T正脉冲较宽时，ton?，则UAB的平均值为正，电动机正转，当正脉冲较窄时，则
2反转；如果正负脉冲相等，ton?T，平均输出电压为零，则电动机停止。 2 双极式控制可逆PWM变换器的输出平均电压为
Ud?tonT?ton2tUs??(on?1)Us (3-4) TTT?tonU，电压系数γ?d TUs如果定义占空比ρ则在双极式可逆变换器中
γ?2ρ?1
1调速时，ρ的可调范围为0～1相应的γ??1~?1。当ρ?时，γ为正，电动
211ρ?ρ?机正转；当时，γ为负，电动机反转；当时，γ?0，电动机停止。但
22电动机停止时电枢电压是正负脉宽相等的交变脉冲电压，它并不等于零，从这里也可以看出电流也是交变的。因为存在正负脉宽相等条件，对交变电流的平均值而言，它的值也等于零，因而平均转矩是不产生，双极式控制有个很大的缺点就是它会徒然增大电动机的损耗。虽然这个缺点无法避免，但是它的好处还是很明显的，那就是高频微震电流存在于电动机停止时，正是因为这一点，正、反向时静摩擦死区被有效的消除了，“动力润滑”的作用因此而得名。
双极式控制的桥式可逆PWM变换器有以下优点： 1）可使电动机在四象限运行。
2）低速平稳性好，每个开关器件的驱动脉冲仍较宽，有利于保证器件的可靠导通。
3）电流一定连续。
4）电动机停止时有微震电流，能消除静摩擦死区。
3.4检测回路
检测回路利用光电编码器将转速直接转换成数字信号送入单片机进行处理。
3.4.1 光电编码器
编码器是一种转换装置，它能把直线位移或角位移转换成电信号。前者成为码尺，后者称码盘。编码器如果按照读出方式来分的话可以分为非接触式和接触式两种。非接触式的接受敏感元件是磁敏元件或光敏元件，光敏元件时常常使用以不透光区和透光区来表示代码的状态是“0”还是“1”；接触式采用电刷输出，一电刷接触绝缘区或导电区来表示代码的状态是“0”还是“1”。
同理，编码器如果按照工作原理来分的话可分为绝对式和增量式两种。绝对式编码器的特点为一个确定的数字码对应每一个位置，因此它的示值与测量的中间过程无关，而只与测量的起始和终止位置有关。增量式编码器与绝对式编码器原理一点也不相同，它的原理是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，然后用脉冲的个数来表示位移的大小。
通过比较增量式和绝对式的特点及优缺点，我们可以确定本设计可以采用增量式光电编码器来采样转速信号，如图3-6所示。增量式编码器最大的优势是专门用来测量转动角位移的累计量。下面我们这里以三相编码器为例来介绍增量式编码器的结构及其工作原理。
图3-6 编码器原理图
圆盘上有规则地刻有不透光和透光的线条是增量式光电编码器非常显著地特点，在圆盘两侧分别安放光敏元件和发光元件。一旦当圆盘随电机旋转时，光敏元件输出的脉冲是这样形成的，光敏元件接受的光增量会随透光线条同步变化，它输出的波形经过整形后便形成了脉冲。码盘上有向标志，每转一圈z相输出一个脉冲。码盘提供相位相差90°的两路脉冲信号,并以此来判断旋转方向。复位计数器采用编码盘输出的z相脉冲，每转一圈复位一次计数器。将A、B两相脉冲中任何一相输入计数器中，均可使计数器进行计数。
用D触发器的输出信号Q来判断编码盘的旋转方向。D触发器的时钟端和D输入端分别接整形后的A、B两相输出信号，采用A相脉冲的上升沿来触发D触发器的CLK端。电机的转动方向是这样确定的，由于A、B两相的脉冲相位相差90°，当电机反转时，A
相脉冲超前B相脉冲90°，则D触发器总是在B脉冲为低电平时触发，这时Q输出端输出为低电平。当电机正转时，B相脉冲超前A相脉冲90°，触发器总是在B脉冲为高电平时触发，这时D触发器的输出端Q输出为高电平。
