87C196MC单片机最小系统单板电路模板的设计与开发

电子机电论文编号:JD484  附开题报告,任务书,外文翻译,原理图,PCB,论文字数:17234,页数:39  

前言
科技的进步需要技术不断的提升。一块大而复杂的模拟电路花费了您巨大的精力，繁多的元器件增加了您的成本。而现在，只需要一块几厘米见方的单片机，就可以使您以前的电路简单很多。
单片机最小系统控制技术也越来越受到人们的欢迎。目前SPWM控制信号主要是用单片机计算而产生，并辅以外部硬件电路变成控制信号。受CPU速度的限制，很难输出高频信号，且硬件电路较为复杂。另外，在由一般单片机构成的转速闭环控制系统中，转速反馈信号的处理也较复杂，一般需将码盘输出信号经隔离、整形以及计算等处理后再送入CPU。
INTEL公司的新一代高性能16位微处理器8XC196MC，除了具有16位CPU的通用功能外，其独特的事件处理阵列EPA和SPWM波形直接输出功能可很好地解决以上矛盾。EPA可以直接处理转速反馈脉冲，加上SPWM的波形直接输出功能，既简化了硬件，又大幅度提高了性能。另外，其PTS功能可极大地提高电流环的快速性。
我觉得基于87C196MC交流调速系统主电路硬件的设计与开发是个很值得研究的设计课题，所以我选择了这个课题，为此我用了将近2个星期的时间搜集了大量关于本次设计的相关书籍和杂志。
本设计以8XC196MC系列单片机为主体芯片，六路三相互补的SPWM信号为输出，系统地介绍了单片机的发展概况和基本结构、工作原理，以及单片机的开发应用等方面的内容，同时结合了交流调速系统。
目录
前言....................................................................... 1
目录....................................................................... 2
第一章 绪 论 ...............................................................4
1.1  课题背景及意义 ........................................................4
1.2  论文的内容及安排.......................................................5
第二章  单片机的基本结构与工作原理..........................................5
2.1  8XC196MX系列的单片机总体结构 ..........................................6
2.1.1  8XC196MC的主要结构与功能.............................................6
2.1.2  8XC196MX的应用 ......................................................7
2.2  87C196MC的简要介绍 ....................................................7
2.3  87C196MC单片机的I/O口 .................................................9
2.4  中断系统和外围实践服务器 .............................................10
2.5  事件处理器阵列EPA.....................................................11
2.6  87C196MC片内波形发生器WG简介..........................................11
2.6.1  波形发生器的专用寄存器..............................................11
2.6.2  波形发生器的基本工作原理 ...........................................12
2.7  A/D转换器.............................................................13
2.8  单片机的最小系统 .....................................................14
第三章  Protel 99 SE应用设计及硬件设计.....................................14
3.1  Protel 99 SE 的特点 ..................................................15
3.2  电路原理图的设计及流程 ...............................................15
3.3  PCB入门 ..............................................................16
3.4  网表输入 .............................................................16
3.5  规则设置 .............................................................17
3.6  元器件布局............................................................17
1. 手工布局 ...............................................................17
2. 自动布局................................................................17
3.7  布线 .................................................................17
1. 手工布线................................................................17
2. 自动布线................................................................18
3.8  印制电路板的设计 .....................................................18
1. 印刷电路板设计的主要步骤................................................18
2. 设计的完善 .............................................................18
3.9  检查..................................................................19
3.10  复查.................................................................19
3.11  设计输出.............................................................19
第四章 硬件设计............................................................19
4.1  交流电机调速概论工作原理..............................................20
1  交流电机工作原理 .......................................................20
2  异步电动机调速特性......................................................20
3  异步电动机的控制原则 ...................................................20
4.2  变频器的基本结构 .....................................................20
1  变频调速的种类..........................................................21
2  变频调速系统SPWM控制模式 ...............................................21
3  SPWM逆变电路的控制方法..................................................21
4.3  硬件设计 .............................................................22
4.3.1. 电路的基本连接 .....................................................22
4.3.2  硬件电路设计图......................................................26
第五章  结论 ..............................................................32
5.1  设计的总结 ...........................................................32
5.2  展望 .................................................................33
致  谢 ....................................................................34
参考文献...................................................................35

摘要
随着变频调速以及微机控制技术的发展，Intel 8XC196MC系列单片机应用越来越广泛。8XC196MC是由美国著名的Intel公司与1992年推出的最新一代单片机，它的主要优点之一就是具有一个三相波形发生器（WFG），可以方便地产生三对对称的SPWM波形，适合于特别适宜于交流电机的控制，同时，它具有性能高，功能全，用户使用方便等特点，尤其是高速的处理能力和对交流电的特殊应用，因此它必将在我国的智能领域控制广泛应用，也将带来可观的经济效益。
本调速系统的控制芯片采用Intel公司专门为电机控制而设计的高性能微处理器中的一种87C196MC，利用该处理器中的片内波形发生器WFG直接用软件产生三相正弦脉宽调制波。
本文主要研究内容包括：详细论述了基于87CI96MC单片机控制的SPWM的算法构成、波形发生器有关参数的计算及相关寄存器、死区时间的设置等。在此基础上，完成波形生成的软件设计，并编写出完整的程序。

关键词：三相波形发生器  正弦波脉宽调制  交流电机  变频调速

Abstrst
Along with the development of frequency converted speed and microcomputer control technology, the Intel 8XC196MC series single chip micrcomputer are applied more and more extensive. 8XC196MC is the most newly sigle chip microcomputer relased by the famous Intel company of American in 1992.It,s one main advantages is it has 1 three mutually Wave Form Generator(WFG), which can expediently produce three rightnesses of symmetry PWM wave forms, suitable for specially feat in communicate the control of electrical engineering, in the meantime, it has function Gao, all of function, the customer uses convenience etc. the characteristics be a particularly high-speed processing ability and to the special application of alternate current, so it necessarily will at our country of intelligence realm control extensively applied, will also bring considerable economic performance.
87C196MC is one of the high performance microprocessors designed specially for the electrical engineering control by Intel company which is put to use in this control chip of speed requlating system ,we make use of the WFG in the internal of the microprocessor which directly produces three-phase modulate wave with the software
The main study contents of This text includes:There detailed expounds the SPWM calculate way controled by single chip microcomputer、The parameter compute of Wave Form Generator、related deposit machine and the establish Of dead time etc.based on 87C196MC. In this foundation top ,finish the software design of the wave generate,and write a integrity procedure.

Keyword: Three-phase Wave Form Generator(WFG)   The sine wave pulse width modulation(SPWM)   AC electrical machinery   Frequency converted speed