【正文】 ic brake control method in practice it is very worthy of study. This paper describes an approach based on MCU AT89S52 can be achieved on thyristor digital control, so as to achieve the industrial electromagic brake digital control. Detailed description of the industrial electromagic brake control theory, signal section describes the power supply circuit design, zerocrossing detection circuit design, thyristor trigger circuit design and highlights the MCU control circuit design and preparation procedures. Using MOC3041 opto isolator as triggering the thyristor thyristor control achieved using MAX813L and Atmega8 microcontroller monitoring device as a realtime monitor the operation of the microcontroller, once a problem occurs during chip operation, monitoring device immediately to the police, and microcontroller reset operation。文中 詳細(xì)地 介紹 了工業(yè)電磁制動(dòng)器的控制原理， 設(shè)計(jì)了電磁制動(dòng)器控制器的電源電路、過(guò)零檢測(cè)電路和晶閘管觸發(fā)電路， 重點(diǎn) 進(jìn)行 了 單片機(jī)控制電路的設(shè)計(jì)與程序的編寫(xiě)。 指導(dǎo)教師：盧志剛 職稱(chēng)：教授 20xx 年 12 月 25 日 系級(jí)教學(xué)單位審批： 20xx 年 1 月 10 日 摘 要 I 摘 要 工業(yè) 電磁制動(dòng)器是一種將主動(dòng)側(cè)扭力傳達(dá)給被動(dòng)側(cè)的連接器 ， 可以據(jù)需要自由的結(jié)合 ， 切離或制動(dòng) ， 因使用電磁力來(lái)啟動(dòng) ， 稱(chēng)之電磁制動(dòng)器 。 題目類(lèi)型 （ √ ） （ ） 題目來(lái)源 科研 課題 （ ） 生產(chǎn)實(shí)際 （ ） 自選 題目 （ √ ） 主 要 內(nèi) 容 1. 了解電磁制動(dòng)器的相關(guān)應(yīng)用背景及意義； 2. 學(xué)習(xí)掌握電磁制動(dòng)器控制系統(tǒng)的工作原理； 3. 在工程實(shí)際基礎(chǔ)上研究設(shè)計(jì)電磁制動(dòng)器控制系統(tǒng)； 4. 通過(guò) Multisim 軟件對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行仿真分析，驗(yàn)證可行性。 （ ）； （ ）； （ ）。 周 次 1— 4 周 5— 8 周 9— 12 周 13— 16 周 17— 18 周 應(yīng) 完 成 的 內(nèi) 容 相關(guān)文獻(xiàn)及基礎(chǔ) 書(shū) 籍 的 查閱，了解課題的意義和研究現(xiàn)狀； 學(xué)習(xí)掌握電磁制動(dòng)器的控制原理及相關(guān)電路； 研究設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，利用Multisim 仿真分析 ； 對(duì)所搭建的的仿真模型進(jìn)行調(diào)試和結(jié)果分析； 整理論文思路和仿真結(jié)果，總結(jié)結(jié)論并撰寫(xiě)論文，準(zhǔn)備答辯。 本文 設(shè)計(jì) 了一種基于 AT89S52 單片機(jī)的 工業(yè)電磁制動(dòng)器的控制方法，實(shí)現(xiàn)了工業(yè)電磁制動(dòng)器的數(shù)字化控制。 mechanical work: lathes, milling machines, automatic CNC bed, special etc.。 