專利名稱：一種形成高速脈寬調(diào)制波的快速數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理技術(shù)領(lǐng)域。尤其是屬于一種形成高速脈寬調(diào)制波的快速數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。
以PWM方式(脈寬調(diào)制)控制的交流變頻調(diào)速，以其精度高，功率因數(shù)高，易于控制，機(jī)械特性硬，調(diào)速性能好，節(jié)能省電，安裝簡單，不污染電網(wǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛進(jìn)入電氣調(diào)速控制的各個領(lǐng)域。目前，交流變頻調(diào)速在風(fēng)機(jī)、泵類負(fù)載方面的應(yīng)用已取得顯著的節(jié)能效果，在普通工頻異步電機(jī)的控制中也得到廣泛的推廣應(yīng)用。然而，對于采用中頻電源的高速機(jī)床和航空、船舶等領(lǐng)域，由于受到計(jì)算機(jī)運(yùn)行速度和功率輸出模塊開關(guān)頻率的限制，普通交流變頻調(diào)速器無法以PWM方式工作，只能以PAM方式(脈幅調(diào)制)輸出方波，諧波嚴(yán)重，致使電機(jī)發(fā)熱嚴(yán)重，轉(zhuǎn)矩下降，難以滿足實(shí)際要求?，F(xiàn)在，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，功率器件已開發(fā)出開關(guān)頻率達(dá)20KHZ的絕緣柵極復(fù)合晶體管(IGBT)，可以滿足PWM方式工作的高速交流變頻調(diào)速器的要求，但一般應(yīng)用于實(shí)時控制的單片微機(jī)卻滿足不了PWM快速數(shù)據(jù)處理要求。譬如，設(shè)計(jì)變頻調(diào)速器的輸出基波為1600HZ，每周載波數(shù)為10，那么載波頻率為16KHZ，載波周期只有62us，在這么短的時間內(nèi)要及時地計(jì)算出輸出端三相電流波形的開關(guān)時間，并同時要管理整個系統(tǒng)的監(jiān)控和輸入輸出功能，用一般的8位或16位單片機(jī)(時鐘12M)均滿足不了要求。使用更高速度的32位單片機(jī)，不但價格昂貴，應(yīng)用于高速變頻調(diào)速器的控制，同樣存在輸入輸出速度慢，嚴(yán)重影響計(jì)算機(jī)實(shí)時處理速度的問題。中國發(fā)明專利CN1041464A公開了“一種微機(jī)數(shù)字信號處理板”，提出由多個處理器采用星形加流水的聯(lián)接方式組成多機(jī)系統(tǒng)，以有效地提高數(shù)據(jù)處理速度，但結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，不適用于變頻調(diào)速器這類自成體系的單臺設(shè)備，而且，其主要采用價格貴的單個雙端口專用存儲器作為CPU之間交換數(shù)據(jù)的公共存貯器，存儲器兩端的CPU均可同時訪問公共存貯區(qū)，為確保多機(jī)之間的高速并行，又不出現(xiàn)同時訪問同一單元的情況，需將雙端口存儲器分成若干區(qū)，嚴(yán)格規(guī)定存貯器兩端的CPU必須訪問不同的區(qū)，這樣既影響了變頻調(diào)速器PWM數(shù)據(jù)表的連續(xù)性，又使得存貯器兩端的CPU互相牽制，不能最大限度的發(fā)揮各自的運(yùn)算處理速度。
本發(fā)明旨在克服上述不足之處提出一種形成高速脈寬調(diào)制波的快速數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。能夠同時滿足高速交流變頻調(diào)速器的實(shí)時數(shù)據(jù)快速處理和PWM開關(guān)點(diǎn)高速輸出的要求。
