87C196MC單片機最小系統(tǒng)單板電路模板的設(shè)計與開發(fā)

電子機電論文編號:JD484  附開題報告,任務(wù)書,外文翻譯,原理圖,PCB,論文字?jǐn)?shù):17234,頁數(shù):39  

前言
科技的進(jìn)步需要技術(shù)不斷的提升。一塊大而復(fù)雜的模擬電路花費了您巨大的精力，繁多的元器件增加了您的成本。而現(xiàn)在，只需要一塊幾厘米見方的單片機，就可以使您以前的電路簡單很多。
單片機最小系統(tǒng)控制技術(shù)也越來越受到人們的歡迎。目前SPWM控制信號主要是用單片機計算而產(chǎn)生，并輔以外部硬件電路變成控制信號。受CPU速度的限制，很難輸出高頻信號，且硬件電路較為復(fù)雜。另外，在由一般單片機構(gòu)成的轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)速反饋信號的處理也較復(fù)雜，一般需將碼盤輸出信號經(jīng)隔離、整形以及計算等處理后再送入CPU。
INTEL公司的新一代高性能16位微處理器8XC196MC，除了具有16位CPU的通用功能外，其獨特的事件處理陣列EPA和SPWM波形直接輸出功能可很好地解決以上矛盾。EPA可以直接處理轉(zhuǎn)速反饋脈沖，加上SPWM的波形直接輸出功能，既簡化了硬件，又大幅度提高了性能。另外，其PTS功能可極大地提高電流環(huán)的快速性。
我覺得基于87C196MC交流調(diào)速系統(tǒng)主電路硬件的設(shè)計與開發(fā)是個很值得研究的設(shè)計課題，所以我選擇了這個課題，為此我用了將近2個星期的時間搜集了大量關(guān)于本次設(shè)計的相關(guān)書籍和雜志。
本設(shè)計以8XC196MC系列單片機為主體芯片，六路三相互補的SPWM信號為輸出，系統(tǒng)地介紹了單片機的發(fā)展概況和基本結(jié)構(gòu)、工作原理，以及單片機的開發(fā)應(yīng)用等方面的內(nèi)容，同時結(jié)合了交流調(diào)速系統(tǒng)。
目錄
前言....................................................................... 1
目錄....................................................................... 2
第一章 緒 論 ...............................................................4
1.1  課題背景及意義 ........................................................4
1.2  論文的內(nèi)容及安排.......................................................5
第二章  單片機的基本結(jié)構(gòu)與工作原理..........................................5
2.1  8XC196MX系列的單片機總體結(jié)構(gòu) ..........................................6
2.1.1  8XC196MC的主要結(jié)構(gòu)與功能.............................................6
2.1.2  8XC196MX的應(yīng)用 ......................................................7
2.2  87C196MC的簡要介紹 ....................................................7
2.3  87C196MC單片機的I/O口 .................................................9
2.4  中斷系統(tǒng)和外圍實踐服務(wù)器 .............................................10
2.5  事件處理器陣列EPA.....................................................11
2.6  87C196MC片內(nèi)波形發(fā)生器WG簡介..........................................11
2.6.1  波形發(fā)生器的專用寄存器..............................................11
2.6.2  波形發(fā)生器的基本工作原理 ...........................................12
2.7  A/D轉(zhuǎn)換器.............................................................13
2.8  單片機的最小系統(tǒng) .....................................................14
第三章  Protel 99 SE應(yīng)用設(shè)計及硬件設(shè)計.....................................14
3.1  Protel 99 SE 的特點 ..................................................15
3.2  電路原理圖的設(shè)計及流程 ...............................................15
3.3  PCB入門 ..............................................................16
3.4  網(wǎng)表輸入 .............................................................16
3.5  規(guī)則設(shè)置 .............................................................17
3.6  元器件布局............................................................17
1. 手工布局 ...............................................................17
2. 自動布局................................................................17
3.7  布線 .................................................................17
1. 手工布線................................................................17
2. 自動布線................................................................18
3.8  印制電路板的設(shè)計 .....................................................18
1. 印刷電路板設(shè)計的主要步驟................................................18
2. 設(shè)計的完善 .............................................................18
3.9  檢查..................................................................19
3.10  復(fù)查.................................................................19
3.11  設(shè)計輸出.............................................................19
第四章 硬件設(shè)計............................................................19
4.1  交流電機調(diào)速概論工作原理..............................................20
1  交流電機工作原理 .......................................................20
2  異步電動機調(diào)速特性......................................................20
3  異步電動機的控制原則 ...................................................20
4.2  變頻器的基本結(jié)構(gòu) .....................................................20
1  變頻調(diào)速的種類..........................................................21
2  變頻調(diào)速系統(tǒng)SPWM控制模式 ...............................................21
3  SPWM逆變電路的控制方法..................................................21
4.3  硬件設(shè)計 .............................................................22
4.3.1. 電路的基本連接 .....................................................22
4.3.2  硬件電路設(shè)計圖......................................................26
第五章  結(jié)論 ..............................................................32
5.1  設(shè)計的總結(jié) ...........................................................32
5.2  展望 .................................................................33
致  謝 ....................................................................34
參考文獻(xiàn)...................................................................35

