单片机设计变频器

目录

一．引言 (2)

二．芯片特性简介 (2)

2.1AT89S52单片机功能介绍 (2)

2.2 芯片SPMC75F2413A特性 (4)

三．系统总体方案介绍 (5)

3.1 这个系统的功能： (6)

3.2 系统工作流程： (6)

四．系统硬件设计 (6)

五．变频器系统软件设计 (7)

5.1该系统核心驱动部分的结构如图 5-1。 (7)

5.2 子程序的流程如图 5-2。 (8)

5.3系统主流程图 (9)

5.4变频器运行过程中参数调整模块设计 (9)

5.5 变频器采样及故障检测模块设计 (10)

5.6定时器中断模块设计 (11)

五．总结 (13)

六．参考文献 (13)

一．引言

变频器是从上世纪中叶发展起来的一种交流调速设备。它是为了解决传统的交流电机调速困难、传统的交变速设备不但结构复杂且效率和可靠性均不尽人意的缺点而出现的。由于其使交流电机的调速范围和调速性能均大为提升，因此交流电机逐渐代替直流电机出现在各种应用领域，即便是以往只可能是直流电机出现的伺服控制领域。随着电力半导体长足发展，变频器也随之不断进步。

今变频器已深入我们的日常生活，随处可见其为我们服务的身影。

本文主要介绍设计一种较为通用的变频器，控制器采用AT89S52单片机，对变频的控制算法进行分析设计，利用恒压频比方式控制变频器工作，得出程序算法的流程图和硬件电路设计图，本文所设计的系统具备以下功能：括电机驱动、异常事件处理、运行参数的设置、信息状态管理、通信链路接口、人机交互接口

等几部分。

二．芯片特性简介

控制电路的设计是变频器设计的关键，传统的变频器采用模拟器件实现，因模拟器件受温度的影响而严重影响其性能，所以系统设计采用AT89S52单片机SPWM专用集成芯片配合来实现逆变控制器6个IGBT的通断。

2.1 AT89S52单片机功能介绍

AT89S52单片机为40引脚芯片如图所示，具有PDIP，PLCC和TQFP3钟封装形式。 各引脚的功能如下：● P0口——8位、开漏极、双向I/O口。当用做通用I/O口时，每个引脚可驱动8个TTL负载；当用做输入时，每个端口首先置1。P0口也可用做访问片外数据存储器和程序存储器时的低8位地址/数据总线的复用口。这种情况下，P0口内含上拉电阻。 在Flash编程时，P0口输入代码数据；在Flash校验时，P0口输出代码数据。在进行编程校验时，需外接10KΩ的上拉电阻。 ● P1口——8位、双向I/O口，内含上拉电阻。 P1口为用户使用的通用I/O口，每个引脚可驱动4个TTL负载。当用做输入时，每个端口首先置1。 P1.0和P1.1引脚也用做定时器2的外部计数输入(P1.0/T2)和触发器输入(P1.1/T2DX)。 在编程和校验期间，P1口可输入低字节地址。● P2口——8位、双向I/O口，内部具有上拉电阻。 P2口可用做通用I/O，可以驱动4个TTL 负载。对P2口各位写入1，可作为输入。每个引脚由外部负载拉为低电平时，经由内部上拉电阻向外输出电流。

在访问16位地址的外部程序存储器和数据存储器时，P2口提供高8位地址。用MOVX @DPTR类指令访问外部数据存储器时,P2口为高8位地址(即PCH)；用MOVX @R0和MOVX @R1类指令访问外部数据存储器时，P2口上的内容是SFR P2的内容。 在编程和校验时，P2口接收地址线的高位和一些控制信号。 P3口——8位、双向I/O口，内部含有上拉电阻。 ● P3口可用做通用I/O口，可驱动4个TTL负载。当用做输入熟，要先将P3口各位置如外部负载将P3口拉低，则经过上拉电阻向外输出电流。 在编程和校验时，P3口接收某些控制信号。 ● ——地址锁存允许/编程脉冲输入。 ● ——外部程序存储器读选通，低电平有效。 ● ——片外程序存储器访问允许。 ● XTAL1和XTAL2——XTAL1是片内振荡器反相放大器和时钟发生器的输入端，XTAL2是片内振荡器反相放大器的输出端。

2.2 芯片SPMC75F2413A特性

基于智能功率模组芯片和SPMC75F2413A实现的通用变频器方案，下面介绍SPMC75F2413A的特性。

SPMC75F2413A 是μ’nSP系列产品的一个新成员，是凌阳科技新推出的一个16位结构的微控制器。与其它μ’nSP产品不同的是，SPMC75F2413A主要应用在工控或是家电的变频驱动领域。由于其拥有出色性能定时器PWM信号发生器组。因此，SPMC75F2413A可以方便的实现各种电机驱动方案。

SPMC75F2413A在4.5V~5.5V工作电压范围内的工作速度范围为0~24MHz，拥有2K字SRAM和32K字闪存ROM；64个可编程的多功能I/O端口；5个通用16位定时器/计数器，且每个定时器均有PWM发生的事件捕获功能；2个专用于定时可编程周期定时器；可编程看门狗；低电压复位/监测功能；8通道10位模-数转换。SPMC75F2413A在电机控制领域有相当优秀的表现。特性包括：

◆凌阳16位μ’nSP处理器(ISA 1.2)；

◆工作电压：内核：4.5V～5.5V；

◆最高运行速度：24MHz；

◆工作温度： -40 ℃～85 ℃；

◆芯片内存储器：32KW (32K×16) Flash2KW (2K×16) SRAM；

◆基于时钟发生模块的锁相环电路；

◆看门狗定时器

◆ 10位模/数转换器 8通道输入 10us (100kHz)转换时间；

◆串行通讯接口通用异步串行通讯接口(UART) 标准外围接口(SPI)；

◆总计64个通用输入输出管脚；

◆电源管理 2种低功耗模式：Wait/Standby 每个外设都可以独立的供电；

◆两个比较匹配定时器；

◆ 5个16位通用定时器；

◆ 2个用于脉宽调制，2个用于速度捕获，1个用于速度反馈环；

◆ MCP定时器3支持 TIO3A～TIO3F, MCP定时器4支持 TIO4A～TIO4F；

◆脉宽调制定时器支持递增/递减计数；

◆ PDC定时器0/1均支持3通道的TIO0A～TIO0C输入捕获；

◆ TPM定时器2支持捕获/脉宽调制；