本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)，它實(shí)質(zhì)上是提出一種雙CPU快速數(shù)據(jù)處理的新方案。該快速數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)由承擔(dān)數(shù)據(jù)的運(yùn)算生成的主單片機(jī)及配用的程序存貯器，完成數(shù)據(jù)的輸出的從單片機(jī)及配用的程序存貯器，傳遞主從單片機(jī)之間數(shù)據(jù)的分時交換共享存貯區(qū)，和換表邏輯控制電路組成。其中分時交換共享存貯區(qū)由上、下表區(qū)組成，上表區(qū)由一獨(dú)立的共享存貯器和分別承擔(dān)其地址線與數(shù)據(jù)線選通及方向的地址選擇器、數(shù)據(jù)選通器組成，下表區(qū)由另一獨(dú)立的共享存貯器和分別承擔(dān)其地址線與數(shù)據(jù)線選通及方向的地址選擇器、數(shù)據(jù)選通器組成。換表邏輯控制電路根據(jù)上、下表區(qū)的狀態(tài)和程序運(yùn)行需要由從單片機(jī)控制向上、下表區(qū)內(nèi)的地址選擇器和數(shù)據(jù)選通器發(fā)出換表控制信號。
本發(fā)明的主從單片機(jī)各自成體系，分別全速運(yùn)行完成各自的任務(wù)。而換表主動權(quán)由承擔(dān)PWM波開關(guān)點(diǎn)輸出的從單片機(jī)掌握。如果主單片機(jī)的實(shí)時數(shù)據(jù)運(yùn)算滯后于從單片機(jī)波形輸出時，從單片機(jī)能夠在現(xiàn)占有的表區(qū)內(nèi)重新取出數(shù)據(jù)執(zhí)行一遍PWM波形輸出，保持波形輸出的完整和連續(xù)性，待主單片機(jī)備妥下周新的PWM波形開關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)時，再換表輸出新周期的PWM波形。因此，系統(tǒng)處理生成及輸出PWM波形的速度取決于從單片機(jī)全速輸出的能力，以最大限度地發(fā)揮出系統(tǒng)的潛力，從而顯著地提高了系統(tǒng)實(shí)時處理的運(yùn)算能力和輸入輸出的速度。而且，本發(fā)明的共享存貯區(qū)對主從單片機(jī)均為單向訪問，對主單片機(jī)為只寫存貯器，對從單片機(jī)為只讀存貯器，可以提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性。此外，本發(fā)明采用通用存貯器芯片，成本低廉，利于實(shí)施。按照本發(fā)明采用普通MCS系列8位或16位單片機(jī)組成數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，不僅能滿足高速交流變頻調(diào)速器中的數(shù)據(jù)快速處理要求，而且解決了一般計(jì)算機(jī)實(shí)時控制系統(tǒng)中輸入輸出速度慢，影響實(shí)時處理速度的難題。
附圖
是本發(fā)明系統(tǒng)組成方框圖。
下面對照附圖并結(jié)合實(shí)施例對本發(fā)明作出進(jìn)一步說明。
實(shí)施例是一高速交流變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。該形成高速PWM波的快速數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)由主單片機(jī)1及配用的程序存貯器9，從單片機(jī)2及配用的程序存貯器10，分時交換共享存貯區(qū)和換表邏輯控制電路11組成。其中分時交換共享存貯區(qū)又由上、下表區(qū)組成，上表區(qū)由一獨(dú)立的共享存貯器3，地址選擇器5和數(shù)據(jù)選通器7組成，下表區(qū)由另一獨(dú)立的共享存貯器4、地址選擇器6和數(shù)據(jù)選通器8組成。主、從單片機(jī)1、2均采用美國INTEL公司的產(chǎn)品MCS8098，共享存貯器3、4采用通用靜態(tài)RAM6116，程序存貯器9、10采用一般EPROM存貯器芯片，換表邏輯控制電路11為一般常規(guī)控制電路，系統(tǒng)中其它電路也為單片機(jī)常規(guī)電路。
