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1、 编号天津职业技术师范大学大学生科研基金项目申 请 书项目名称： 单片机工业控制实训装置 项目类别： 重点项目 项目负责人： 所在院（部）： 工程实训中心 宿舍电话： 手 机： 13 16175 指导教师： 办公电话： 手 机：13602 64 天津职业技术师范大学教务处 填 报 说 明一、填写申请书前，请先查阅有关项目申请办法及规定。申请书各项内容，要实事求是，逐条认真填写。表达要明确、严谨。二、表格中内容应详细填写，如表格内写不下，可另加附页。 三、申请书需打印四份（并附电子版一份）交于二级学院（部）。申请者承诺我保证以下填报内容的真实性，如果获得资助，我与项目组成员将严格遵守大学生科研基
2、金项目立项的有关规定，切实保证工作时间，按计划认真开展研究工作，按时报送有关材料。申请者（签名）项目名称单片机工业控制实训装置项目类别A：重点项目（） B：一般项目（ ）C：指导项目 （ ） 起止日期 申请经费 2千元 项目组情况学 号姓 名班级E-mail电 话签名01120081107 电气1360201617501120071110 电气0711S1580223830209930081403 应电1382157758001120091413 电气0914i_1502236650809930091426 应电0914P18702295769指导老师姓名单位职称签名 工程实训中心高级实验师项
3、目负责人参加科技创新活动及大赛获奖情况:2011年全国大学生电子设计竞赛获天津市二等奖校内电子设计竞赛三等奖校“松正杯”电子创新设计竞赛三等奖校“西门子传动杯”太极机器人竞赛最佳创新设计奖参加2011年CCTV机器人比赛。研究内容提要（300字左右）单片机工业控制实训装置，基于模拟量的输出，将变频器的应用直流电机调速，更好的控制驱动调节速度。通过数码管显示当前状态的电流、电压值。输入的电流、电压值变化，输出显示的电流、电压值也将变化。串口通信直接将值发送到PC机上，开关量控制变频器启停，模拟量控制风速。国内外本项目的研究状况随着新型电力电子器件和高性能微处理器的应用以及控制技术的发展，变频器的
4、性能价格比越来越高，体积越来越小，而厂家仍然在不断地提高可靠性实现变频器的进一步小型轻量化、高性能化和多功能化以及无公害化而做着新的努力。具体凸显出六大发展特性：l 主电路功率开关元件的自关断化、模块化、集成化、智能化，开关频率不断提高，开关损耗进一步降低。 l 变频器主电路的拓扑结构方面：实现变频器再生能量向电网回馈和节省能量，网侧变流器应为可逆变流器，同时出现了功率可双向流动的双PWM变频器，对网侧变流器加以适当控制可使输入电流接近正弦波，减少对电网的公害。l 脉宽调制变压变频器的控制方法可以采用正弦波脉宽调制(SPWM)控制、消除指定次数谐波的PWM控制、电流跟踪控制、电压空间矢量控制(
5、磁链跟踪控制)。 l 交流电动机变频调整控制方法的进展主要体现在由标量控制向高动态性能的矢量控制与直接转矩控制发展和开发无速度传感器的矢量控制和直接转矩控制系统方面。 l 数字控制成为现代的发展方向项目的创新点（300字左右）1.以AT89S52单片机为控制核心的变频器，控制方便灵活，其设计结构合理 , 反应速度快 , 操作简单 , 成本低 , 故障率小 , 维护量小 , 适用于交流电机的全数字化控制 , 同时亦可作为多种调速方案的试验平台 。2.单片机工业控制实训装置将原有的数字量输出转变为模拟量输出，强化了电子集成芯片的功能。3.该装置更加的全面化、系统化及集成化，实现了单片机对变频器的直
6、流调速更加的精确。项目研究的详细内容AT89S52单片机 的程序对逆变器的性能指标起着决定性的作用。可以充分利用 AT89S52单片机内部的软、硬件资源。根据交流电动机的变频调速特性 ，采用在额定频率 （）以上时的调频不调压、在额定频率以下时恒压频比的调速方案。1. 通过软件对变频器进行调节变频器软件采用功能模块的方法.，由主程序、中断服务程序、显示子程序、PI 控制子程序和有关子程序组成。下图为主程序流程图：主程序流程图2. 通过硬件对变频器进行调节对变频器进行硬件的调节，主要是通过改变输入的电流、电压值，来改变其电机运转的速度，达到直流调速的目的。74HC595通过动态显示，根据不同状态下
7、的电流、电压值，显示出来。USART串口通信将数据通过MAX232，RS485的转换，把数据传输到PC机。3. 模拟量的运算放大调节运算放大器将电流、电压进行调节变化，（1）差动输入级 使运放具有尽可能高的输入电阻及共模抑制比。 （2）中间放大级 由多级直接耦合放大器组成，以获得足够高的电压增益。 （3）输出级 可使运放具有一定幅度的输出电压、输出电流和尽可能小的输出电阻。在输出过载时有自动保护作用以免损坏集成块。输出级一般为互补对称推挽电路。 （4）偏置电路 为各级电路提供合适的静态工作点。为使工作点稳定，一般采用恒流源偏置电路。技术指标本系统的设计指标如下: 以AT89S52 单片机为控制
8、中枢, 利用EXB 841 专用驱动及保护器件对功率模块绝缘栅双极晶体管( IGBT) 进行驱动与保护的变频器。器件及技术指标： 4 个小功率IGBT4T4 ( 2 个双单元模块)，电压等级：1200V ，适用开关频率：20kHz；电容C ( 其值取3 000 F / 450V 即可) 作为储能元件；AT89S52单片机 4KB FLASH，全静态工作：0Hz-24Hz，128*8位内部RAM，32可编程I/O线，两个16位定时器/计数器，5个中断源.项目进度安排（按月份填写）2011年10月2011年12月 目标：建立系统模型，完成系统总体结构设计2011年12月2012年3月目标：硬件系统
9、开发及相关软件程序编写2012年3月2012年6月目标：硬件系统与实际应用测试2012年6月2012年10月目标：系统实验及优化中期目标（1） 硬件设计制作完毕，完成数据处理模块。（2） 数据采集模块的设计与制作。（3） 完成控制板的调试与简单运用。（4） 为下一步整机组装调试做准备。预期研究成果（明确实物、软件、报告、论文等）1. 提交单片机工业控制实训装置一套，其中包括数码管显示单元，AD转换单元，DA转换单元，USART通信单元，电源单元及对变频器控制单元。2. 提交总结报告1份或发表教改论文1篇。经费预算（调研、资料、耗材、元器件等）仪器仪表购置：200元电子元件购置：800元电路板制作：800元机械加工、协作：200元指导教师推荐意见：指导教师（签字）：年 月 日院（部）专家组意见： 负责人（签字）： 年 月 日校专家组意见：负责人（签字）：年 月 日教务处意见：教务处长（签章）：年 月 日
