键盘显示接口8279由于PI调节算法程序比较长、复杂,单片机又要处理键盘、显示、A/D、D/A等其它程序,会影响到单片机的响应时间,而电机闭环控制系统要求系统能对电机转速的变化作出迅速的反应。如果单片机响应时间太长,不能及时的对采样进来的数据进行处理,输出控制量,可能使系统超调量增大,系统产生振荡,甚至失去调速的能力。
在暂时无法提高单片机处理速度的情况下,只有适当的减轻单片机的负担,选择能对键盘显示进行自动扫描处理的8279,将一部分显示及键盘任务从单片机中分离出来。8279采用译码输出方式,输出扫描线SL0~SL2,接3-8译码器的输入端,3-8译码器的输出端分别接数码管和键盘的列线。
键盘的行线接到8279的回复线RL0~RL7上,只要有键按下,8279就会自动识别键号,产生相应的键值自动送入先进先出寄存器FIFO中,同时产生中断请求信号IRQ,向单片机请求中断,这时单片机就会来处理。
8279的OUTA0~OUTA3和OUTB1~OUTB3分别接数码管的8个段码线。数码管为共阴极数码管。8279的RD和WR分别接到单片机的RD、WR口上,而中断请求IRQ经过一个“与非”门接到单片机外部中断口INT1上。片选CS和A0接单片机P2.6和P2.5口。
D/A输出D/A转换器采用DAC0832.为使电流输出型DAC0832输出系电压Vref(+)为+5V;Vref(-)接地。中断口EOC经过一个“与非”接单片机外部中断INT0.单片机的写信号WR通过一个与非门和ADC0809的ST、ALE连接;读信号RD也通过一个与非门和ADC0809输出允许信号OE连接,这两个与非门由P2.0控制,当P2.0=0时这两个与非门都截止,只有当P2.0=1时读写信号才能进入ADC0809.
脉宽控制芯片SG3524SG3524是电压型PWM集成控制器。其内部由基准电压源Vref、振荡器、误差放大器、比较器分相器等组成。外接电阻RT(kΩ)和电容CT(μF)决定了输出的PWM波形的频率(TCRf30。1)。两个输入电压IN-,IN+经误差放大器比较DAC0832的双极性输出接口SG3524接线图统所需要的电压值,为其加装了两级运放,电路如所示。
用D/A输出的正电压,只能用到原本D/A输出范围的一半,即128~255.电机的转速设定在1100r/min,这样电机理论上所能达到的最小调速范围是1100/128=8.5(转)。
DAC0832的DI0~DI7口接单片机的P0口,单片机P2.5口接片选信号CS和XFER.电流输出端Iout1、Iout2接两个运放V3A与U3B,运放外接(±8V)电源使其能够正常工作。参考电压Vref和数据锁存允许端ILE接+5V,使DAC0832一直处于数据锁存允许状态。
A/D输入采用8位逐次逼近式A/D转换器ADC0809.当电机在限定转速1100r/min内工作,反馈电压大小为0~+10V,通过电阻R7和可变电位器R6衰减后,使输入ADC0809的电压在0~+5V范围内变化。
ADC0809的DI7~DI0接单片机P0口。CLK接单片机时钟口ALE.参考PWM的产生后,得到一个输出电压U-,然后U-被送入另一个比较器,与锯齿波进行比较。如所示。是SG3524的接线图。
A/D输出的模拟电压量,经过分压,送入误差放大器的反相输入端。电阻RT,电容CT接20kΩ和0.01μF。10脚接地,使得内部的三极管关断,芯片能正常工作。引脚11和引脚14串接输出。软件设计设计软件部分主要包括PI算法、A/D采样、8279键盘显示和D/A输出。总流程图见,下面分别从硬件配置和软件编程两方面介绍。
结语整个电机闭环系统的硬件电路经调试检测,能正常工作,基本达到了设计要求。但MOSFET管驱动电路,驱动电路输出的波形,在高频时,非常明显的变坏了。对于这些存在的问题还需要不断改进。