【正文】 .............................................................................................. 31 主函數(shù) Main 模塊 .......................................................................................... 32 第四章 結(jié)論 ............................................................................................................................ 34 參 考 文 獻(xiàn) ............................................................................................................................ 36 附錄 1：設(shè)計(jì)源程序 ............................................................................................................... 37 附錄 2：電路原理圖 ............................................................................................................... 45 致謝 .......................................................................................................................................... 46 ………………………………………………………………………內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 第一章 緒論 連鑄結(jié)晶器的發(fā)展背景 回顧連續(xù)鑄鋼的發(fā)展歷史，連續(xù)澆鑄的生產(chǎn)方式首先是從有色金屬開(kāi)始的。H 1949 年容漢斯的合作者美國(guó)人艾爾文 與此同時(shí)，容漢斯振動(dòng)結(jié)晶器又被應(yīng)用于德國(guó)曼內(nèi)斯曼（ Mannesmann）公司胡金根廠（ Huckiugen）的一臺(tái)連續(xù)鑄鋼試驗(yàn)連鑄機(jī)。 本文主要研究 的內(nèi)容 及 目的 研究?jī)?nèi)容 本課題 主要 研究的是 基于單片機(jī)的結(jié)晶器液壓振動(dòng)波形發(fā)生器。 如 何控制結(jié)晶器 (Mould)按給定波形規(guī)律進(jìn)行振動(dòng)是連鑄生產(chǎn)過(guò)程的關(guān)鍵技術(shù)。因此結(jié)晶器應(yīng)具有良好的導(dǎo)熱性和剛性，不易變形，重 量要輕，以減小振動(dòng)時(shí)的慣性力；內(nèi)表面耐磨性要好，以提高使用壽命。這是為了保證鋼液在結(jié)晶器內(nèi)迅速凝固成一定厚度、一定強(qiáng)度的坯殼 ,防止鑄坯出結(jié)晶器后漏鋼。 此外 ,其要有足夠的硬度和耐磨性 ,尤其是要有較高的軟化溫度。從結(jié)構(gòu)來(lái)看，有管式結(jié)晶器和組合式結(jié)晶器。而當(dāng)結(jié)晶器向下運(yùn)動(dòng)時(shí) ,借助摩擦 ,在坯殼上施加一定的壓力 ,愈合結(jié)晶器上升時(shí)拉出的裂痕 ,要求向下運(yùn)動(dòng)的速度大于拉坯速度 ,形成負(fù)滑脫。 坯殼與結(jié)晶器內(nèi)壁之間的摩擦主要是液態(tài)摩擦 ,因此 ,在結(jié)晶器向上運(yùn)動(dòng)過(guò)程中坯殼所受到拉應(yīng)力大小隨坯殼與結(jié)晶器內(nèi)壁之間的相對(duì)速度的增加而增大。 結(jié)晶器振動(dòng)規(guī)律的發(fā)展 結(jié)晶器由靜止變?yōu)檎駝?dòng)，引起了連鑄工作者的廣泛關(guān)注和興趣，人們紛紛進(jìn)行試驗(yàn)研究工作 ，對(duì)粘結(jié)性漏鋼機(jī)理進(jìn)行了研究，發(fā)展了各種結(jié)晶器振動(dòng)規(guī)律。但這種波形的采用，使固定的結(jié)晶器變?yōu)檎駝?dòng)的結(jié)內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 晶器，使結(jié)晶器技術(shù)產(chǎn)生一個(gè)飛躍。正弦振動(dòng)目前仍被廣泛應(yīng)用。另外，由于結(jié)晶器的運(yùn)動(dòng)速度是按正弦規(guī)律變化的，其加速度必然按余弦規(guī)律變化，所以過(guò)度比較平穩(wěn)，沖擊較小。因此 ,可減小結(jié)晶器施加給鑄坯向上作用的摩擦力 ,作用在彎月面下坯殼的拉應(yīng)力減小 ,減少拉裂 。正滑動(dòng)時(shí)間長(zhǎng) ,可增加保護(hù)渣的消耗量 ,有利于結(jié)晶器的潤(rùn)滑。結(jié)晶器振動(dòng)裝置的振幅與頻率是互相關(guān)聯(lián)的，一般頻率越高，振幅越小。 ⑵ 波形偏斜率。 