PLC控制的节能洗衣机系统设计开题报告

(开题报告)1、本课题所涉及的问题在国内(外)的研究现状综述单片机技术现状单片微型计算机简称单片机，是早期Single Chip Microcomputer的直译，它忠实地反映了早期单片机的形态和本质。随后，按照面向对象。突出控制功能，在片内集成了许多外围电路和外设接口，突破了传统意义的计算机结构。发展成microcontroller的体系结构，目前国外己普遍称之为微控制器MCU (Microcontroller Unit)鉴于它完全作嵌入式应用，故又称之为嵌入式微控制器(Embedded Microcontroller)。国内由于单片机一词已约定俗成，仍沿用至今。但应将单片机的“机”理解成为微控制器而不是微计算机。二十世纪七十年代单片机的出现是近代计算机技术发展史上的一个重要里程碑，因为单片机的诞生标志着计算机正式形成了通用计算机系统和嵌入式计算机系统两大分支。计算机两大分支的产生大大促进了现代计算机技术的飞速发展。通用计算机系统以发展海量高速数值计算为己任，不必兼顾控制功能，其数据总线宽度不断更新，迅速从8位、16位过渡到32位、64位，不断完善其通用操作系统。突出发展海量高速数值计算能力，并在数据处理、棋拟仿真、人工智能、图像处理、多媒体、网络通信中得到了广泛的应用；单片机则以面向对象的实时控制为己任。目前仍以8位机为主流，不断增强控制能力，降低成本，减小体积，改善开发环境。以空前的速度迅速而广泛地取代经典电子系统。单片机具有体积小、重量轻、功能强、功耗低、运行速度快，抗干扰能力强、性价比高、可靠性高等特点，结构灵活，数据基本上都在单片机内部传送，易于组成各种微机应用系统口它既可用于工业自动控制等场合，又可用于机电一体化产品、智能仪器、测且仪器、医疗仪器、家用电拐等领域，在过程控制、计算机网络及通讯等方面得到广泛应用。单片微型计算机经历了1位、4位、8位、16位及32位的发展阶段，世界上一些著名的半导体器件厂家都开发了单片微型计算机，如Intel， Motorola。 Zilog（泽洛格公司）。 Fairchild仙童摄像机与仪器公司、Mostek莫斯裕克公司等，单片机的品种日益增加。在众多的通用单片机里，以Intel公司的MCS-51系列单片机微型计算机最为著名。MCS-51单片机系列有：普通型： 51子系列8051/8751/8031；增强型：52子系列8052/8752/8032；低功耗型：80C51/87C51/80C31 80C52/87C52/80C32。8031内部没有ROM。 但外接一片EPROM就相当于8051，它具有价格低、功能强、使用灵活、开发方便落特点，适合推广应用。低功耗型单片机采用CHMOS半导体工艺，型号中用宇母C标识。如8051功耗为630mW而80C51功耗仅为120mW，适于便携式或野外作业仪器设备中使用。特别值得一是的是MCS-51的布尔处理器。它实际上是一个完整的一位微计算机，这个一位机有自己的CPU，位寄存器，I/O口和指令集。把八位微机和一位微机结合在一起是微机技术上的一个突破。一位机在开关决策，逻辑电路仿真和实时控制方面非常有效；而八位机在运算处理、数据采集方面有明显的长处。在MCS-51单片机中，八位机和一位机（布尔处理器）的硬件资源是复合在一起的，二者相辅相成，这是MCS-51在设计上的精美之处，也是一般微机所不具备的，而且具有特殊的多极通讯功能，可作为多机系统的一个子系统。很多智能性应用场合，智能型产品都用到了单片微型计算机，单片微型计算机应用开发一直受到人们的重视，并且日益强劲。MCS-51单片机的应用设计一般包括两大方面，即硬件接口设计和软件设计。软件设计中又分为与接口硬件有关的驭动程序的设计以及与接口硬件无关的数据运算和处理程序的设计。