2 三速單相電動機開關調速的硬件和軟件設計

     三速單相電動機調速電路如圖1所示，某家用電風扇的單相電動機采用單片機ATMEL89C2051控制，單片機的輸出端口P1.5、P1.6、P1.7經反相器與晶閘管TL、TM、TH的控制極連接，當P1.5=“0”時，晶閘管導通，電動機可低速運轉，反之，P1.5=“1”時，晶閘管截止，電動機停轉，即由P1.5輸出電位控制電動機的低速檔；同樣，由P1.6輸出電位控制電動機的中速檔，P1.7控制電動機的高速檔。同步電路每個電源周期產生一個脈沖信號，并在電源電壓由負變正時產生脈沖的下降沿。同步信號由INT0中斷口輸入單片機。三速單相電動機開關調速的控制方法如下：在每個電源電源電壓由負變正過零時，同步電路產生一個脈沖信號，向單片機申請中斷，單片機響應中斷后執行調速程序，按給定的轉速代碼輸出轉速信號，調節電動機轉速。取調速周期Ts=8T（T為電源周期），調速程序必須經過8次中斷才能輸出一個轉速代碼的轉速，在調速周期內不能接受新的轉速代碼，否則電動機的轉速將不受控制。在調速程序中，采用一個存儲單元（34H）作為轉速輸入單元，另一個存儲單元（37H）作為電源周期指示器，記錄已經輸出的電源周期，控制器需要改變風扇的轉速時，隨時可以向（34H）單元寫入轉速代碼，但只有電源周期指示器的數值為零時，調速程序才能將（34H）單元的數據變成實際輸出的信號。電源周期指示器的初始值為00H，INT0每中斷一次調速周期定時器加1，直至電源周期指示器為08H時，重新清零，并且讀入轉速輸入單元（34H）的數據。

在調速程序中，我們采用8位數據記錄風扇的轉速代碼，其中低3位（b2b1b0）表示接通比例N，第4、5位（b4b3）表示接通檔次，高3位（b7b6b5）不用。接通檔次表示調速為低速調速、中速調速還是高速調速，其值為b4b3={00B，01B，10B，11B}，當接通檔次為00B時，在轉速代碼設定的接通比例內接通晶閘管TL，接通比例外不接通晶閘管；當接通檔次為01B時，在轉速代碼設定的接通比例內接通晶閘管TM，接通比例外接通晶閘管TL，當接通檔次為10B時，在轉速代碼設定的接通比例內接通晶閘管TH，接通比例外接通晶閘管TM；當接通檔次為11B時，接通比例只有00H一種，這時在整個調速周期內接通晶閘管TH，電動機高速運轉。接通比例的取值范圍000B-111B，由此可知，轉速代碼的取值范圍為00H-18H，總共25個代碼，其中00H為零速，01H-08H為低速檔代碼，09H-10H為中速檔代碼，11H-18H為高速檔代碼。所以電動機除零速外共有二十四檔轉速。這樣定義轉速代碼的優點是三檔轉速的代碼時連續的，并且代碼的大小與轉速的高低相關。

     調速程序的控制算法如圖2所示，電源周期指示器指示在一個調速周期內已經過的電源周期的數目，其初值為00H，N為轉速代碼中的接通比例。   

     INT0每中斷一次電源周期指示器的值加1，直至08H時重新置零，因此，可以用電源周期指示器來控制接通晶閘管的電源周期數，實現轉速代碼中接通比例對電動機轉速的控制。為了便于編程，我們引入一個控制位c，在轉速代碼設定的接通比例范圍內，控制位置c=1，在轉速代碼設定的接通比例范圍之外控制位置c=0，再根據轉速代碼的接通檔次，可以算出需要接通晶閘管的代碼，即

     晶閘管的代碼（t1t0）=（接通檔次位b4b3）+控制位（c）

     這里晶閘管的代碼t1t0={00B，01B，10B，11B}，其中00B表示不接通，01B表示晶閘管TL，10B表示晶閘管TM，11B表示晶閘