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1、直流电机远程PWM调速及在恒温控制中的应用作者:发布时间:2011-01-24文章来源华强价格指数TAG: 此报告只显示摘要和目录,如需查看全文请点击下载摘要：众所周知,要实现直流电机的远程调速控制及温度检测,信号传输问题无疑是重要的,传统的模拟控制法,不仅难以满足远程传输需求,而且电路过于复杂。采用计算机技术、总线技术和通讯技术,不仅可以使整个系统变得简单,而且有利于实现分布式集散控制,提高智能化控制水平。目录1引言 众所周知,要实现直流电机的远程调速控制及温度检测,信号传输问题无疑是重要的,传统的模拟控制法,不仅难以满足远程传输需求,而且电路过于复杂。采用计算机技
2、术、总线技术和通讯技术,不仅可以使整个系统变得简单,而且有利于实现分布式集散控制,提高智能化控制水平。本文介绍一种以8051系统为主控制器的远程恒温控制解决方案,它采用RS-485总线解决直流电机PWM调速(制冷)、温度检测和PC通讯等环节的信号传输问题。系统采用全数字设计方案,结构简单。当该系统以单片机为主控制器单独工作时监控距离可以达到1.2km,如果与微机联网使用,则监控距离可以增加到2.4km。2控制原理及硬件结构 该系统硬件结构如图1所示,它是一个8051单片机控制系统,控制“对象”为直流电机,工作时根据现场温度调节直流电机转速,直流电机转速影响制冷系统制冷量,
3、从而达到温度自动调节目的。温度检测采用DB18B20数字温度传感器,直流电机采用PWM调速。直流电机和温度传感器通过RS-485总线与单片机系统实现信息交换,单片机系统通过RS-485总线经USB接口与PC实现信息交换,从而达到远程监控目的。 单片机系统是以8051为核心的交互式测控系统,系统所有接口电路地址及数据总线由74LS373和74LS138提供。单片机系统任务包括以下几个方面: 第一,通过RS-485总线向直流电机驱动器输出PWM调速信号;第二,通过RS-485总线对数字温度传感器DB18B20写入初始化命令;第三,温度传感器所检测的现场温度经RS-48
4、5总线反馈给单片机,并据此调节PWM信号输出;第四,实时显示现场温度;第五,通过人机接口设置给定温度、电机调速范围等参数;第六,通过RS-485总线向PC机反馈温度等信息;第七,接受PC系统控制指令,根据控制指令完成相应的处理。下面对图1所示系统各主要电路作如下说明:图1控制系统硬件结构。2.1人机界面与人机系统 人机界面为矩阵式键盘和数码管,它以8279为主要接口芯片(其它芯片如图所示),占用8051一个外部中断源(INT0),人机系统的基本任务包括温度设置、电机调速范围设置、启停控制和温度显示等。根据图1所示硬件,通过8051外部中断(INT0)处理程序和定时器(T0
5、)中断处理程序相互配合完成人机系统的基本功能。2.2输入输出(IO)通道 输入输出通道是以8255为主要接口芯片的控制信号或反馈信息传输通道,PWM调速信号输出、温度传感器初始化命令输出和现场温度读取等均通过8255进行。 8255PA口作为控制信号输出通道,PB口作为反馈信息输入通道,PC口作为输出/输入使能控制。三个端口每一位定义详情见后续软件部分。 为了实现IO信号的远距离传输,采用RS-485总线,图2所示是专门为此设计的电路原理图(仅画出其中一路,下同),其中,图2(a)是PWM信号输出接口,由图可见,计算机一侧和终端设备(伺服驱动器)各使用一片
6、MAX488,计算机一侧MAX488为发送器,终端设备一侧MAX488为接收器。图中TLP-521是计算机系统与外设进行电气隔离所必需的环节。图2(b)是专为温度传感器DS18B20设计的远程传输接口,由于DS18B20是一款单总线、可编程数字温度传感器,该传感器涉及初始化命令或参数写入和工作之中的温度读取问题,因此,远程传输接口必须被设计成双向IO口,通过两片MAX485和两片MAX488实现信息的半双工传输要求,这里两片MAX488用于终端MAX485(右侧)使能控制。 对DS18B20的读写操作由8255PC口相应的控制位作使能控制,即,当8051执行对DS18B2
7、0的写入操作时,首先使PC0=1、PC1=0,然后使数据从PA口输出;当8051执行对DS18B20的读操作时,首先使PC0=0、PC1=1,然后使数据从PB口输入。图2远距离传输接口电路原理图。 需要指出的是,图2所示的电路结构,实现了信号的全硬件、远程、无条件传输目的,避免了终端使用微处理器,具有硬件软件简单、实时性好、系统扩展容易等特点。特别是温度检测通道,由于采用的是单总线温度传感器DS18B20,仅使用一条4芯双绞线屏蔽电缆,就可以很好地满足在1.2km范围之内