步进电机驱动系统概述步进电机的工作必须使用专用设备步进电机驱动器。驱动器针对每一个步进脉冲，按一定的规律向电机各相绕组通电(励磁)，以产生必要的转矩，驱动转子运动。步进电机、驱动器和控制器构成了不可分割的3大部分。步进电机驱动系统的性能除与电机自身的性能有关外，在很大程度上取决于驱动器性能的优劣。当电机和负载己经确定之后，整个驱动系统的性能就完全取决于驱动控制方法。步进电机驱动方式的发展先后有单电压驱动、高低压驱动、斩波恒流驱动、调频调压驱动和细分驱动等(1)单电压驱动:主要特点是结构简单、成本低，通常在绕组回路中串接电阻，以改善电路的时间常数来提高电机的高频特性。缺点是串接电阻将产生大量的热，对驱动器的正常工作极其不利，尤其是在高频工作时更加严重，因而它只适用于小功率或对性能指标要求不高的步进电机驱动。(2)高低压驱动:电机每相绕组导通时，首先施加高电压，使电流快速上升当电流上升到额定值时，将高电压切断，回路电流以低电压电源维持。这种方式由于电流波形得到了很大改善，电机的矩频特性较好，起动和运行频率得到了较大提高。但由于电机旋转反电势、相间互感等因素的影响易使电流波形的顶部呈凹形，致使电机的输出转矩有所下降且需要双电源供电。(3)斩波恒流驱动:为了弥补高低压驱动电路中电流波形的下凹，提高输出转矩，人们研制出斩波电路，采用斩波技术使绕组电流在额定值上下成锯齿形波动，流过绕组的有效电流相应增加，故电机的输出转矩增大，而且不需外接电阻，整个系统的功耗下降，效率较高，因而斩波恒流驱动应用相当广泛。(4)调频调压驱动:特点是施加在电机绕组的电压随工作频率的变化作相应的改变，步进电机在低频时工作在低压状态，减少能量的注入，从而抑制振荡;在高频时工作在高压状态，使电机有足够的驱动力矩。因而系统效率、运行特性等都有了明显改善。(5)细分驱动:它是将电机绕组中的电流细分，由常规的矩形波供电改为阶梯波供电。这样，绕组中的电流经过若干个阶梯上升到额定值，或以同样的方式从额定值下降。虽然细分驱动电路的结构比较复杂，但在不改变电机内部参数的情况下，使步距角减小到原来的几分之一至几十分之一，使步距角不再受电机结构和制造工艺的限制。由于绕组的电流变化幅度也大大减小，从而极大的改善步进电机运行的平稳性，提高匀速性，减轻甚至消除振荡。近几年来，由于微处理机技术的发展，细分驱动技术在驱动器中获得了广泛应用。二 毕业设计任务本设计的题目来自于本人在xx有限公司实习时做的一个项目一锡球焊接新工序开发，项目中如何提高锡球焊接的位置精确度至关重要，其中的执行机构就是三相混合式步进电机。本课题以设计一套基于单片机和步进电机细分控制技术的步进电机驱动器为主要目标，主要内容有:(l)采用正弦脉宽调制技术、电流跟踪技术和细分技术实现对电机相电流的控制，以克服传统驱动技术下步进电机低速振动、存在共振现象、噪音大、高速转矩小等缺点。(2)用开关电源为驱动器内部电路供电，减小驱动器的体积和重量，提高电源效率。(3)驱动器的功率驱动环节采用美国国际整流器公司生产的功率MOS器件(或IGBT)栅极驱动集成电路IRZ130，它能输出六路驱动信号，并且由于内部设有自举式悬浮电路，因此只用一路电源，使系统设计极为简化。(4)控制电路主要由AT89C51单片机、晶振电路、地址锁存器、译码器、EEPROM存储器及可编程键盘/显示控制器Intel一8279等组成，单片机是控制系统的核心。采用了Intel公司研制的键盘、显示器接口电路芯片8279，该芯片能自动完成对显示的刷新，同时还可以对键盘自动扫描，识别闭合键的键号，使用非常方便。8279键盘、显示器接口器件是实现人机对话的主要部件，该接口电路能大大节省CPU的开销，提高了可靠性和CPU工作效 - 2 -