主單片機(jī)1承擔(dān)PWM波形開關(guān)點(diǎn)計(jì)算及系統(tǒng)的監(jiān)控，從單片機(jī)2承擔(dān)PWM波開關(guān)點(diǎn)的輸出。系統(tǒng)開始運(yùn)行時，從單片機(jī)2將上表區(qū)控制權(quán)交給主單片機(jī)1并等待，主單片機(jī)1根據(jù)設(shè)置參數(shù)進(jìn)行運(yùn)算，生成當(dāng)前設(shè)置頻率下一周內(nèi)的所有PWM波的開關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)，按時序先后依次裝入上表區(qū)存貯器，然后通知從單片機(jī)2上表區(qū)內(nèi)數(shù)據(jù)已備妥，可以運(yùn)行。從單片機(jī)2此時取得上表區(qū)控制權(quán)，依次取出表中的數(shù)據(jù)向外輸出PWM波，與此同時將下表區(qū)控制權(quán)交給主單片機(jī)1，主單片機(jī)1繼續(xù)計(jì)算下一周內(nèi)的所有PWM波的開關(guān)數(shù)據(jù)裝入下表區(qū)。當(dāng)下周PWM波的所有開關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)備妥裝入下表區(qū)后，主單片機(jī)1通知從單片機(jī)2可以換表。此時，從單片機(jī)2取得下表區(qū)控制權(quán)，并將上表區(qū)空出交給主單片機(jī)1，從單片機(jī)2從下表區(qū)取出數(shù)據(jù)繼續(xù)向外輸出PWM波，主單片機(jī)1繼續(xù)進(jìn)行下一周期PWM波的開關(guān)點(diǎn)數(shù)據(jù)的計(jì)算并裝入上表區(qū)。如此周而復(fù)始使PWM波形開關(guān)點(diǎn)的實(shí)時運(yùn)行與波形輸出并行進(jìn)行。
由于單片機(jī)MCS8098的高速輸出口輸出一個PWM波的最高速度為42us，所以該系統(tǒng)能處理并輸出高達(dá)20KHZ開關(guān)頻率的PWM波，這是一般單片機(jī)系統(tǒng)難以實(shí)現(xiàn)的。本實(shí)施例表明，采用這種雙CPU分時交換共享存貯區(qū)快速數(shù)據(jù)傳遞設(shè)計(jì)的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)，能在采用一般8位或16位單片機(jī)的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)輸出基波為2KHZ的PWM波形的快速處理能力。
權(quán)利要求
1.一種形成高速脈寬調(diào)制波的快速數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，由主、從單片機(jī)及配用的程序存貯器，傳遞主、從單片機(jī)之間數(shù)據(jù)的共享存貯區(qū)和換表邏輯控制電路組成，其特征在于共享存貯區(qū)是由上、下表區(qū)組成的分時交換共享存貯區(qū)，上、下表區(qū)各由一獨(dú)立的共享存貯器和分別承擔(dān)其地址線與數(shù)據(jù)線選通及方向的地址選擇器、數(shù)據(jù)選通器組成，共享存貯區(qū)對主單片機(jī)為只寫存貯器，對從單片機(jī)為只讀存貯器，且采用通用存貯器芯片，換表邏輯控制電路由從單片機(jī)控制。
全文摘要
一種形成高速脈寬調(diào)制波的快速數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，包括由上、下表區(qū)組成的分時交換共享存貯區(qū)，采用通用存貯器芯片，且換表邏輯控制電路由從單片機(jī)控制?？梢燥@著提高系統(tǒng)實(shí)時處理的運(yùn)算能力和輸入輸出的速度，并提高系統(tǒng)數(shù)據(jù)的安全性，且成本低廉，利于實(shí)施。按照本發(fā)明采用普通MCS系列8位或16位單片機(jī)組成數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，能滿足高速交流變頻調(diào)速器中的數(shù)據(jù)快速處理要求，解決一般計(jì)算機(jī)輸入輸出速度慢影響實(shí)時處理速度的難題。
文檔編號G05B15/02GK1090402SQ9311930
公開日1994年8月3日 申請日期1993年10月23日 優(yōu)先權(quán)日1993年10月23日
發(fā)明者何禮高 申請人:江西機(jī)床電器廠