using LCM12864 interactive interface as part of the display, realtime display system status, the interface is clear and intuitive, userfriendly operation. Keywords Microcontroller。具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡(jiǎn)單，響應(yīng)靈敏，壽命長(zhǎng)久，使用可靠 ， 易 于實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制等優(yōu)點(diǎn) 。 而隨著科技的發(fā)展和工業(yè)自動(dòng)化程度的不斷提高，運(yùn)輸散裝物料的火車(chē)的卸載不再是過(guò)去人工一鍬一鍬地將散裝 物料 從車(chē)廂里卸下，而是由專(zhuān)用的翻車(chē)機(jī)對(duì)車(chē)廂里的散裝物料進(jìn)行翻卸， 因而對(duì)翻車(chē)機(jī)系統(tǒng)的穩(wěn)定性越來(lái)越高。液壓制動(dòng)器存在制動(dòng)器打開(kāi)動(dòng)作緩慢、液壓包漏油，液壓系統(tǒng)溫升較大等問(wèn)題，影響著作業(yè)效率的進(jìn)一步提升和設(shè)備完好率。制動(dòng)器控制器的工作過(guò)程分為兩個(gè)階段：吸合階段和吸持階段。另外，制動(dòng)器工作現(xiàn)場(chǎng)可能工況條件很差，其供電電源可能會(huì)有較大的電壓波動(dòng)、電流諧波等電能質(zhì)量問(wèn)題。 制動(dòng)器在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用于起重機(jī)械，礦山機(jī)械、港口設(shè)備、建筑機(jī)械及各種自動(dòng)化設(shè)備中，是大型可移動(dòng)設(shè)備不可缺少的組成部分。其中一些電磁制動(dòng)勵(lì)磁線(xiàn)圈工作在不變的電壓下。這無(wú)疑給用戶(hù)增加了麻煩，更主要的是易拉長(zhǎng)電弧和引起較大的觸點(diǎn)燒損，即使切斷較小的電流，也往往要有較大的觸點(diǎn)，要求動(dòng)、靜觸點(diǎn)有較大的距離。 2 利用運(yùn)算放大器、三極管、邏輯門(mén)電路等數(shù)字、模擬器件組成的硬件電路作為控制電路，主回路由整流二極管、晶閘管、續(xù)流二極管組成。保護(hù)、監(jiān)測(cè)和控制逐步達(dá)到自動(dòng)化，對(duì)于工業(yè)電磁制動(dòng)器的安全、穩(wěn)定運(yùn)行是十分重要的，且其重要性和作用正逐漸增大。 2 闡述了 “電力公害 ”的產(chǎn)生原因以及 常用的抑制方法。 4 介紹了電路仿真軟件 Multisim，并用 Multisim 進(jìn)行了主控電路的仿真，通過(guò)反復(fù)調(diào)節(jié)電路參數(shù)得到了 理想的 仿真數(shù)據(jù) 及其圖像。為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運(yùn)行，系統(tǒng)的電源要求用市電即220V 交流電，其電源質(zhì)量一定要符合工業(yè)要求。 工業(yè)電磁制動(dòng)器控制方案的 選擇 工業(yè)電磁制動(dòng)器的控制規(guī)律是 高電壓或大電流啟動(dòng)，低電壓或小電流維持。 1 采用模擬器件組成控制電路 模擬電路具有抗干擾能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)， 在可編程數(shù)字器件廣泛應(yīng)用之前都是應(yīng)用模擬器件搭建控制電路， 但其缺點(diǎn)是 電路復(fù)雜， 修改參數(shù)困難，開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，控制精度不高、易受溫度漂移的影響。晶閘管的移相觸發(fā)方式具有調(diào)節(jié)周期短，調(diào)節(jié)分辨率高的特點(diǎn)。晶閘管是一種大功率的半導(dǎo)體器件，具有弱電控制，強(qiáng)電輸出的特點(diǎn)，只需要很小的功率，就可以控制較大的電流。 因此決定采用 MOC3041 作為觸發(fā)器件。在阻斷的狀態(tài)下，晶閘管的 PN 結(jié)相當(dāng)于一個(gè)電容，如果突然收到正向電壓，充電電流 流過(guò)門(mén)極第 2 章 系統(tǒng)方案的選擇與論證 7 PN 結(jié)時(shí)，起到了觸發(fā)電流的作用。結(jié)溫上升時(shí) ， dtdv 下降，在極端的工作條件下， dtdv =。使用 脈沖變壓器，可以把脈沖電壓升高或降低，改變脈沖的極性以及使阻抗匹配。 