一种变频调速系统中的数字控制器
1 引言 在变频调速系统中，对通用变频器的控制信号一般采用0～+5v的电压信号，通过电位器采用模拟的0～+5v信号，不仅精度低，而且电位器容易磨损，而高精度数字控制器采用单片机技术，不仅便于调节，而且抗干扰能力强，精度高，是一种很有实际意义的控制器。
2 高精度数字控制器 2.1 系统硬件 根据变频调速系统中对通用变频器的控制信号要求，需要得到0～+5v可以实现微调的电压，这里采用cpu（at89s52）和数模转换器来实现，要同步显示电压值则利用四位共阴数码管来显示。根据系统需要，cpu选择单片机at89s52，at89s52是一种有8k字节内嵌可编程闪存的低功耗高性能的8位微处理器，看门狗定时器，3个16位定时/计数器，6个两级中断源，以及掉电模式下的自动保存功能，而且价格便宜。 由于要求输出电压范围为0～+5v，精度达mv级，当选用12位d/a转换器时，在参考电压为+5v时，电压精度可达5/4096v≈0.0012v=1.2mv，能够达到所需的精度，可选用12位a/d转换器ad7541。由于电压精度要求比较高，+5v基准电压源可以选择输出基准电压精度较高的芯片来实现。本系统选用芯片ad586来输出+5v基准电压。电路原理图如1所示。 图1 +5v基准电压源电路 由于at89s52的i/o数量有限，必须增加硬件电路来实现led显示器显示电压值，可以选择三线-八线译码器74ls138来实现位选，七段显示译码器74ls48来实现段选，显示器件为四位共阴led数码管。 此系统包括5个按键，从右到左依次为：单片机复位按钮、微调加按钮、微调减按钮、粗调加按钮、粗调减按钮。通过光耦后输入，不仅工作可靠，而且能起到抗干扰功能。 综上所述系统总电路原理图如图2所示。 图2 系统总电路原理图 2.2 软件设计分析 主程序设置p0口和p1口的初值，设置中断0、1、2、3允许中断。驱动显示程序应用动态扫描方式驱动4位共阴数码管显示电压值。中断程序根据中断源改变p0口和p1口的值，从而改变电压大小。按键1、2时电压改变5/4095v≈0.0012v，按键3、4时，电压改变5*41/4095v≈0.050v（其中按键1和3时电压增加，按键2和4时电压减小）。当电压值为0时，按键2不起作用;当电压值小于0.063v时，按键4不起作用;当电压值为5.000v时，按键1不起作用;当电压值大于4.951v时，按键3不起作用。 根据以上分析可画出软件设计流程如下图3所示。 图3 系统软件设计流程
3 测试结果及分析 测试结果及分析如附表所示。 附表 测试结果及分析 测试结果表明系统输出精度较高，最大误差电压为mv级，且输出线性度高。
4 结束语 此系统利用at89s52单片机的p1口和p2口输出12位数字信号和12位数模转换器ad7541来实现数模转换输出电压，在基准电压为+5v时，输出电压范围为0～+5v。同时用3线—8线译码器74ls138实现4位数码管的位选，用七段显示译码器74ls48驱动共阴数码管来显示电压值。不仅结构简单，功能可靠，精度高;而且可以用于其他要求信号电压为0～+5v形式的一般控制对象。
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