論C8051F005單片機的比例電磁鐵控制技術

　　由PCA輸出8位PWM信號（占空比可變）程序如下：

＄ include (c8051F005.inc)
　　ORG 0000H
　　LJMP MAIN
　　ORG 0073H；定時器3的中斷入口
　　LJMP INTERT33
MAIN:
　　MOV WDTCN, #0DEH；禁止看門狗定時器
　　MOV WDTCN, #0ADH
　　MOV OSCICN, #84H；選擇內部振蕩器為12 MHz
　　MOV XBR0, #08H；選擇CEX0引腳連到P0.0
　　MOV XBR2, #40H；允許功能選擇開關
　　ORL PRT0CF, #00000001B；選擇P0.0為推拉方式
　　MOV TMR3RLL, #0B0H；給定時器3低字節賦初值
　　MOV TMR3RLH, #0A0H；給定時器3高字節賦初值
　　MOV PCA0CPH0, #0FFH；給PCA捕捉模塊高字節賦初值
　　MOV PCA0CPL0, #0FFH；給PCA捕捉模塊低字節賦初值
　　MOV PCA0MD, #08H；選擇PCA的時鐘源為系統時鐘，禁止CF中斷
　　MOV PCA0CPM0, #42H；選擇8位脈寬調制輸出方式，并啟動開始
　　MOV PCA0CN, #40H；允許PCA工作
　　MOV IE, #080H；CPU開中斷
　　MOV EIE2, #1；T3開中斷
　　MOV TMR3CN, #00000110B；啟動T3工作，T3使用系統時鐘源
　　SJMP ＄
INTERT33:
　　MOV A, TMR3CN；清除T3的標志位TF3
　　ANL A, #7FH
　　MOV TMR3CN, A
　　DEC PCA0CPH0；占空比的改變
　　RETI

　　根據系統設計需要，通過修改PCA0CPH0可以得到不同占空比的PWM信號。

　　本控制系統采用C8051F005 單片機的PCA由軟件實現8位分辨率的PWM輸出。PWM信號通過CEXn線由功能選擇開關連到MCU的端口I/O引腳輸出，PWM輸出信號通過驅動電路可驅動比例電磁鐵。模塊的捕捉/比較寄存器PCA0CPLn和PCA0CPHn中存放PWM輸出信號占空比高電平時間值。如果需要改變占空比，可在運行中改變PCA0CPHn的值，比例電磁鐵的推桿位移與PCA0CPHn的值成比例。

　　在驅動電路中需要將PWM輸出的電壓信號轉換為比例電磁鐵的控制電流信號，而且要保證較好的比例特性關系。利用場效應管的轉移特性[4]，當場效應管的漏源極之間的電壓VDS保持不變時，漏極電流ID與柵源之間電壓VGS的關系稱為“轉移特性”，其表達式為：

　　本控制電路采用了大功率場效應晶體管IRL3803，其電流輸出足夠驅動比例電磁鐵的動作。IRL3803的漏極電流ID和柵源電壓VGS具有很好的線性關系，將柵極與C8051F005單片機的P0.0口（通過軟件編程PCA選擇的PWM信號輸出引腳），將IRL3803的漏極與比例電磁鐵相連。本電路中，比例電磁鐵是GP80，其額定吸力是120 N，行程為8 mm，額定電壓為24 V。

　　在進行控制時，通過改變輸入到比例電磁鐵開關電信號“占空比”來實現控制電流的大小。占空比越大，通過電磁鐵線圈的控制電流越大，控制輸出的位移也越大。

　　比例電磁鐵驅動電路如圖1所示。在驅動電路中，R1是限流電阻，使IRL3803管導通；D1是導向二極管，給IRL3803管提供正確的電壓極性；二極管D2起保護作用，避免過壓時損壞比例電磁鐵。比例電磁鐵由24 V電壓直接供電。

圖1 比例電磁鐵驅動電路

　　結語

　　C8051F005單片機的集成度高，外圍電路少，其高速執行指令的特性能精確控制比例電磁鐵；C8051F005內核與普通51系列兼容，且指令簡單易學，可縮短系統開發周期。比例電磁鐵作為電—機械轉換器件，已經得到廣泛的應用。基于C8051F005單片機的比例電磁鐵控制系統能達到精度高、穩定性好的要求，硬件電路簡單、工作可靠。在應用系統中，根據需要直接由單片機的I/O口輸出固定占空比或可變占空比PWM信號，配以一定的控制算法，軟件編程清晰且容易實現，具有很好的推廣價值。