脈沖變壓器在傳送脈沖信號(hào)時(shí)，脈沖波形不應(yīng)發(fā)生畸變，因此對(duì)于傳送一定寬度矩形脈沖的脈沖變壓器，在矩形脈沖電壓作用期間，鐵心不能飽和。鐵心中的磁感應(yīng)強(qiáng)度變化量為 cB? = mB rB 因此 脈沖變壓器工作期間，其鐵心中磁 感應(yīng)強(qiáng)度變化范圍較窄，鐵心利用率不高。對(duì)于感性負(fù)載，觸發(fā)脈沖寬度還應(yīng)加大，否則在脈沖終止時(shí)，主回路電流還未上升到晶閘管的維持電流以上，則晶閘管又重新關(guān)斷，故脈沖寬度不應(yīng)小于 100us，一般用 1ms。整流器等電力電子裝置往往使網(wǎng)側(cè)電流滯后于網(wǎng)側(cè)電壓，造成電力電子裝置功率因數(shù)降低，使電網(wǎng)無(wú)功功率增加，給電網(wǎng)帶來(lái)額外的負(fù)擔(dān)，并影響供電質(zhì) 量。 3 功率因數(shù)公害： 按照定義，功率因數(shù)是變流裝置電網(wǎng)側(cè)有功功率與視在功率之比。 諧波的產(chǎn)生 機(jī)理 在電力電子變換電路中存在著周期性非正弦電流，它使得供電系統(tǒng)中不僅有基波電流，而且還有大量諧波電流，在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，采用晶閘管作為控制電流的器件其產(chǎn)生的主要電力公 害就是諧波公害。在諧振頻率上電路的阻抗最小，而非諧振頻率上，阻抗增大。 L r5 次諧波濾波器 7 次諧波濾波器 11 次諧波濾波器 圖 22 LC 無(wú)源濾波器 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 10 2 靜止無(wú)功補(bǔ)償器 在網(wǎng)側(cè)設(shè)置無(wú)功補(bǔ)償裝置 (Static Var Compensator， SVC)用于 補(bǔ)償諧波造成 的無(wú)功功率，以提高功率因數(shù)。確定了所使用晶閘管的型號(hào)。 ⑵ 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 。 ⑹ 具有 1000 次擦寫(xiě)周期 。 ⑽ 8 個(gè)中斷源 。 在單片機(jī)的 VCC 與 GND 上加上一個(gè)濾波電容，這樣做的原因是為了最大限度減少電源對(duì)單片機(jī)的干擾。穩(wěn)壓芯片分為兩種類(lèi)型，一種為線(xiàn)性穩(wěn)壓，其優(yōu)點(diǎn)是穩(wěn)壓后的電源諧波少，價(jià)格低廉；缺點(diǎn)是壓差大，散熱大，能源利用率低。由于內(nèi)部電流的限制，以及過(guò)熱保護(hù)和安全工作區(qū)的保護(hù)，使它基本上不會(huì)損壞。 其原理圖如圖 32 所示， 第 1 引腳為輸入端，第 2 引腳為地，第 3 引腳為輸出端， 電容 C C4 為電解電容，容值較大 作用是濾波，利用電容的充放電效應(yīng)，使脈動(dòng)直流變成紋波不大的直流電。 電阻 R4 用來(lái)限制流過(guò)光電耦和器 U4 的電 流，防止 流過(guò) 光 電 耦合器U4 的電流 過(guò)大而 使光耦合器 燒毀。 MOC3041 是雙向晶閘管輸出型的光耦合器，用于觸發(fā)雙向晶閘管且不需要另外的觸發(fā)電源，使用雙向晶閘管的工作電源作為觸發(fā)電源。當(dāng)負(fù)載為感性負(fù)載時(shí)，由于電壓上升率 dtdv 較大時(shí)，就會(huì)造成 MOC3041 的輸出晶閘管誤導(dǎo)通。由于其先進(jìn)的指令集以及時(shí)鐘周期指令執(zhí)行時(shí)間， Atmeg8 的數(shù)據(jù)吞吐率高達(dá) 1MIPS/MHz，從而可以緩減系統(tǒng)在功耗和處理速度之間的矛盾。 ⑶ 1K 字節(jié) SRAM， 32 個(gè)通用 I/O 口線(xiàn)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 FLASH 存儲(chǔ)單元。 ⑺ 具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門(mén)狗定時(shí)器 。 圖 35 監(jiān)控與信號(hào)部分微處理器電路 Atmega8 的最小系統(tǒng)部分 和復(fù)位電路部分如圖 35 所示 ， Atmega8 為高電平復(fù)位方式，此復(fù)位電路設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了上電復(fù)位的機(jī)械式復(fù)位兩種復(fù)位模式。