【正文】 * * 名稱 : delay() * 功能 : 延時 ,延時時間大概為 140US。 sbit m2=P1^1。 //TLC549 輸入端 sbit AD_Out1 = P2^6。 最新版本加入了軟據(jù)濾波功能，軟件濾波在實(shí)際工作中的 AD 采集是非常重要的。同時還要感謝黑龍江工程學(xué)院對四年來對我栽培。在此懇請各位老師給予批評和指正，以求在今后的工作學(xué)習(xí)中能有進(jìn)一步的提高。 如何采用更加先進(jìn)的控制策略，增強(qiáng)對 EPS 系統(tǒng)控制的效果，以及對 EPS 數(shù)學(xué)模型的建立和助力特性曲線的建立。 總結(jié)以上的工作，有以下幾點(diǎn)展望： （ 1） 電控單元的進(jìn)一步設(shè)計和開發(fā)。 （ 2）以 STC89C52 為核心設(shè)計了電控單元，其中主要有電機(jī)驅(qū)動電路，信號采集電路，單片機(jī)最小電 路，利用 變頻 調(diào)制的方法對直流電機(jī)的電流大小進(jìn)行控制，利用H 橋?qū)崿F(xiàn)對電機(jī)正反轉(zhuǎn)的控制。 如果 不能 滿足要求就要找到原因并進(jìn)行解決 ，比如 在制作電路板時 出現(xiàn)的焊接失誤， 比如程序本身編寫的問題 導(dǎo)致 的電機(jī)不能按要求運(yùn)轉(zhuǎn) 。啟動軟件之后 的界面如圖 所示： 圖 程序下載器界面 首先，要選擇要下載程序的單片機(jī)的型號；然后，點(diǎn)擊的程序在步驟 2 中的“ OpenFile/打開文件”按鈕打開 程序所在文件夾找到 hex 后綴 的程序文件，如圖 所示 ： 30 圖 hex 后綴的程序文件 將程序打開之后軟件右上部分的程序文件出現(xiàn)變化即表明程序已經(jīng)被軟件打開，如圖 所示； 圖 程序文件窗口 在此之后還要選擇步驟 3 中的串行接口（ Select COM Port)， 串行接口要先把下載線連接好后在“計算機(jī)管理”菜單中查詢即可，步驟 4 默認(rèn)即可；最后， 我們就可以把代碼顯示區(qū)域中的代碼通過下載到 STC89C52單片機(jī)中 ， 點(diǎn)擊步驟 5中的 “ Download/下載 ” 按鈕 即可 ， 不過 由于設(shè)備的連接問題，可 能需要多次下載才能成功將程序 載 入單片機(jī)中。 電機(jī)助力子程序框圖如圖 ： 圖 電機(jī)助力子程序框 圖 初始化 電機(jī)順時針旋轉(zhuǎn) 電機(jī)逆時針旋轉(zhuǎn) 電機(jī)轉(zhuǎn)速改變 開始 結(jié)束 數(shù)據(jù)采集 單片機(jī)處理傳感器信號 28 系統(tǒng)主程序 前面已經(jīng) 主要 介紹 了 數(shù)字濾波程序、 A/D 數(shù)據(jù)采集模塊和電機(jī)助力子程序 ， 將數(shù)據(jù)采集 子 程序和電機(jī)助力子程序 組 和在一起 ，根據(jù) L298 的邏輯功能實(shí)現(xiàn)對電機(jī)旋轉(zhuǎn)方向起到作用的單片機(jī)引腳進(jìn)行相應(yīng)的控制，并通過傳感器信號的變化實(shí)現(xiàn)對電機(jī)轉(zhuǎn)速進(jìn)行 調(diào)頻 控制 。10mA； 27 總峰值輸入電流 (所有輸入端 )： 177。本設(shè)計采用的是 TCL549 模 /數(shù) 轉(zhuǎn)換器芯片 ， TLC549 是美國德州儀器公司生產(chǎn)的 8 位串行 A/D 轉(zhuǎn)換器芯片，可與通用 微處理器、控制器通過 CLK、 CS、 DATA OUT 三條口線進(jìn)行串行接口。 （ 3）在設(shè)計和調(diào)試數(shù)字濾波器的過程中，可以根據(jù)不同的干擾情況，隨時修改濾波程序和濾波方法，具有很強(qiáng)的靈活性。在現(xiàn)在的工業(yè)控制中，除采用硬件濾波電路外，常常還采用數(shù)字濾波技術(shù)，以 提高有用信號在采樣值中所占的比例，減少乃至消除各種干擾及噪音，以保證系統(tǒng)工作的可靠性。 C51 編譯器把 MCS51 單片機(jī)的常用的特殊功能寄存器和特殊位進(jìn)行了定義，放在一 個 “”或 “”的頭文件中。 CX51 編譯器適用于新的 PHILIPS 8051MX 結(jié)構(gòu)。從不同的芯片廠家提供了 400 多種芯片。 C 語言可以像匯編語言一樣對 位 、 字節(jié) 和 地址 進(jìn)行操作，而這三者是計算 機(jī)最基本的工作單元。 C 語言具有較好的可移植性，并具備很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力，因此適于編寫系統(tǒng)軟件， 三維 ， 二維 圖形和動畫。