基于单片机的感应节能扶梯设计

基于单片机的感应节能扶梯设计内容摘要：

出波形，而图 8 e 为 R、 Y 两相联系输出的信号的差，它代表了逆变器输出的线电压 UUV。 当输出频率超过最大值 fM 时，经双边调制后的脉冲已开始合并，输出电压波由 SPWM 波方向转换，因而输出电压不再随输出频率成线性变化，如图 8 所示。 图 9 不同分频数下 fr 与 f 关系 图 10 开关频率 fr 与输出频率 f 的关系 HEF4752 输出的 SPWM 波的输出频率 f 与开关频率 fr，决定于频率控制时钟 FCT。 如式（ ）所示， FCT 时钟输入经载波比 N 的 8 个值对应的 8 组分频器分频后得到。 这 8 组分频器分频数分别是 224（对应 N=15）、 160、 1180、 5 2 20（对应于 N=168）。 图 9 是开关频率 fr 与输出频率 f 的关系曲线。 必须根据逆变器开关器件一些的开关频率来限制最高 开关频率 fma x。 当所要求的 fmax 决定以后，由式（ ）可确定应该输入的 RCT 时钟频率 fRCT。 fma x 一经确定， fmin 也就由式（ ）确定。 图 9 中 fr 与 f 的关系曲线，经 fr max与 fmin 限制后，如图 10 所示。 在 fma x、 fmin 限制区的每一根 frf 曲线上标明了相应的载波比 N。 由图可见，在每一载波比切换点附件，形成一个“继电器特性”。 这可以避免在切换点上引起开关频率以及输出电压值的不稳定现象。 表1000 500 20 分频数 224 fr/Hz 0 10 20 30 40 50 f/Hz 120 84 60 42 30 21 N=15 frmax frmin 1000 600 fr/Hz f/Hz *********大学毕业设计（论文） — 12— 1 给出了切换点详细计算。 表 1 各切换点的开关频率值 输出频率 f/Hz 载波比 N 开关频率 fr/Hz ～ 168 600～ 1000 ～ 120 600～ 1000 ～ 84 600～ 1000 ～ 60 600～ 1000 ～ 42 600～ 1000 ～ 30 600～ 1000 ～ 21 600～ 1000 ～ 15 600～ 1000 红外 线遮断 开关的设计 [2] 12345678N E 55 51 00 u0 .0 1 uFGNDVDDT X 05 C TVDD2GND3OUTT X 05 C RC10 .0 1 U+ C24 70 UV T 19 01 4R11KR31KVDI N 4 1 48K2R E L A Y S P D TV T 28 05 0+ 12 VR21M 图 11 红外线遮断开关 本电路采用模块化的红外线收发控制电路，具有电路 简单，工作可靠、功耗低的特点，可用于自动照明、自动水龙头等的控制，还可以用于防盗报警等监控装置中。 电路组成 本电路由红外线发射模块 TX05C1T、接受模块 TX05C1R、 NE555 等电路组成，电路原理如图 11 所示。 红外线检测模块 介绍 TX05C1T/R 是一个对射式红外线检测模块，采用数字编译码技术，当遇*********大学毕业设计（论文） — 13— 到强光干扰或用光源进行解密时，接收模块的检测电路将发出报警，而电路不会动作，这一设计使得电路具有较强的抗干扰能力。 发射模块 TX05C1T 的工作电影为 5~12V，其工作电流分别 为 1 2 50、 70mA，有效作用距离分别为 7m。 接收模块的内部电路设有微功耗稳压电路，其功耗极小，工作电压为 7~12V，在接收到发射模块发出的信号并正确译码时，其工作电流为1mA，在译码错误时，工作指示灯闪烁发光。 发射和接收模块的外形尺寸为32mm 46mm 17mm,外部装有工作指示灯，内部原理框图如图 12 所示。 CRD I O D EL E D 2L E D 1N P N电源 限流电阻红外发射管工作指示编码电路 a） R?R E S 25V 稳压电源电源输出端接收译码电路工作指示 b） 图 12 a TX05C1T 内部结构 b TX05C1R 内部结构 NE555 定时器 介绍 [6] 555 定时器是一种应用极为广泛 的中规模集成电路。 该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成单稳、多谐和施密特触发器。 因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测。 目前生产的定时器有双极型和 CMOS 两种类型，其型号分别有 NE555（或5G555）和 C7555 等多种。 它们的结构及工作原理基本相同。 通常，双极型定时器具有较大的驱动能力，而 CMOS 定时器电路具有低功耗、输入阻抗高等*********大学毕业设计（论文） — 14— 优点。 555 定时器工作的电源电压很宽，并可承受较大的负载电流。 双极型定时器电源电压范围为 5~16V,最大负载电流可达 200mA； CMOS 定时器电源电压范围为 3~18V，最大负载电流在 4mA 以下。 图 13 NE555 定时器内部结构 555 定时器内部结构的简化原理图如图 13 所示。 它由 3 个阻值为 5kΩ的电阻组成的分压器、 两个电压比较器 C1 和 C 基本 RS 触发器、放电 BJT T以及缓冲器 G 组成。 定时器的主要功能取决于比较器，比较器的输出控制 RS 触发器和放电BJT T 的状态。 