當(dāng)外來(lái)干擾導(dǎo)致數(shù)據(jù)總線(xiàn)、 I/O 總線(xiàn)或控制總線(xiàn)上的數(shù)字信號(hào)錯(cuò)亂時(shí)，將引發(fā)一系列的后果，特別是程序指針計(jì)數(shù)器 PC 值受干擾而改變時(shí)，將引起程序 “跑飛 ”，使系統(tǒng)出現(xiàn)死機(jī)或其他一些不可預(yù)知的情況。在 MAX813L中，可以利用 MR 接到看門(mén)狗定時(shí)器的輸出脈沖端來(lái)產(chǎn)生復(fù)位脈沖，因此只要將 MR 和 WDO 簡(jiǎn)單的接在一起即可。此功能可以 完成電源電壓監(jiān)測(cè)。單片機(jī)復(fù)位后從初始狀態(tài)開(kāi)始運(yùn)行，從而保證系統(tǒng)的可靠性，起到了看門(mén)狗的作用。 ⑵ 獨(dú)特 的單總線(xiàn)接口方式，它與微處理器連接時(shí)僅需要一條線(xiàn)即可實(shí)現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通信?！?。電源極性接反時(shí)，芯片不會(huì)因發(fā)熱而燒毀，但不能正常燕山大學(xué)本科生畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 18 工 作。各種信號(hào)的液晶通常按照顯示字符的行數(shù)或液晶點(diǎn)陣的行、列數(shù)來(lái)命名。 3腳為液晶的顯示對(duì)比度端口，可以懸空。 7 腳至 14 腳為 8 個(gè)數(shù)據(jù)端口。由于單片機(jī)的 I/O 資源有限，所以決定采用串行通信方式，即只需要 5 個(gè)引腳就可以完成 12864 液晶與單片機(jī)之間的通信。無(wú)線(xiàn)收發(fā)器包括：頻率發(fā)生器、增強(qiáng)型 SchockBurst 模式控制器、功率放大器、晶體振蕩器、調(diào)制器、解調(diào)器、輸出功率、頻道選擇和協(xié)議的設(shè)置可以通過(guò) SPI 接口進(jìn)行設(shè)置。 ⑷ 內(nèi)置硬件 CRC 檢錯(cuò)和點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)通信地址控制。 ⑻ 標(biāo)準(zhǔn) DIP 間距接口，便于嵌入式應(yīng)用 。推薦電壓 左右。與Atmega8 單片機(jī)連接時(shí)需要加 2K 的電阻用于限流。電路原理圖中的 C5 C5 C5 C5C5 C60 均為參考芯片手冊(cè)建議電路加入的濾波電容。它的全名是 “數(shù)據(jù)終端設(shè)備和數(shù)據(jù)通訊設(shè)燕山大學(xué)本科生畢 業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 22 備之間串行二進(jìn)制數(shù)據(jù)交換接口技術(shù)標(biāo)準(zhǔn) ”。 圖 312 上位機(jī)串口軟件界面 本章小結(jié) 本章 是本次畢業(yè)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)章節(jié)，是硬件部分的設(shè)計(jì)原理。匯編語(yǔ)言編譯效率高，但計(jì)算能力不強(qiáng)，較大規(guī)模的復(fù)雜程序設(shè)計(jì) 困難，且開(kāi)發(fā)周期長(zhǎng)，可讀性及維護(hù)性都比較差。 單片機(jī)編譯環(huán)境的介紹 在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中應(yīng)用到了 MOS51 系列的 At89S52 的單片機(jī)和 AV R系列的 Atmega8 單片機(jī)，因此它們有不同的編譯環(huán)境。 C51 工具包的整體結(jié)構(gòu)， uVision 與 Ishell 分別是 C51 for Windows 和 for Dos 的 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境 （ IDE） ，可以完成編輯、 編譯 、連接、調(diào)試、仿真等整個(gè)開(kāi)發(fā)流程。 ABS 文件由 OH51 轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的 Hex 文 件，以供調(diào)試器燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 24 dScope51 或 tScope51 使用進(jìn)行 源代碼 級(jí)調(diào)試，也可由 仿真器 使用直接對(duì) 目標(biāo)板 進(jìn)行調(diào)試，也 可以直接寫(xiě)入程序存貯器如 EPROM 中。功能合適、使用方便、技術(shù)支持好，它主要有以 下幾個(gè)特點(diǎn)： ⑴ ICCAVR 是一