摘要
隨著變頻調(diào)速以及微機控制技術(shù)的發(fā)展，Intel 8XC196MC系列單片機應(yīng)用越來越廣泛。8XC196MC是由美國著名的Intel公司與1992年推出的最新一代單片機，它的主要優(yōu)點之一就是具有一個三相波形發(fā)生器（WFG），可以方便地產(chǎn)生三對對稱的SPWM波形，適合于特別適宜于交流電機的控制，同時，它具有性能高，功能全，用戶使用方便等特點，尤其是高速的處理能力和對交流電的特殊應(yīng)用，因此它必將在我國的智能領(lǐng)域控制廣泛應(yīng)用，也將帶來可觀的經(jīng)濟效益。
本調(diào)速系統(tǒng)的控制芯片采用Intel公司專門為電機控制而設(shè)計的高性能微處理器中的一種87C196MC，利用該處理器中的片內(nèi)波形發(fā)生器WFG直接用軟件產(chǎn)生三相正弦脈寬調(diào)制波。
本文主要研究內(nèi)容包括：詳細(xì)論述了基于87CI96MC單片機控制的SPWM的算法構(gòu)成、波形發(fā)生器有關(guān)參數(shù)的計算及相關(guān)寄存器、死區(qū)時間的設(shè)置等。在此基礎(chǔ)上，完成波形生成的軟件設(shè)計，并編寫出完整的程序。

關(guān)鍵詞：三相波形發(fā)生器  正弦波脈寬調(diào)制  交流電機  變頻調(diào)速

Abstrst
Along with the development of frequency converted speed and microcomputer control technology, the Intel 8XC196MC series single chip micrcomputer are applied more and more extensive. 8XC196MC is the most newly sigle chip microcomputer relased by the famous Intel company of American in 1992.It,s one main advantages is it has 1 three mutually Wave Form Generator(WFG), which can expediently produce three rightnesses of symmetry PWM wave forms, suitable for specially feat in communicate the control of electrical engineering, in the meantime, it has function Gao, all of function, the customer uses convenience etc. the characteristics be a particularly high-speed processing ability and to the special application of alternate current, so it necessarily will at our country of intelligence realm control extensively applied, will also bring considerable economic performance.
87C196MC is one of the high performance microprocessors designed specially for the electrical engineering control by Intel company which is put to use in this control chip of speed requlating system ,we make use of the WFG in the internal of the microprocessor which directly produces three-phase modulate wave with the software
The main study contents of This text includes:There detailed expounds the SPWM calculate way controled by single chip microcomputer、The parameter compute of Wave Form Generator、related deposit machine and the establish Of dead time etc.based on 87C196MC. In this foundation top ,finish the software design of the wave generate,and write a integrity procedure.

Keyword: Three-phase Wave Form Generator(WFG)   The sine wave pulse width modulation(SPWM)   AC electrical machinery   Frequency converted speed