而且計算功能、 邏輯 判斷 功能也比較強(qiáng)大，可以實(shí)現(xiàn)決策目的的游戲。這種結(jié)構(gòu)化方式可使程序?qū)哟吻逦?，便于使用、維護(hù)以及調(diào)試。它把 高級語言 的基本結(jié)構(gòu)和語句與低級語言的實(shí)用性結(jié)合起來。 （ 1） C 語言 C 語言 是一種成功的系統(tǒng)描述語言，用 C 語言開發(fā)的 UNIX 操作系統(tǒng) 就是一個成功的范例 。 系統(tǒng)軟件應(yīng)能夠根據(jù)采集當(dāng)前的狀態(tài)比如轉(zhuǎn)矩和車速等信號確定應(yīng)提供給電動機(jī)的目標(biāo)電流，從而達(dá)到控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，進(jìn)而對助力大小進(jìn)行控制。 三 類助力特性均可分為 三 種助力區(qū) ： 無助力區(qū)(0 ≤ T ≤ Td0 )， 當(dāng)轉(zhuǎn)向盤輸入扭矩小于 Td0 時 ， 不提供助力 ； 助力變化區(qū) ( Td0 T ≤ Tdmax )，當(dāng)轉(zhuǎn)向盤輸入扭矩介于 Td0 與 Tdmax 之間時 ， 助力電機(jī)依據(jù)助力特性曲線提供實(shí)時助力 ； 23 最大助力區(qū) ( T Tdmax )， 當(dāng)轉(zhuǎn)向盤輸入扭矩大于 Tdmax 時 ， 在一定車速下 , 助力扭矩達(dá)到最大值并保持 。 助力特性曲線的 選擇 EPS 的助力特性不干隨著轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)矩的變化而變化，而且隨著車速的的變化而變化，因此可以較好的協(xié)調(diào)轉(zhuǎn)向輕便性與路感的關(guān)系。低速型在 EPS 的初期階段用得比較多，其優(yōu)點(diǎn)是算法簡單，對控制系統(tǒng)的硬件要求相對比較低。汽車高速行駛時，由于路面偶然因素的干擾引起的側(cè)向加速 度較大，傳到方向盤的力矩比低速行駛時要大，為了抑制這種橫擺振動，必須采用阻尼控制；此外，轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)向后回到中間位置時，由于電動機(jī)的慣性存在，在不加其他控制情況下，助力系統(tǒng)的慣性比機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的慣性大，轉(zhuǎn)向回正時不容易收斂，此時，也需采用阻尼控制。因此，為了能使汽車穩(wěn)定并準(zhǔn)確的回正，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)在助力控制的基礎(chǔ)上必須進(jìn)行有效的回正控制。 回正控制 回正就是轉(zhuǎn)向盤轉(zhuǎn)過一定角度后，撤去操縱力，車輪回到中間位置的過程。 （ 2）有較靈敏的響應(yīng)速度。如此看來上述的兩個要求是矛盾的。轉(zhuǎn)向系對車輛的影響決定著汽車駕駛的輕便性、穩(wěn)定性和駕駛的安全性。是一種專用的電機(jī)驅(qū)動器，內(nèi)含二個 H 橋的高壓大電流雙全橋式驅(qū)動器，可驅(qū)動 46V、 2A 以下的電機(jī)。 其特點(diǎn)： 效率高，調(diào)速過程中沒有附加損耗；調(diào)速范圍大， 精度高 。 X=不管是高電平還是低電平 。高阻態(tài)能使電流降到足夠低。前者的作用是將外設(shè)送來的數(shù)據(jù)暫時存放，以便處理器將它取走；后者的作用是用來暫時存放處理器送往外設(shè)的數(shù)據(jù)。常規(guī)緩沖器總是將值直接輸出，用在推進(jìn)電流到高一級的電路系統(tǒng)。L298 內(nèi)部包含 4 通道邏輯驅(qū)動電路。 78 系列的穩(wěn)壓集成塊的極限輸入電壓是 36V，最低輸入電壓為輸出電壓的 34V以上。 本設(shè)計采用的是 外部 RST 引腳復(fù)位 這種復(fù)位方式，在 RST 引腳上連接了一個復(fù)位按鍵，因?yàn)檫@種復(fù)位方式比較簡單，而且可以達(dá)到設(shè) 計要求，故而采用這種復(fù)位方式。進(jìn)入掉電模式時，上電復(fù)位 /掉電復(fù)位功能關(guān)閉?，F(xiàn) STC 新推出的增強(qiáng)型 8051 根據(jù)用戶要求增加了ISP_CONTR 特殊功能寄存器，實(shí)現(xiàn)了此功能。 