80C196KC在永磁無刷直流電動機中的應用

1． 引言：
無刷直流電動機實質(zhì)就是一臺用電子換相裝置取代機械換相的直流電動機，用由固態(tài)逆變器和轉(zhuǎn)子位置傳感器組成的電子換向器取代機械換向器和電刷。永磁無刷直流電動機(簡稱BLDCM)它由永磁電動機本體、轉(zhuǎn)子位置傳感器、逆變驅(qū)動控制電路組成，一般由直流電源供電。直流電源通過控制器向電動機定子繞組供電，電動機的轉(zhuǎn)子位置由位置傳感器發(fā)出信號去觸發(fā)控制器中相應的功率開關(guān)元件，使之導通或截止，從而控制電動機的轉(zhuǎn)動?？刂破鞯男阅苁菦Q定BLDCM性能的重要因數(shù)。由于微型計算機（含單片機）在控制器中的應用，使無刷直流電動機的性能有了很大提高。

2．80C196KC：
近十余年來，隨著微電子工藝水平的提高，單片微處理器件性能也有了較大地飛躍，其是各類控制系統(tǒng)的核心部件。目前應用較多的是Intel、Philips、Siemens等公司推出的MCS-96系列16位單片機，相比以往的MCS-51系列8位單片機，其CPU中的算術(shù)邏輯單元采用寄存器―寄存器結(jié)構(gòu)，操作直接面向寄存器，有效地克服了MCS-51系列單片機中存在的累加器瓶頸效應，提高了操作速度和數(shù)掘的吞吐能力；高效、精簡的指令系統(tǒng)，大大提高了系統(tǒng)的實時性；片內(nèi)集成豐富的外設單元，極大地方便了與外部設備的接口，使得其特別適用于各類自動控制系統(tǒng)。
80C196KC是MCS-96系列16位單片機中的一個重要分支，它具有如下特征：
(1) 內(nèi)部RAM共有512個字節(jié)，通用寄存器陣列占488個字節(jié)，專用寄存器陣列占24個字節(jié)；
(2) 寄存器至寄存器結(jié)構(gòu)；
(3) 運算快速，振蕩頻率最高可達16MHz，指令的運行速度更快，16位乘法只需1．75μs，32位除法只需3．0μs；
(4) 五個八位I／O口；
(5) 全雙工串行口；
(6) 高速I／O子系統(tǒng)；
(7) 4個16位的軟件定時器；
(8) 內(nèi)部有8路A／D轉(zhuǎn)換器，具有采樣／保持功能，可以選擇10位／8位轉(zhuǎn)換，還可控制A／D轉(zhuǎn)換的時間；
(9) 增設外設事物服務器PTS(Peripherial Transaction Server)，以很小的CPU的開銷為I／O功能部件服務。

3．控制系統(tǒng)設計：
控制系統(tǒng)以一片80C196KC單片機為核心構(gòu)成，利用其內(nèi)部集成的A／D、定時、計數(shù)器、高速輸入、輸出等各種功能，簡化了控制電路板的設計，其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。分為以下8個部分：控制芯片及其外部存儲電路、看門狗及E2PROM電路、電流電壓A／D采樣電路、轉(zhuǎn)子位置檢測電路、主電路和與之相關(guān)的吸收電路與自鎖保護電路、開關(guān)元件驅(qū)動信號輸出放大電路、與CAN總線通訊電路、供電電源及負載發(fā)電機勵磁電路。

圖1 控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

80C196KC在控制系統(tǒng)的主要功能是：
（1）80C196KC的P0.0接收電機轉(zhuǎn)向信號，通過并行口8255接收位置信號和通過AD574檢測換流電容C3的電壓值uc3，(雙極性電壓)，從而控制逆變器換流順序和時間；