摘 要
随着变频调速技术的发展，变频器调速已成为交流调速的主流，在化纤、纺织、钢铁、机械、造纸等行业得到广泛的应用。变频器控制面板上配有键盘及液晶显示窗口，但只能实现手工操作，为了进行自动化控制，因此引进单片机技术，实现单片机与变频器之间的数据通信，提高变频器的控制能力和控制范围。
利用单片机组成的变频调速控制器，可以实现从低频(1～2Hz)起动到50Hz，可以消除以往工作频率50Hz直接起动对电机的冲击，延长电机的使用寿命，同时由于变频器的输出电压可以自适应调节，使负载电机可以工作在额定电压以下，不仅节能且可延长电机的使用寿命。
本文将介绍基于单片机控制的变频调速系统的设计，通过此系统控制变频器，由变频器去控制电机的转动，实现对矿井中主、副井提升机的模拟，以便演示矿井的工作过程，能够以手动和自动两种方式实现一次过程的五个状态，实时显示主、副井的深度。
关键词：变频调速，单片机，电机，提升机
Abstract
With VVVF technology development, the frequency converter adjust velocity in exchange has become the mainstream, and it obtains the widely application in some professions, such as chemical fiber, textile, steel and iron, machinery, papermaking and so on. There are keyboard and liquid crystal to demonstrate window on the frequency converter's control of face, but it can only realize manual operation, for realize the automatic control so we introduce SCM technology, as the result, between MCU and the frequency changer data communication can enhance the control ability and area of the frequency changer.
Composed with SCM of the VVVF controller being able to start from low frequency (1~2Hz) to 50Hz.It can remove the working band in the past 50 Hz start the impingement to the electric motor directly. At the same time, since the frequency converter can adjust output voltage fit in with itself, making loads motor can work under fixed voltage, which not only energy conservation but also prolong the life time of the motor.
The paper will describe the design of the VVVF system based on the SCM controlled, and through this systems control frequency converter, then control the motor rotating, realization simulation to mine pit in host and vice well, in order to demonstrate the process of mine pit, it can achieve a process of the five states by both manual and automatic way, real time display host and vice well depth.
Keywords: VVVF，Single-Chip Computer，Motor，Elevator
目 录
1 绪 论 1
1.1 选题的目的和意义 1
1.2 国内外研究综述 2
1.3 需求分析 3
1.4 可行性分析 4
1.5 开发工具简介 5
1.5.1 KEIL Cx51 6
1.5.2 PROTEUS 7
2 系统硬件设计 9
2.1 单片机控制系统 9
2.2 变频器电路 12
2.3 数/摸转换电路 14
2.4 信号检测电路 15
2.5 电源电路 17
3 系统软件设计 18
3.1 主控制模块设计 18
3.2 键盘模块设计 18
3.3 显示模块设计 19
3.4 16进制转十进制BCD的算法 22
3.5 频率计算程序 23
3.6 速度计算程序 24
3.7 深度计算程序 24
4 系统测试 25
4.1 硬件测试 25
4.2 软件测试 26
5 问题及展望 31
5.1 已经解决的问题及解决方案 31
5.2 系统中的不足及展望 32
致 谢 33
参考文献 34
附录1 35
附录2 36
1 绪 论
1.1 选题的目的和意义
随着变频调速技术的发展，变频器调速已成为交流调速的主流，在化纤、纺织、钢铁、机械、造纸等行业得到广泛的应用。变频器是基于电子技术、计算机技术和自动控制理论发展起来的电子电气设备，用户可以直接操作变频器上配有的手工操作键盘，设定运行参数，发出命令，但毕竟操作复杂，容易出错。为了方便大数用户的使用，必须寻求另外的解决方式，采用单片机对电动机进行控制成为实现电动机数字控制的最常用的手段。随着单片机技术的日新月异，特别是高性能价格比的单片机涌现，使得许多控制功能及算法可以采用软件技术来完成，为电动机的控制提供了更大的灵活性。
随着电力电子技术的日益发展和PWM控制技术的成熟，利用单片机组成的变频调速控制器可以实现从低频(1～2Hz)起动到50Hz，可以消除以往工作频率50Hz直接起动对电机的冲击，延长电机的使用寿命，同时由于变频器的输出电压可以自适应调节，使负载电机可以工作在额定电压以下，不仅节能且可延长电机的使用寿命。
基于单片机控制的变频调速系统是河南理工大学工矿技术开发公司委托开发的一个项目，这个项目主要用于对矿井中主、副井提升机的模拟，以便演示矿井的工作过程，要求以手动和自动两种方式实现，并能实时显示主、副井提升机的深度。为此设计的控制系统，以单片机为核心，在键盘、显示和数-模转换当中采用模块化设计，这样不但易于编程，而且方便对系统的整体调试。
项目的开发目的主要是用作教学模型，如果实现的效果好，会非常便于演示，能够很好的配合教师教学，也能帮助学生更好地理解矿井中主、副井提升机的工作过程，如果效果不好，也会影响教学。
通过此项目的研究，理论联系实际，丰富了自己项目开发的经验，也为社会做出了一定的贡献，缓解教师的教学压力，活跃了课程气氛。
1.2 国内外研究综述
在提升机机械和电气传动技术飞速发展的同时，电子技术和计算机技术的发展，使提升机的电气控制系统更是日新月异。早在七十年代，国外就将可编程控制器应用于提升机控制，八十年代初，计算机又被用于提升机的监视和管理。此时期一些著名的提升机制造公司，如西门子、ABB、ALSTHOM都利用新的技术和装备，开发或完善了提升的安全保护和监控装置，然而，国内在提升机电控技术方面没有多少进展，曾以很昂贵的价格从国外引进一些提升机电控设备，有的是晶闸管数字直流调速系统，有的是交－交变频的现代交流调速系统。随着变频调速技术的发展，目前，对矿井中提升机的控制主要是通过变频器。