图中 RD 为复位输入端，当 RD 为低电平时，不管其他输入端的状态如何，输出 VO 为低电平。 因此在正常工作时，应接高电平。 由图可知，当 5 脚悬空时，比较器 C1 和 C2 的比较电压 分别为 2/3VCC 和1/3VCC。 当 VI1 2/3VCC ， VI21/3VCC 时，比较器 C1 输出低电平，比较器 C2 输出高电平，基本 RS 触发器被置 0，放电三极管 T 导通，输出端 VO 为低电平。 当 VI1 2/3VCC ， VI21/3VCC时，比较器 C1 输出高电平， C2 输出低电平，基本 RS 触发器置 1，放电三极管截止，输出端 VO 为高电平。 当 VI1 2/3VCC ， VI21/3VCC 时，基本 RS 触发器 R=1,S=1，触发器状态不变，电路亦保持原状态不变。 由 NE555 构成的单稳态触发器 由 555 构成的单稳态触发器及工作波形如图 14 所示。 电源接通瞬间，电路有一个稳定的过程，即电源通过电阻 R 向电容 C 充电，当 vC 上升到 2/3Vcc时，触发器复位， vO 为低电平，放电 BJT T 导通，电容 C 放电，电路进入稳定状态。 5K5K5KT12345678VoV i cV i 1V i 2V c c RD控制电压阀值输入触发输入放电端复位电源C1C2RS*********大学毕业设计（论文） — 15— 若触发输入端施加触发信号（ vI1/3Vcc），触发器翻转，电路进入暂稳态，vO 为低电平， T 导通，电容 C 放电，电路恢复至稳定状态。 如果忽略 T 的饱和压降，则 vC 从零电平上升到 2/3VCC 的时间，即为输出电压 vO 的脉宽 tW tW=RCln3≈ a) b) 图 14 由 NE555 构成的单稳态触发器 a) NE555 单稳态触发器 b) 工作波形 这种电路产生的脉冲宽度可从几个微妙到数分钟，精度可达 %。 通常 R 的取值在几百欧姆至几兆欧姆之间，电容取值为几百皮法到几百微法。 由图 14a 可知，如果电路的暂稳态持续时间内，加入新的触发脉冲，如图 14a 中的虚线所示，则该脉冲不起作用，电路为不可重复触发单稳。 由 555 定时器构成的可重复触发单稳电路如图 15 所示 当 vI 输入负向 脉冲后，电路进入暂稳态，同时 BJT T 导通，电容 C 放电。 输入脉冲撤除后，电容 C 充电，在 vC 未充到 2/3VCC 之前，电路处于暂稳态。 如果在此期间，又加入新的触发脉冲， BJT T 又导通，电容 C 再次放电，输出仍然维持在暂稳态。 只有在触发脉冲撤除后且在输出脉宽 tW 时间间隔内没有新的触发脉冲，电路才返回到稳定状态。 在本设计的红外检测电路中使用的就是这种由 555 定时器vI vC vO 2/3Vcc t t t 12345678N E 5 5 5RC VC0 .0 1 u FViVoV c c*********大学毕业设计（论文） — 16— 构成的可重复触发单稳电路。 a） b) 图 15 由 NE555 构成的可重复触发单稳电路 a） NE555 构成的可重复触发单稳电路 b)工作波形 电路工作原理 接收模块接收到发射模块发出的红外线信号并正确译码后，其输出端输出低电平信号（小于 ）， V T1 截止，其集电极为高电平，由 NE555 等原件组成的单稳态电路不动作。 当红外线信号被人或其他物体遮挡住时，接受模块接收不到红外线信号，模块输出高电平信号， VT1 导通，集电极出现低电平跳变，触发单稳态电路， NE555 的 3 脚输出高电平，晶体管 VT2 导通，继电器吸合，其常开触电接通被控负载。 经过延时后， NE555 的 3 脚恢复低电平输出， VT2 由导通变为截止，继电器释放。 本电路应采用稳压电源供电，以防电压波动损坏模块。 tW vI vC vO 2/3Vcc 失落脉冲 t t t 12345678N E 55 5R R10 . 0 1 uFV c cvoVI*********大学毕业设计（论文） — 17— 转差频率控制原 理 及调节器的设计 转差频率控制原理 由电机学知识可知 () 其中 22222222222 )( xsrEsxsrEI 电动机正常运行时， s1，这时有 2r s 2x。 所以 222 rEsI  ， 1cos 2  ， ssmm frfEmCmffrECrEsmCmT  21112222 1 当采用恒磁通控制方式进行变频调速时，11fE 近似恒定， m 近似恒定，这时有 smfKT （ ） 其中211rfECK mmm  近似为一常数， T 近似地正比与转差频率 sf。 因此通过对转差频率进行控制，就可达到 控制电动机转矩，从而调节电动机转速的目的。 调节器的设计 本系统采用增量式转差频率调节方式，转差调节器设计为带有死区的调节器，即 Us(K)=Us(K1)+K1Δ (K)=Us(K1)+ Δ Us(K) () 其中 nBnsMnnBnnAnnBsMnAnUKUUKUUKUUKUUUUKU)( ))(s i n ()( )()( 0U s ( K) )()()( KUKUKU nnn   式中 Us(K) —— 控制增量； 2222222222c o s xsrrxsrsr22 co sICmT *********大学毕业设计（论文） — 18— )(KUn —— 转速误差； )(KUn —— 转速给定； )(KUn —— 转速反馈； Us(K) —— 调节器输出，它反映转差频率。 因 ns fff 1 ，所以 )(KUs 与 )(KUn 之和反映了频率 f1，即为频率指令信号。 控制结构框图和。