基于单片机控制单相交流调功器的设计—电气工程课程设计.docVIP

课程设计任务书 课程 电气工程课程设计题目基于单片机控制单相交流调功器的设计 专业 电气工程及其自动化 姓名 学号6主要内容: 基于单片机的单相交流调功器主要分为四大模块:信号放大模块、A/D转换模块、单片机控制模块、调功电路。工作流程:来自传感器的模拟信号经过放大模快的两级放大输出到A/D转换模块,A/D转换模块在调功器启动的时候已经准备就绪,此时它接受到了信号在单片机的配合下进行A/D转换工作,转换的结果通过单片机传送到调功模块,这个信号跟调功模块的信号进行运算,输出到光耦合器件,通过光耦合器件控制驱动电路,实现对信号的放大,从而驱动控制晶闸管的通断,达到对负载调功的目的。 参考资料: [1] 王 鑫,李 威.PLC机电控制系统应用设计技术.北京:电子工业出版社,2010 [2] 范永胜,王 岷.电气控制与PLC应用.北京:中国电力出版社,2007 [3] 鲁远东.PLC机电控制系统应用设计技术.北京:中国电力出版社,2010 [4] 张华宇.数控机床电气及PLC控制技术.北京:中国电力出版社,2010 [5] 肖 峰,贺哲荣.PLC编程100例. 北京:中国电力出版社,2009 完成期限2013.12.2至2013.12.15 指导教师专业负责人 2013年 12 月 15 日 目 录 1 设计要求 1 2 系统结构设计 1 3 方案论证 1 3.1 信号放大典论 1 3.2 A/D转换模式 2 3.3 单片机 3 3.4 调功电路 3 4 最佳方案 4 5 硬件设计 6 5.1 信号放大器的设计 6 5.2 A/D转换器的设计 7 5.3 单片机对AD574的控制 7 5.4 调功电路的设计 8 6 结论 10 附录一..13 附录二.14 附录三15 1 设计要求 1.对系统设计方案的先进性、实用性和可行性进行论证,说明系统工作原理。 2. 画出单元电路图,说明工作原理,给出系统参数计算过程。 3. 对项目设计结果进行分析。 3. 画出整体电路原理图,图纸、元器件符号及文字符号符合国家标准。 4.课程设计说明书应严格按统一格式打印,资料齐全,坚决杜绝抄袭,雷同现象。 2 系统结构设计 基于单片机的单相交流调功器,顾名思义是要通过单片机编程控制实现交流调功。通常来自传感器的信号是伏级的模拟信号,而单片机的接口电压为+5V,因此需要一个信号放大电路和一个A/D转换电路。信号通过放大转换之后输送到单片机,单片机通过运行指令,控制输出脉冲,通过脉冲驱动主电路晶闸管,从而达到调功的目的。系统框图如图1.1所示: 图1-1基于单片机的单相交流调功器设计框图 3 方案论证 3.1 信号放大典论 通信系统中使用的小信号放大器分为两类,一类是谐振放大器,谐振放大器都是选频的窄带放大器,并联谐振回路、耦合谐振回路和各种固体滤波器是其负载。谐振放大器的主要参数除了电压放大倍数(增益)、输入阻抗、输出阻抗外,通频带和选择性是有别于其它放大器的重要的参数。另一类是宽带放大器,实用中的宽带放大器多为集成放大器。 分离元件的谐振放大器通常采用y参数等效电路来分析计算,单管单调谐放大器和单管双调谐放大器的分析计算是本章的重点,这一章要注意计算公式的灵活应用。小信号放大器能否稳定工作是电路设计和调整中必须考虑的问题,但是稳定性涉及的问题比较多,计算只能为电路调整指一个方向,需要根据实际情况进行仔细地调整。 集成宽带放大器+集中选频滤波器是目前小信号放大器的方向。宽带放大器也存在稳定工作的问题,当频率比较高时,需要认真考虑阻抗匹配问题。 在本系统中放大电路可以采用集成芯片,集成放大芯片具有精度高、稳定性好、输入阻抗高、稳定性好等优点。可以采用的芯片有AD620、OP725、OP07等。 3.2 A/D转换模式 A/D转换的作用是将时间连续、幅值也连续的模拟量转换为时间离散、幅值也离散的数字信号。A/D转换要经过取样、保持、量化及编码4个过程。在实际电路中,这些过程有的是合并进行的。一般取样和保持,量化和编码往往都是在转换过程中同时实现的。 由于实现这种转换的工作原理和采用工艺技术不同,因此生产出种类繁多的A/D转换芯片。A/D转换器按分辨率分为4位、6位、8位、10位、14位、16位和BCD码的31/2位、51/2位等。按照转换速度可分为超高速(转换时间≤330ns),次超高速(330~3.3μs),高速(转换时间3.3~333μs),低速(转换时间33