前常用的高层硬件描述语言有VHDL和VerilogHDL，运用硬件描述语言设计已成为当前的趋势。④设计处理：在处理设计的阶段中，编译软件将对设计输入文件进行逻辑化简、综合和优化，并适当的用一片或多片器件自动地进行适配，最后产生编程用的编程文件。⑤器件测试和设计验证：采用边界扫描测试技术进行功能测试，测试成功后才完成其设计。验证时将编程文件下载到FPGA或CPLD 中，然后进行相应的输入操作，观察和检测输出结果，从而实现对设计电路的功能验证。3Nios II集成开发环境（IDE）介绍
任何的软件开发任务均可以在Nios II IDE环境下完成和实现，涵括了许多的功能，其中有调试程序、编译和编辑，此环境下为系统提供了一个统一的开发平台，适用于所有的Nios II处理器系统。Nios II集成开发环境（IDE）有4个主要的功能：①工程管理器；②编辑器、编译器；③调试器；④闪存编程器。
4展望
（1）文章采用高性能芯片通过编程控制六个场效应管的通断，从而控制电机的转速；实现了基于FPGA的无刷直流电机控制系统，但是受环境条件和时间的影响，本系统仍然存在不足，且有待以后进一步的改变。
（2）文章所展示的系统均是在理想条件下进行调试的，改进方式，应增加多种负载测试，并且可以将控制系统置于真实的环境中进行调试。
（3）对于芯片的资源利用不够充分，没有用到FPGA内核对程序进行开发的部分，对FPGA芯片本身的功能的挖掘有待提高。
吸油茶（4）应改善对转子的测量方法，有效提高精度，提高对电机转速测量测试的准确性和实时性。
（5）所采用的电机是内置控制电路的一种无刷直流电机控制系统，且是用一项PWM波输入，内置转化为六路PWM 波来控制场效应管的通断。
5结语
井水空调基于FPGA的电机控制系统大大提高了无刷直流电机的性能，同时提高了无刷直流电机响应速度和控制精度，进一步开发强大的编程能力，可实现随时修改电路设计大大降低了复用成本。快速换向的工作方式与传统电机比较避免了很多问题，应用更加广泛，PWM波控具有三相中心对称，周期、频率和
占空比可调，性能优异、
可靠性高等优点。
