Федеральное агентство связи

Федеральное государственное образовательное бюджетное учреждение

Высшего профессионального образования

«Сибирский Государственный университет телекоммуникаций и информатики»

(ФГОБУ ВПО «СибГУТИ»)

Кафедра САПР

курсовой проект

по дисциплине

"Цифровые устройства и микропроцессоры"

Проектирование блока управления 3х - фазного двигателя

Вариант №12

Выполнил:

студент группы РТ-04

4 курса ФМРМ

Смирнов С.Ю.

Проверил:

Микушин А.В.

Новосибирск 2013

Оглавление

Введение 3

Техническое задание 4

Принципиальная схема устройства 5

Алгоритм работы устройства 7

Управляющая программа 9

Заключение 11

Список используемых источников. 12

Введение

Блок управления  - это общий термин для любых встраиваемых систем, которые управляют одним или несколькими электрическими системами или подсистемами. На блоке управления могут располагаться различные элементы управления и индикации. В настоящее время практически на всех устройствах присутствует тот или иной блок управления, который позволяет не только непосредственно управлять этим устройством, но и производить его настройку.

Трёхфазный двигатель — электродвигатель, который конструктивно предназначен для питания от трехфазной сети переменного тока. Представляет собой машину переменного тока, состоящую из статора с тремя обмотками, магнитные поля которых сдвинуты в пространстве на 120° и при подаче трехфазного напряжения образуют вращающееся магнитное поле в магнитной цепи машины, и из ротора — различной конструкции — вращающегося строго со скоростью поля статора или несколько медленнее его.

Техническое задание

Необходимо спроектировать блок управления трехфазным двигателем. Это блок будет содержать три элемента управления двигателем: кнопка «вперед», кнопка «назад» и кнопка «стоп».

В данном приборе используется микроконтроллер семейства MSC – 51. В корпусе данного микроконтроллера содержатся микросхемы параллельного интерфейса, двух программируемых таймеров, ПЗУ для хранения основной программы. В итоге для реализации проекта выберем микроконтроллер at89c4051-24pu. Данный МК свободно доступен в магазинах по приемлемой цене и в различных вариациях - для промышленного и любительского применения (в зависимости от температуры, в которой он будет использоваться). Этот МК имеет 15 линий ввода-вывода и он подходит для реализации блока управления трехфазным двигателем. Для непосредственной работы понадобится 6 выводов: к трем из них подключаются кнопки, а через оставшиеся подаются импульсы с для запуска двигателя в нужном режиме.

Спецификации:

Вид монтажа: Through Hole

Высота: 5.33 мм

Диапазон напряжения питания: 4 В ... 6 В

Длина: 26.92 мм

Интерфейс: UART

Количество линий ввода/вывода: 15

Количество таймеров: 3 бит

Рабочее напряжение питания: 2.7 В ... 6 В

Рабочий диапазон температрур: 0 C ... + 70 C

Размер ОЗУ: 128 B

Размер памяти программ: 4 Кб

Тактовая частота максимальная: 24 МГц

Тип корпуса: PDIP-20

Тип памяти программ: Flash

Шина данных: 8 бит

Ширина: 7.11 мм

Ядро: 89C

RoHS: нет RoHS Version Available

На основе проанализированного технического задание можно вывести технические требования.

Технические требования:

- три кнопки управления;

- напряжение питания устройства: 15 В;

- ток: 100 мА;

Принципиальная схема устройства

Основным устройством является сам микроконтроллер, который осуществляет управление трехфазным двигателем. При нажатии кнопки, МК анализирует какую нажали кнопку и в соответствии с этим формирует и подает три импульса на обмотки двигателя в нужном порядке. Либо прекращает их подачу при нажатии кнопки «стоп».

Для правильной работы микроконтроллера при включении питания необходимо осуществить сброс микросхемы. В типовых схемах подключения микроконтроллеров обычно в качестве схемы сброса при включении питания используется конденсатор номиналом 1 мкф. Однако при плавном нарастании напряжения питания напряжения на выходе конденсатора может оказаться недостаточно для надёжного сброса микроконтроллера. Поэтому для сброса используем супервизор (SV).

Для обеспечения стабильного питания микроконтроллера, мы добавим на вход стабилизатор напряжения с регулируемым выходным напряжением К142ЕН5. Этот стабилизатор обеспечит нам подачу на питание микроконтроллера напряжения 5В.

Как и любая микросхема, микроконтроллер требует подключения питания. Однако в состав микроконтроллера входит генератор, поэтому микроконтроллер является источником помех. Для подавления помех по цепям питания обязательно нужно поставить конденсатор. В качестве индуктивности этого фильтра обычно используется паразитная индуктивность проводника, по которому подводится питание. Конденсатор нужно использовать высокочастотный и располагать его как можно ближе к выводам микросхемы.

Принципиальная схема устройства

Алгоритм работы устройства

Управляющая программа

sbit P1_2=0x92; //Кнопка 1

sbit P1_3=0x93; //Кнопка 2

sbit P1_4=0x94; //Кнопка 3

sfr P1_5=0x95; //Обмотка 1

sfr P1_6=0x96; //Обмотка 2

sfr P1_7=0x97; //Обмотка 3

sfr TMOD = 0x89; //Управление режимом таймера

sfr TH0 = 0x8C; //Старшие разряды

sfr TL0 = 0x8A; //Младшие разряды

sbit TF0 = 0x8E; //Флаг переполнения

void delay(unsigned int a) //задержка

{

TH0=a>>8;

TL0=-a;

TR0=1;

while (!TF0);

TF0=0;

}

//Движение вперед

void DviJVper (void)

{

P1_5=1; //начало первого импульса

delay(10000)

P1_5=0 //конец первого импульса

P1_6=1; //начало второго импульса

delay(10000)

P1_6=0; //конец второго импульса

P1_7=1; //начало третьего импульса

delay(10000)

P1_7=0; //конец третьего импульса

while(1);

}

// Движение назад

void DviJNaz (void)

{

P1_5=1; //начало первого импульса

delay(10000)

P1_5=0 //конец первого импульса

P1_7=1; //начало второго импульса

delay(10000)

P1_7=0; //конец второго импульса

P1_6=1; //начало третьего импульса

delay(10000)

P1_6=0; //конец третьего импульса

while(1);

}

// Остановка

void DvijStop (void)

{

P1_5=0 //На все обмотки подаем ноль

P1_6=0;

P1_7=0;

}

main()

{

TMOD = 0x01; //Установка режима таймера

if (P1_2==0) // Нажатие на кнопку 1 (вперед); Должен двигаться вперед

DvijVper();

if (P1_3==0) // Нажатие на кнопку 2 (назад); Должен двигаться назад

DvijNaz();

if (P1_3==0) // Нажатие на кнопку 3 (стоп); Должен прекратить движение

DvijStop();

While (1);

}

Заключение

В данной работе были спроектирован блок управления трехфазным двигателем. Основными критериями выбора тех или иных компонентов были цена, доступность, функциональность устройства. Если правильно подобрать эти компоненты, в особенности сам микроконтроллер (любительский, промышленный, военный), то данное устройство сможет проработать несколько лет в различных условиях.

Список используемых источников.

1. http://digteh.ru

2. http://www.labfor.ru

3. лекции по курсу «Цифровые устройства и микропроцессоры»