文档介绍：基于 Intel80C196 的通用伺服控制系统
作者:湘潭湖南工程学院(411101)唐勇奇赵葵银伍萍辉来源:《电子技术应用》
摘要:介绍一种以 80C196KC 和 80C196MC 双单片机的控制核心的通用伺服控制
系统。该系统在同一硬件平台上通过改变软件的运行方式和控制算法,可实现对感
应异步电机、永磁同步电机和直流伺服电机等三种不同电机的伺服控制。
关键词:通用伺服控制系统 INTEL80C196 控制方式
随着电力电子技术、微电子技术及自控理论的发展,交直流电机调速系统获得了迅猛的发展;计算
机技术的应用,使控制系统从模拟控制向数字控制、从硬件控制向软件控制方向发燕尾服;数字化的处
理方法,使得象矢量控制、智能控制等新的控制理论得以实现,控制方式更加灵活。通用伺服控制系统
就是充分利用了软件控制的灵活性,在一套常规的交流数字伺服系统硬件平台上,通过改变软件的运行
方式,可以实现对交流异步电机、永磁同步电机和直流伺服电机的三位一体化控制。
1 系统的硬件组成
伺服控制系统采用两片 80C196 作为控制核心,智能功
能模块 IPM 作逆变器,见图 1。系统硬件电路主要分以下三
部分:主电路、控制电路、驱动及隔离接口电路。各部分主
要部件及功能介绍如下。
主电路智能功率模块 IPM
逆变器使用三菱公司的 PM59RSA120 功率模块,其内部有 7 只 IGBT,除用于三相桥臂外,另外一
只可用做泵升电压的旁路开关。IPM 内部集成有各路 IGBT 的驱动电路及异常
情况检测电路,如过压、过流、过温等。当检测信号之一不正常时,其 F0 输
出端变这低电平,送到 80C196MC 的 EXTINT 端,发出相应故障信号。
逆变器输出端负载为交流或直
流电机时,其接法也不相同,见图

同步电机时,由六个 IGBT 组成三
相桥式逆变电路,实现对电机的变
频调速控制如图 2(a);控制对象
为直流伺服电机时,只有四个
IGBT 组成 H 型脉宽调制电路,如图 2(b),实现脉宽调速
控制。
控制电路硬件
高性能的伺服控制系统通常具有位置反馈、速度反馈、电流反馈三闭环结构。为实现系统的上述全
数字化控制结构,控制线路采用 2 片 16 位单片机作为控制核心(见图 1)。其中 1#单片机型号为
Intel80C196KC,它主要完成以下工作:接受串行口输入的控制信号和光电编码器的电机位置信号;完成
位置环的智能控制算法,得以速度给定信号;把速度给定信号通过双口 RAM 并行通讯送到 2#单片机;
接受键盘输入信号并进行相应处理;输出系统显
示信号至显示器;完成系统的故障检测。
2#单片机型号为 Intel80C196MC。2#单片机选用该型号主要是考虑其输出信号将控制逆变器,而
Intel80C196MC 是一种专门为电机控制设计的单片机。其内部有一个自然数 WG 的 PWM 驱动信号发生
器,占用 CPU 时间非常短,由 P6 口直接输出 6 路 SPWM 信号,或 4 路 PWM 信号,用于 IPM 的驱动,
每个引脚驱动电流可达 20mA,驱动频率也很高,死区时间可由程序设置,以防同一桥