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图2.7 限流启动波形
(2)电压斜坡起动
输出电压由小到大斜坡线性上升，将传统的有级降压起动变为无级，主要用在重载起动。它的缺点是起动转矩小，且转矩特性呈抛物线型上升对起动不利，起动时间长，对电动机不利。改进的方法是采用双斜坡起动，如图2.8所示。输出电压先迅速升至U(U，为电动机起动所需的最小转矩所对应的电压值)，然后按设定的斜率逐渐升高电压。直至达到额定电压，初始电压和电压上升率可根据负载特性调整。在加速斜坡时同期闻，电动机电压逐渐增加，加速斜坡时间在一定时间范围内可调整，加速斜坡时间一般在2～60秒之间。这种起动方式的特点是起动电流相对较大，但起动时间相对较短，适用于重载起动的电动机。
图2.8 电压斜坡启动波形
(3)转矩控制起动
主要用于重载起动，如图2.9所示。它是按照电动机的起动转矩线性上升的规律控制输出电压。其优点是起动平滑、柔性好、对拖动系统有利，同时减少对电网的冲击，使最优的重载起动方式。其缺点就是起动时间较长。
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图2.9转矩控制启动波形
(4)转矩加突跳控制起动
转矩加突跳控制起动与转矩控制起动一样，也是用在重载起动的场合。所不同的是在起动的瞬间用突跳转矩，克服拖动系统的静转矩，然后转矩平滑上升，可缩短起动时间。但是，突跳会给电网发送尖脉冲，干扰其他负荷。转矩加突跳控制起动如图2.10所示。
图2.10 转矩加突跳控制起动波形
(5)电压控制起动
电压控制起动是在保证起动压降一定的前提下使电动机获得最大的起动转矩，尽可能地缩短起动时间，是最优的轻载软起动方式，如图2.11所示。
图2.11 电压控制起动波形
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3 软启动器的硬件电路设计
3.1 主要器件的介绍 3.1.1 AT89C51介绍
高性能8位单片机AT89C51 是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机,片内含8k Bytes的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器,器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISP Flash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比的解决方案。 AT89C51具有如下特点,40个引脚,8k Bytes Flash片内程序存储器,256 byte的随机存取数据存储器,RAM,32个外部双向输入/输出,I/O,口,5个中断优先级2层中断嵌套中断2个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口门狗,WDT,电路,片内时钟振荡器。此外,AT89S51设计和配置了振荡频率可为0Hz并可通过软件设置省电模式。空闲模式下,CPU暂停工作,而RAM定时计数器,串行口,外中断系统可继续工作,掉电模式冻结振荡器而保存RAM的数据,停止芯片其它功能直至外中断激活或硬件复位。 3.1.2 AT89C51管脚功能介绍
VCC:供电电压。 GND:接地。
P0口:P0口为一个8位漏级开路双向I/O口,每脚可吸收8TTL门流。当P1口的管脚第一次写1时,被定义为高阻输入。P0能够用于外部程序数据存储器,它可以被定义为数据/地址的第八位。在FIASH编程时:P0 口作为原码输入口当FIASH
P0
P0外部必须被拉高。
P1口:P1口是一个内部提供上拉电阻的8位双向I/O口,P1口缓冲器能接收输出4TTL门电流。P1口管脚写入1后,被内部上拉为高,可用作输入,P1口被外部下拉为低电平时,将输出电流,这是由于内部上拉的缘故。在FLASH编程和校验时,P1口作为第八位地址接收。
P2口:P2口为一个内部上拉电阻的8位双向I/O口,P2口缓冲器可接收,输出4个TTL门电流,当P2口被写“1
并因此作为输入时,P2口的管脚被外部拉低,将输出电流。这是由于内部上拉的缘
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故。P2口当用于外部程序存储器或16
P2
口输出地址的高八位。在给出地址“1”时,它利用内部上拉优势,当对外部八位地址数据存储器进行读写时,P2口输出其特殊功能寄存器的内容。P2口在FLASH编程和校验时接收高八位地址信号和控制信号。
P3口:P3口管脚是8个带内部上拉电阻的双向I/O门电流。当P3口写入“1”后,
由于外部下拉为低电平,P3口将输出电流,ILL,这是由于上拉的缘故。 P3口同时为闪烁编程和编程校验接收一些控制信号。
RST:复位输入。当振荡器复位器件时,要保持RST脚两个机器周期的高电平时间。
ALE/PROG:地址锁存允许信号端。当访问外部存储器时,地址锁存允许的输出电平用于锁存地址的地位字节。在FLASH编程期间,此引脚用于输入编程脉冲。在平时,ALE端以不变的频率周期输出正脉冲信号,此频率为振荡器频率的1/6。因此它可用作对外部输出的脉冲或用于定时目的。然而要注意的是,每当用作外部数据存储器时,将跳过一个ALE脉冲。如想禁止ALE的输出可在SFR8EH地址上置0。此时, ALE只有在执行MOVX,MOVC指令是ALE才起作用。另外,该引脚被略微拉高。如果微处理器在外执行状态ALE禁止,置位无效。
PSEN:外部程序存储器的选通信号。在由外部程序存储器取指期间,每个机器周期两次/PSEN有效。但在访问外部数据存储器时这两次有效的/PSEN信号将不出现。
EA/VPP:当/EA保持低电平时,则在此期间外部程序存储器,0000H-FFFFH,不管是否有内部程序存储器。注意加密方式1时,/EA将内部锁定为RESET
/EA端4个TTL
FLASH编程期间此引脚也用于施加12V
编程电源VPP
XTAL1:反向振荡放大器的输入及内部时钟工作电路的输入。 XTAL2:来自反向振荡器的输出。
表3.1 P3.0口引脚功能表 P3口引脚 第二功能 P3.0 RXD:
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P3.1
TXD:串行口输出 P3.2
INT0:外部中断0P3.3
INT1:外部中断1P3.4 T0:定时器0P3.5 T1:定时器1P3.6 WR:P3.7 RD:
3.1.3 AT89C51的最小系统电路构成
AT89C51单片机的最小系统由时钟电路、复位电路、电源电路及单片机构成。单片机的时钟信号用来提供单片机片内各种操作的时间基准,复位操作则使单片机的片内电路初始化,使单片机从一种确定的初态开始运行。
单片机的时钟信号通常用两种电路形式得到,内部振荡方式和外部振荡方式。在引脚XTAL1和XTAL2外接晶体振荡器(简称晶振)或陶瓷谐振器,就构成了内部振荡方式。由于单片机内部有一个高增益反相放大器,当外接晶振后,就构成了自激振荡器并产生振荡时钟脉冲。当单片机的复位引脚RST出现2个机器周期以上的高电平时,单片机就执行复位操作。如果RST持续为高电平,单片机就处于循环复位状态。根据应用的要求,复位操作通常有两种基本形式,上电复位和上电或开关复位。上电复位要求接通电源后,自动实现复位操作。上电或开关复位要求电源接通后,单片机自动复位,并且在单片机运行期间,用开关操作也能使单片机复位。单片机的复位操作使单片机进入初始化状态,其中包括使程序计数器PC,0000H,这表明程序从0000H地址单元开始执行。
系统复位是任何微机系统执行的第一步,使整个控制芯片回到默认的硬件状态下。51单片机的复位是由RESET引脚来控制的,此引脚与高电平相接超过24个