您正在看的电子技术论文是:C8051单片机在交流变频调速系统中的应用。 中文摘要:

  本文简要介绍了以标准8051为内核的新型单片机 Cygnal C8051的功能，详细说明了以C8051单片机为控制核心构 成闭环变频调速系统的方法。经过测试，系统安全可靠，控制性 能优良。

一、Cygnal C8051单片机概述
     C8051 是美国Cygnal公司生产的、与标准51兼容的高速单片机， 是全集成混合信号SOC（system on chip）单片机。Cygnal C8051 单 片机片内资源主要有：高速的（20～25MIPS）与8051全兼容的微控制 器内核、8/12 位8 通道输入ADC、2 路12 位DAC、16 位可编程定时/ 计数器列陈（PCA）、3～5 个通用定时器、8～64 个通用I/O 口、8～ 64KB FLASH内部程序存储器、256B～4KB内部数据RAM、片内电源 监测、片内看门狗定时器、片内时钟源以及带有I2C/SMBus、SPI、1～ 2 个UART串行总线等。片内JTAG仿真电路提供全速、非插入式（不 使用在片资源）的电路内仿真。C8051F 的JTAG接口不仅支持Flash ROM的读/ 写操作及非侵入式在系统调试，它的JTAG逻辑还为在系 统测试提供边界扫描功能。通过边界寄存器的编程控制，可对所有器 件引脚、SFR 总线和I/O口弱上拉功能实现观察和控制。 C8051单片机采用开关网络以硬件方式实现I/O端口的灵活配置。 在这种通过交叉开关配置的I/O 端口系统中，单片机外部为通用I/O 口，如P0 口、P1 口和P2 口。内有输入/ 输出的电路单元通过相应的 配置寄存器控制的交叉开关配置到所选择的端口上。
二、C8051的PWM功能实现原理
     C8051单片机有PWM功能和捕捉功能，这些功能都包含在一个称 为可编程计数器列陈PCA 中。PCA 包含一个16 位的定时/ 计数器和 5个捕捉/比较模块。16位的PCA专用定时/计数器由PCA0H和PCA0L 组成，其时钟可以为系统时钟的12 分频、系统时钟的4 分频、定时器 0溢出、被定义ECI引脚的外部时钟源，可通过设置PCA0MD寄存器获 得。每个捕捉/ 比较模块都有一个1 6 位的模块寄存器，分别为 PCA0CPHn和PCA0CPLn，都有边沿触发捕捉、比较、高速输出、PWM 四种工作方式，通过PCA0CPMn进行设置。 在PWM工作方式中，系统不断将PCA计数器的PCA0L的值与该 模块的PCA0CPLn的常数值进行比较。当两者相等时，在CEXn引脚上 输出“1”，当PCA0L溢出时，在CEXn 引脚上输出“0”，并且自动将 保存在PCA0CPHn中的常数值送入PCA0CPLn。 在引脚CEXn引脚上输出的PWM波实际是对计数器的PCA时钟的 256 分频，其占空比α为 α＝[256 －（PCA0CPLn）]/256 可见，8 位PWM波的分辨率为1/256。利用高速输出工作方式和 软件可实现8～16 位的PWM波。 通过对交叉开关控制寄存器XBR0的有效设置，CEXn上的PWM 波就由P0 或P1 口的有关端口输出。
三、基于C8051单片机的三相交流变频调速系统主要硬件设 计
     交流变频调速系统原理框图如图所示，从结构上主要分为控制部 分和执行部分。 控制部分主要由C8051 单片机、时钟电路、通讯接口、键盘与显 示电路、光电耦合、IPM逆变器、整流模块、转速检测和故障检测、报 警电路等组成。执行部分为三相异步交流电动机。 系统的工作原理为:电机的转速由转速传感器转换成矩形脉冲信 号，经光电隔离后进入单片机计数器，由计数器值获得电机的实际转 速，与设定转速比较，经Fuzzy-PID控制器调节后，单片机产生的PWM 波经6N137线性光耦进行电气隔离后作用于逆变模块IPM（intelligent power module），实现电机的闭环变频调速。霍尔电流、电压传感器 将检测到的逆变模块的三相输出电流、电压信号，经采样保持后进入 单片机，完成A/D转换后，由CPU进行处理。逆变模块工作时所需要 的直流电压信号由整流电路对380V电源进行全桥整流得到。