论C8051F005单片机的比例电磁铁控制技术

　　由PCA输出8位PWM信号（占空比可变）程序如下：

＄ include (c8051F005.inc)
　　ORG 0000H
　　LJMP MAIN
　　ORG 0073H；定时器3的中断入口
　　LJMP INTERT33
MAIN:
　　MOV WDTCN, #0DEH；禁止看门狗定时器
　　MOV WDTCN, #0ADH
　　MOV OSCICN, #84H；选择内部振荡器为12 MHz
　　MOV XBR0, #08H；选择CEX0引脚连到P0.0
　　MOV XBR2, #40H；允许功能选择开关
　　ORL PRT0CF, #00000001B；选择P0.0为推拉方式
　　MOV TMR3RLL, #0B0H；给定时器3低字节赋初值
　　MOV TMR3RLH, #0A0H；给定时器3高字节赋初值
　　MOV PCA0CPH0, #0FFH；给PCA捕捉模块高字节赋初值
　　MOV PCA0CPL0, #0FFH；给PCA捕捉模块低字节赋初值
　　MOV PCA0MD, #08H；选择PCA的时钟源为系统时钟，禁止CF中断
　　MOV PCA0CPM0, #42H；选择8位脉宽调制输出方式，并启动开始
　　MOV PCA0CN, #40H；允许PCA工作
　　MOV IE, #080H；CPU开中断
　　MOV EIE2, #1；T3开中断
　　MOV TMR3CN, #00000110B；启动T3工作，T3使用系统时钟源
　　SJMP ＄
INTERT33:
　　MOV A, TMR3CN；清除T3的标志位TF3
　　ANL A, #7FH
　　MOV TMR3CN, A
　　DEC PCA0CPH0；占空比的改变
　　RETI

　　根据系统设计需要，通过修改PCA0CPH0可以得到不同占空比的PWM信号。

　　本控制系统采用C8051F005 单片机的PCA由软件实现8位分辨率的PWM输出。PWM信号通过CEXn线由功能选择开关连到MCU的端口I/O引脚输出，PWM输出信号通过驱动电路可驱动比例电磁铁。模块的捕捉/比较寄存器PCA0CPLn和PCA0CPHn中存放PWM输出信号占空比高电平时间值。如果需要改变占空比，可在运行中改变PCA0CPHn的值，比例电磁铁的推杆位移与PCA0CPHn的值成比例。

　　在驱动电路中需要将PWM输出的电压信号转换为比例电磁铁的控制电流信号，而且要保证较好的比例特性关系。利用场效应管的转移特性[4]，当场效应管的漏源极之间的电压VDS保持不变时，漏极电流ID与栅源之间电压VGS的关系称为“转移特性”，其表达式为：

　　本控制电路采用了大功率场效应晶体管IRL3803，其电流输出足够驱动比例电磁铁的动作。IRL3803的漏极电流ID和栅源电压VGS具有很好的线性关系，将栅极与C8051F005单片机的P0.0口（通过软件编程PCA选择的PWM信号输出引脚），将IRL3803的漏极与比例电磁铁相连。本电路中，比例电磁铁是GP80，其额定吸力是120 N，行程为8 mm，额定电压为24 V。

　　在进行控制时，通过改变输入到比例电磁铁开关电信号“占空比”来实现控制电流的大小。占空比越大，通过电磁铁线圈的控制电流越大，控制输出的位移也越大。

　　比例电磁铁驱动电路如图1所示。在驱动电路中，R1是限流电阻，使IRL3803管导通；D1是导向二极管，给IRL3803管提供正确的电压极性；二极管D2起保护作用，避免过压时损坏比例电磁铁。比例电磁铁由24 V电压直接供电。

图1 比例电磁铁驱动电路

　　结语

　　C8051F005单片机的集成度高，外围电路少，其高速执行指令的特性能精确控制比例电磁铁；C8051F005内核与普通51系列兼容，且指令简单易学，可缩短系统开发周期。比例电磁铁作为电—机械转换器件，已经得到广泛的应用。基于C8051F005单片机的比例电磁铁控制系统能达到精度高、稳定性好的要求，硬件电路简单、工作可靠。在应用系统中，根据需要直接由单片机的I/O口输出固定占空比或可变占空比PWM信号，配以一定的控制算法，软件编程清晰且容易实现，具有很好的推广价值。