为了在较宽的速度范围内获得快速和高精度的数字测速，选用转速传感器时本设计采用每转1024线的光电编码器，它产生的测速脉冲频率与电机转速有固定的比列关系，微机对该频率信号采用M/T法测速处理。之所以要保证转速检测的快速性和精度，是因为转速检测的快速性和精度对电机调速系统的静、动态性能影响极大。 3.4.2 M/T法测速原理
M/T法测速原理是在对时钟脉冲的个数m2进行计数的同时对光电编码器输出的测速脉冲数m1也进行计数。原理如图3-7：
图3-7 M/T法测速原理
测速时间Td由测速脉冲来同步，即由图3-7电路实现Td等于整m1个脉冲周期。设从图3-7上a点开始，计数器分别对m1和m2计数，到达b点，预计的测速时间Tc到，微机发出停机指令，但因为Tc不一定恰好等于整数个编码输出脉冲周期，所以计数器仍对时钟脉冲计数，直到c点时，可以利用下一个转速脉冲上升沿（即c点）触发数字测速硬件电路使计数器停止计数。这样，m2代表了m1个测速脉冲周期的时间。设时钟脉冲频率为
f0，光电编码器每转发出p个脉冲，则电机转速的计算公式为：
60?m1?f0 n? (3-5)
z?m2 由于M/T法的计数值m1和m2都随着转速的变化而变化，高速时，相当于M法测速，最低速时，m1?1，自动进入T法测速。因此，M/T法测速能适用的转速范围比
较大，是目前广泛应用的一种测速方法。希望在低速获得高精度测速值，于是利用光码盘A，B两相输出在相位上互差90°的二路脉冲经异或门二倍频再送入m1的计数器。这时，转速计算公式修改为：
A?K(1?3.5 键盘及显示电路
TTD?) (3-6) TIT键盘在单片机应用系统中能实现向单片机输入数据、传诵命令等功能，是人工干预单片机的主要手段.单片机应用系统中，键盘扫描只是CPU的工作内容之一。CPU在忙于各项工作任务时，如何兼顾键盘的输入，取决于键盘的工作方式。键盘的工作方式的选取应根据实际应用系统中CPU工作的忙、闲情况而定。其原则是既要保证能及时响应按键操作，又要不过多占用CPU的工作时间。 3.5.1键盘/显示芯片8279简介
键盘/显示模块的核心控制器采用Intel公司的8279。如图12所示。它是一种专用智能芯片，能够实现段式数码显示和键盘输入控制。正是因为它具有这两种功能，它能减轻CPU的负担，并且可以大大简化单片机控制系统的软硬件设计,所以本设计使用这个芯片。下面是它功能的一些简单介绍:
（1）常规情况下,能同时管理64个物理键和16个八段数码管；
（2）能按FIFO(先进先出)方式实现8个键值的缓冲； （3）能自动实现按键的“去抖”和重键处理；
（4）能以中断或查询两种方式工作； （5）与微处理器接口简单。 其引脚定义如下:
DB0～DB7:双向数据总线 RL0～RL7: 检测输入线 SL0～SL3: 矩阵扫描线 IRQ:中断请求信号 /RD、/WR:读写选通信号 /CS:片选信号 /BD: 显示消隐信号 CLK:时钟信号 RESET:复位信号
SHIFT: 扩展键位的换档信号,带上拉电阻
CTRL/STB: 控制键输入/选通信号输入,带上拉电阻
A0:命令/状态或数据识别信号A=1,为写命令或读状态; A=0,为数据
3.5.2键盘设计
采用4*4式键盘，分数字部分和控制部分，如图下表所示。数字部分用来输入给定转速，控制部分用来控制电机的运行。
0 4 8 测速 1 5 9 2 6 取消
图3-8显示器图
3 7 确认 停车 输入给定转速时应注意的几个问题：（1）转速不足四位时，在前面加拨0凑够四位；（2）转速输入错误时，按取消键，显示器清空，重新输入值；（3）转速输入完成后，按确认键。
3.5.3显示器设计
采用共阴极的发光二极管构成可以显示4位十进制的显示器，运行中显示当前的实际转速值。如上图示。8279与单片机、键盘和显示器的外围总接线如图3-9示。