基于串行通信的交流变频调速系统课程设计

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1、摘要在传统的可调速电气传动系统中，直流电动机调速系统占绝对优势。但是直流电动机结构复杂，价格高，又有换向器和电刷，在运行中常出故障。与此相反，鼠笼式异步电动机具有结构简单，运行可靠，价格便宜等优点。但是交流电动机调速困难。自从上世纪80年代初交流变频技术出现以来，使用变频调速器和调节器来进行交流电动机无级调速成为可能。它具有调速范围宽，稳速精度高，动态响应快，运行可靠等技术性能，已逐步取代直流电动机调速系统。然而目前的变频器大部分都是线路复杂，价格昂贵，常用于大、中功率的电动机。对于国内占有率极大的中、小型电动机采用这类

2、变频器无疑是难以普及的。鉴于这种情况，我们设计了此种由89C51单片机为主控制器的，具有高度灵活性和可靠性的低价格交流电动机变频调速系统。在本设计中以Inter公司的89C51单片机作主控制器，并且采用了功率晶体管作输出，具有完善的电流、电压、转速的检测和显示，以及过压，过流保护。另又增加了串行通讯口，采用两线制RS-485通讯结构。可靠通讯距离为1.2km，并且可加上中继来加长距离。该系统可方便的组网控制或组成分布式集散控制系统，也可单独作为直接控制器来使用。电路中还采用了美国达拉斯公司最新生产的时钟芯片ds-1288

3、7，内含128字节的不挥发ram，可以记录下电动机过流过压保护时的时间和电流电压数据，供查询使用。关键词：交流电动机；变频器；89C51单片机；RS485通讯。XIII目录XIII第一章绪论系统组成总体结构一、系统控制器单片机的选择自单片机诞生以来的40年中，单片机已有70多个系列，500多个机种，如今单片机厂商众多，生产的单片机产品性能各异，种类繁多。以Inter(美国英特尔)公司的MCS-51系列产品为例，其一般可以分为普通型和增强型。他们的结构基本相同，其主要的差别在于存储器的不同，如89C51是以FlashROM

4、为存储器。为了符合系统的要求，本课程设计选用89C51作为微机控制核心。其特点如下：面向控制的8位CPU；一个片内震荡器和时钟产生电路，振荡频率为0~24MHz；片内4kbFlashROM程序存储器；128B的片内数据存储器；可寻址64KB的片外程序存储器和片外数据存储器控制电路；2个16位定时/计数器；4个并行I/O口，共32条可单独编程的I/O线；5个中断源和2个中断优先级；一个全双工的异步串行口等。二、RS485串行通信方式在各种应用系统中，数据通信有两种基本方式，即并行通信与串行通信。并行通信方式简单、速度快。串

5、行通信速度虽然慢，但使用的数据线较少，工程实现造价低，因此已被广泛使用。RS485串行通信为异步通信方式。异步通信时，数据是以字符为单位进行传送的。一个字幅又称为一帧信息，每个字符由4部分组成：起始位、数据位、奇偶效验位和停止位。起始位D0D1……DN奇偶效验位停止位三、变频器的选择1.限制最低转速2.潜水泵的变频调速3.电磁干扰和漏电流变频器对风机和水泵等普通负载的选择要求很简单，只要变频器的容量等于电动机容量即可。本系统的水泵额定功率为30KW，所以选择的变频器容量只要等于或稍大于30KW即可。考虑工程成本和设备价格

6、本设计选用台达VFD370B23A变频器调速器，该变频器能够通过通讯进行参数的读写和控制，随着单片机功能的越来越强大，在嵌入式中的应用更加的广泛。XIII四、变频器外围电气电路设外围电气电路包括主电路和控制电路两部分。其中主电路包括熔断器、开关、热继电器和水泵；控制电路包括变频器、微机控制器及压力感应装置等。五、单片机控制系统设计XIII本系统由8098，eprom2764，ram6264和74ls373构成主体部分。外围扩展有键盘和数码显示接口芯片8279、并行输入输出芯片8255、时钟芯片ds12887、定时器计数器

7、接口芯片8254、双四选一模拟开关4052、锁存器74ls373和串行rs-485标准通讯驱动接口芯片75176构成一个完整的变频调速中心控制系统。系统内由8279构成了32位数码管显示和四乘五键盘矩阵。32位数码显示分别显示6位时间、4位给定转速、4位实际转速、4位运行频率、2位运行指示和1个3位的运行电压、3个3位的运行电流。键盘矩阵分别有0至9共10个数字键和8个功能键与2个备用键。并行输入输出接口8255的ｐc7与ｐc6两个口作为双四选一开关4052的控制信号。ｐa口作为输入口，用光电耦合器隔离，输入8路状态量。

8、ｐb口作为输出口，经mc1413隔离驱动后，经过继电器输出7路开关量。这一部分主要是作为扩展系统时使用。ds12877是一片内带锂电池、晶振的时钟芯片。它可以为系统提供一个时间基准。在电动机电流过大保护时可以记录下时间。并且此芯片内有128字节的不掉电ram，可以在停电后保持数据不丢失。所以把系统运行中的一些参数储存