時鐘電路如 圖 所示 ： STC89C52RC 車速信號 轉(zhuǎn)矩信號 信號處理電路 時鐘電路 電機(jī)驅(qū)動電路 電源模塊 信號處理電路 復(fù)位電路 助力電機(jī) 14 圖 時鐘電路 復(fù)位 STC89C52 系列單片機(jī)有 4 中復(fù)位方式：外部 RST 引腳復(fù)位，軟件復(fù)位，掉電復(fù)位 /上電復(fù)位。 本設(shè)計采用 33pF。因此控制器 ECU 是電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)研究的主要內(nèi)容之一，是控制策略實(shí)現(xiàn)的硬件基礎(chǔ)，控制器的硬件性能直接影響 EPS 的控制效果。 如 圖 是內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。 （ 11）共 3 個 16 位定時器 /計數(shù)器，其 中定時器 0 還可以當(dāng)成 2 個 8 位定時器使用。 表 STC89C51RC/RD+系列單片機(jī)選型一 覽 型號 STC89C52RC STC89LE53RC STC89C54RD+ 工作電壓（ V） ~ ~ ~ 最高時鐘頻率 Hz 5V 0~80M — 0~80M 3V — 0~80M — Flash 程序存儲器（字節(jié)） 8K 13K 16K SRAM 字節(jié) 512 512 1280 定時器 3 3 3 UART 串口 1 個 1 個 1 個 DPTR 2 2 2 EEP ROM（字節(jié)） 4K 4K 45K 看門狗 有 有 有 A/D — — — 中斷源 8 8 8 中優(yōu)先級 4 4 4 I/O 35/39 35/39 35/39 支持掉電喚醒外部中斷 4 個 4 個 4 個 11 內(nèi)置復(fù)位 有 有 有 （ 7） ISP（在系統(tǒng)可編程） /IAP（在應(yīng)用可編程），無需專用編程器，無需專用仿真器可通過串口（ RxD/,TxD/）直接下載用戶程序，數(shù)秒即可完成一片 。 （ 3）工作頻率范圍： 0~40MHz 相當(dāng)于普通 8051 的 0~80MHz，實(shí)際工作頻率可達(dá) 48MHz。 STC89C51 系列單片機(jī)選型如表 。電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)主要是實(shí)現(xiàn)電樞電壓的控制，因此也屬于電動機(jī)復(fù)雜控制的范疇。簡單控制是指對電動機(jī)進(jìn)行起動、制動、正反轉(zhuǎn)控制和順序控制。 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的開發(fā)過程中，電子控制單元的設(shè)計是關(guān)鍵的一部分，其中處理器的選用也是非常關(guān)鍵的，性能優(yōu)良的處理器一定程度上為電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)取得良好的助力效果奠定了基礎(chǔ)。 9 圖 電位器實(shí)物圖 車速傳感器 車速信號也是系統(tǒng)控制重要依據(jù)之一，一方面它與轉(zhuǎn)矩信號結(jié)合用以確定系統(tǒng)控制的目標(biāo)電流，一方面用于保證系統(tǒng)的安全性和可靠性，即當(dāng)車速超出系統(tǒng)設(shè)定的助力范圍時，系統(tǒng)將停止助力，改為手動操作。接觸式轉(zhuǎn)矩傳感器一般結(jié)構(gòu)簡單，價格合適，目前的應(yīng)用也較為廣泛。 該類型的傳感器都屬于接觸式，其缺點(diǎn)就是存在磨損，降低了其性能 。 圖 微型電機(jī)實(shí)物圖 轉(zhuǎn)矩傳感器 EPS 傳感器的作用是探測駕駛員轉(zhuǎn)向時方向盤產(chǎn)生的扭矩或轉(zhuǎn)角的大小和方向，然后將其轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的電壓信號傳送給控制器 ECU， ECU 根據(jù)這個信號連同車速信號產(chǎn)生相應(yīng)的助力，協(xié)助駕駛員轉(zhuǎn)向。 直流發(fā)電機(jī)工作原理 :直流發(fā)電機(jī)的工作原理就是把電樞線圈中感應(yīng)的交變電動勢，靠換向器配合電刷的換向作用，使之從電刷端引出時變?yōu)橹绷麟妱觿莸脑怼? 一般采用無刷或有刷永磁式直流電動機(jī)。 （ 3） 齒條助力式轉(zhuǎn)向器 助力單元安裝在轉(zhuǎn)向齒輪的齒條處。 （ 1） 轉(zhuǎn)向柱助力式轉(zhuǎn)向器 助 力單元、控制器以及傳感器等部件都安裝在轉(zhuǎn)向柱處。 （ 3） 助力電機(jī)可以由蓄電池直接供電，電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)可以在發(fā)動機(jī) 不運(yùn)轉(zhuǎn)時進(jìn)行工作，同時也提高了汽車的安全性能。 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)特點(diǎn) 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的機(jī)械式轉(zhuǎn)向系統(tǒng)增加了一系列傳感器，如車速傳感器、轉(zhuǎn)矩傳感器、助力電機(jī)和電控單元即 ECU 等部件，電動機(jī)通過減速機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)矩作用在轉(zhuǎn)向柱上，從而實(shí)現(xiàn)對轉(zhuǎn)向系統(tǒng)提供助力。雖然由于轉(zhuǎn)閥利用扭桿彈簧來使閥回位，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜， 特別是對扭桿的材質(zhì)和熱處理工藝要求較高，但是其性能相對于滑閥有很大改進(jìn)，而且在齒輪齒條式轉(zhuǎn)向器中布置轉(zhuǎn)閥比較容易。開始 HPS 的控制閥采用滑閥式，即控制閥以軸向一定來控制油路。 EPS 的主要組成有扭矩傳感器、車速傳感器、助力電機(jī)和電控單元。 （ 3） 將軟件和硬件進(jìn)行連接并進(jìn)行測試，檢查出現(xiàn)故障部分并思考出現(xiàn)故障的原 5 因，再就相關(guān)知識努力將故障排除。 （ 3） 采用模塊化設(shè)計的方法編寫相應(yīng)控制軟件。而一個擁有性能可靠的控制系統(tǒng)則能使 EPS 實(shí)現(xiàn)以上效果，EPS 具有節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，是未來轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的主流發(fā)展，是研究的重點(diǎn)項(xiàng)目。國外的許多廠家除了申請必要的國際專利外，還中國境內(nèi)申請了一些 EPS 專利。 意義：隨著時代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，人們對交通工具的環(huán)保，節(jié)能低耗，對生活的舒適性的要求也越來越高。使我國的汽車在環(huán)保節(jié)能舒適等等方面趕上國際先進(jìn)水平。 電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是當(dāng)前汽車技術(shù)發(fā)展的前沿技術(shù)之一，有利于汽車在不同的車況下獲得不同的助力效果，提高轉(zhuǎn)向時的操縱穩(wěn)定性和路感。 汽車轉(zhuǎn)向技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入了電動助力時代 ， 隨著傳感器、控制方式助力電動機(jī)等關(guān)鍵技術(shù)的不斷進(jìn)步， EPS 系統(tǒng)將愈加完善。 電動式 EPS 有許多優(yōu)點(diǎn)，它比液壓式動力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)更輕便、緊湊、可靠易于維護(hù)保養(yǎng)，同時也取消了油泵、控制閥、油罐、皮帶、皮帶輪、液壓軟管及密封件等液壓 3 裝置，如此諸如漏油的這種對清潔性造成影響的問題便消失了；能滿足汽車不同車速時的不同要求，如低速時的輕便性和高速時保持一定的路感以使駕駛員在不同狀況下操縱時獲得最佳的感受；在無需提供助力時不驅(qū)動電 機(jī)，這樣就減少了不必要的能源消耗，提高了經(jīng)濟(jì)性；對控制計算機(jī)編程，可提供不同程度的動力轉(zhuǎn)向，能兼顧低速時的轉(zhuǎn)向輕便性和高速時的操縱穩(wěn)定性，回正性好；它能與汽車上其他電氣設(shè)備相連接，有助于四輪轉(zhuǎn)向的實(shí)現(xiàn)，并能促進(jìn)懸架系統(tǒng)的發(fā)展。 20xx 年，昌河汽車廠開始將電動轉(zhuǎn)向器裝在北斗星高檔微型箱式車，揭開了我國汽車轉(zhuǎn)向器生產(chǎn)歷史上新的第一章， 20xx 年該車型已有 6 萬臺配裝電動轉(zhuǎn)向器，即電動轉(zhuǎn)向車己占該車型的60％了。然而 EPS 的發(fā)展前景的廣闊的 ，如今國內(nèi)有多所高等院校和科研單位正在進(jìn)行該