結(jié)晶器振動(dòng)機(jī)構(gòu) 結(jié)晶器按一定的運(yùn)動(dòng)軌跡振動(dòng)。其優(yōu)點(diǎn)是：結(jié)晶器振動(dòng)平穩(wěn)，無(wú)擺動(dòng)和卡阻現(xiàn)象，適合于高頻小振幅，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 通常，期望通過(guò)液壓振動(dòng)來(lái)改善鑄坯表面與結(jié)晶器銅壁間的接觸狀態(tài)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 與機(jī)械振動(dòng)相比 ,板坯連鑄機(jī)的液壓振動(dòng)裝置具有一系列優(yōu)點(diǎn) : 【 2】 ⑴ 振動(dòng)力由兩點(diǎn)傳入結(jié)晶器 ,傳力均勻 。 ⑸ 可改變振動(dòng)曲線 ,并可在線設(shè)定振動(dòng)波形等 ,增加了連鑄機(jī)可澆鋼種 。 結(jié)晶器液壓振動(dòng)波形發(fā)生器 可由單片機(jī)、虛擬儀器、 VB 等各種編程語(yǔ)言和可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)。 本設(shè)計(jì)主要用單片機(jī)構(gòu)成波形發(fā)生器，下面對(duì)幾種方案進(jìn)行比較和選擇。 外接鍵盤電路，可由鍵盤進(jìn)行波形選擇，設(shè)定波形頻率和振幅等參數(shù)。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 設(shè)計(jì)思路 本 設(shè)計(jì)以 89C51 單片機(jī)為核心，通過(guò)單 片機(jī)控制各種外圍芯片及電路。 總體設(shè)計(jì)框圖 高精度波形發(fā)生器分為上層應(yīng)用軟件和下層軟硬件兩大部分。 總體設(shè)計(jì) 方框圖 如下： 單 片 機(jī) 系 統(tǒng)D / A 轉(zhuǎn) 換波 形 輸 出與 上 位 機(jī) 通 訊接 口 M A X 2 3 2鍵 盤上 位 機(jī) 圖 總體設(shè)計(jì) 方框圖 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 硬件設(shè)計(jì) 總體電路設(shè)計(jì) 波形發(fā)生器的原理 是通過(guò) 89C51 單片機(jī) 執(zhí)行某一波形發(fā)生程序， 在其數(shù)據(jù)線上送出一系列按一定規(guī)律變化的數(shù)據(jù)信息，通過(guò) D/A 轉(zhuǎn)換器和運(yùn)算放大器轉(zhuǎn)化為電壓信號(hào)。 P0（分時(shí)復(fù)用）提供 16 位地址線。 0832 輸出波形信號(hào)時(shí)，其幅度是可調(diào)的。 AT89C51 單片機(jī)簡(jiǎn)介 AT89C51是美國(guó) ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能 CMOS8位單片機(jī) ，片內(nèi)含 4k bytes的可反復(fù)擦寫(xiě)的只讀程序存儲(chǔ)器（ PEROM）和 128bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器（ RAM），器件采用 ATMEL 公司的高密度，非易失性存儲(chǔ)技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 Flash 存儲(chǔ)單元 。掉電方式保存 RAM 中的內(nèi)容，但振蕩器停止工作并禁止其他所有部件工作直到下一個(gè)硬件復(fù)位。作為輸出口用時(shí)，每位能吸收電流的方式驅(qū)動(dòng) 8 個(gè) TTL 邏輯門電路，對(duì)端口寫(xiě)“ 1”可作為高阻抗輸入端用。 Flash 變成和程序校驗(yàn)期間， P1 口接收低 8 位地址。 P3 口： P3 口 是一組帶有內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， 對(duì)端口寫(xiě) “ 1”，通過(guò)內(nèi)部上拉電阻把端口拉到高電平，此時(shí)可作輸入口。 ALE/ PROG ： 當(dāng)訪問(wèn)外部程序存儲(chǔ)器或數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)， ALE（地址所存允許）輸出脈沖用于鎖存地址的低 8 位字節(jié)。 PSEN ： 程序存儲(chǔ)允許（ PSEN ）輸出是外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)，當(dāng) AT89C51由外部程序存儲(chǔ)器取命令（或數(shù)據(jù)）時(shí)，每個(gè)機(jī)器周期兩次 PSEN 有效，即輸出兩個(gè)脈沖。 如 EA 端為高電平（接 VCC 端）， CPU 則執(zhí)行內(nèi)部程序存儲(chǔ)器中的指令。 時(shí)鐘振蕩器： AT89C51 中有一個(gè)用于構(gòu)成內(nèi)部振蕩器的高增益反相放大器，引腳 XTAL1 和XTAL2 分別是該放大器的輸入端和輸出端。 行列式鍵盤比獨(dú)立式鍵盤復(fù)雜，但其與單片機(jī)的接口同樣可以用查詢以及中斷的方式實(shí)現(xiàn)連接。 （ 2） 接口電平 由于單片機(jī)的接口電平與 74 系列邏輯電路的電平 均為 TTL 電平，因此應(yīng)用 DAC 芯片時(shí)，應(yīng)選用 TTL 接口電平的芯片。 2. DAC0832 結(jié)構(gòu)及原理 DAC0832 數(shù)模轉(zhuǎn)換器的內(nèi)部，具有兩級(jí)輸入數(shù)據(jù)緩沖器和一個(gè) R2R T 型電阻網(wǎng)絡(luò)，其電路原理框圖如圖 所示。能否進(jìn)行 D/A 轉(zhuǎn)換，除了取決于 1LE 外，還依賴于 2LE 。 3. DAC0832 的引腳 功能 D/A 轉(zhuǎn)化電路是一個(gè) R— 2R T 型電阻網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn) 8 位數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換，對(duì)各引腳信號(hào)說(shuō)明 如圖 ： 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） D A C 0 8 3 2V C CI L EA G N DD I 3D I 2D I 1( L S B ) D I 0V r e fR f bD G N DI o u t 1I o u t 2D I 7 ( M S B )D I 6D I 5D I 4W R 2X F E RC SW R 11234567891 0 1 11 21 31 41 51 61 71 81 92 0 圖 DAC0832 引腳圖 (1) DI7～ DI0：轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)輸入。當(dāng) ILE=1 和 1WR =0 時(shí)，為輸入寄存器直通方式；當(dāng) ILE=1 和 1WR =1 時(shí)，為輸入寄存器鎖存方式。當(dāng) 2WR =0 和 XFER =0 時(shí)，為 DAC 寄存器直通方式；當(dāng) 2WR =1 和XFER =0 時(shí)，為 DAC 寄存器鎖存方式。 0832 是電流輸出，為了取得電壓輸出，需在電壓輸出端接運(yùn)算放大器， Rfb 即為運(yùn)算放大器的反饋電阻端。 4. DAC0832 工作時(shí)序 D/A 轉(zhuǎn)換可分為兩個(gè)階段 如圖 所示： D 0 ~ D 7C SW R 1I L EW R 2X F E R（ 模 擬 輸 出 電 流 變 化 ）（ 高 電 平 ） 圖 DAC0832 工作時(shí)序 (1) CS =0、 1WR =0、 ILE=1，使輸入數(shù)據(jù)鎖存到輸入寄存器。 單緩沖方式： 1LE =1，或者 2LE =1，在單緩沖工作方式下， DAC0832 的兩個(gè) 8 位寄存器中僅有一個(gè)處于數(shù)據(jù)接收狀態(tài)，另一個(gè)則受 CPU 送來(lái)的控制信號(hào)控制，數(shù)據(jù)送來(lái)即 可完成一次 D/A 轉(zhuǎn)換。前面介紹了 D/A 轉(zhuǎn)換器有單極性和雙極性電壓輸出，本設(shè)計(jì)采用雙極性電壓輸出。因此，運(yùn)算放大器 ua741（ 2） 的輸 入電流為兩支路電流之代數(shù)和。另一類芯片內(nèi)部沒(méi)有數(shù)據(jù)寄存器，輸出信號(hào)隨數(shù)據(jù)輸入線的狀態(tài)變化而變化，因此不能直接與微型計(jì)算機(jī)接口，必須通過(guò)并行接口與微型計(jì)算機(jī)接口。 在 PC 中一般有兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn) RS232C 串行 接口 COM1 和 COM2。 MAX232芯片可以完成電平轉(zhuǎn)換這一工作。這是 最簡(jiǎn)單的連接方法，但是已經(jīng)足夠使用了， MAX232 的接口電路如圖 所示。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 任意頻率 f對(duì)應(yīng)的點(diǎn)和點(diǎn)之間的延時(shí)為： T=f1*2551 輸出數(shù)據(jù)到端口程序 void conversion(uchar out_data) { int f。 t=(f*64)。 //延時(shí)等待轉(zhuǎn)換 } 鍵盤掃描子程序模塊 圖 是鍵程序流程圖，主要分為鍵掃描，去抖動(dòng)，鍵碼計(jì)算，等待鍵釋放等。 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 鍵 盤 掃 描延 時(shí) 去 鍵 抖 動(dòng)是 否 有 鍵 閉 合掃 描 鍵 盤計(jì) 算 鍵 值跳 至 相 應(yīng) 程 序 段YN 圖 鍵盤掃描流程圖 Tkey( ) { uchar readkey。 P1=0x0f。 P1=0xf0。 readkey=~readkey。 break。.39。 case 0x22:key=5。 case 0x82:key=0。 case 0x24:key=6。 case 0x84:key=11。 break。break。 } return key。//正弦碼表，可通過(guò) SIN（） 函數(shù)獲得 圖 是正弦波程序流程圖。h)。 } } 三角波子程序模塊 由 單片機(jī) 對(duì) P0口 從輸出數(shù)字量 0開(kāi)始， 在每一個(gè)時(shí)鐘到來(lái)時(shí)對(duì)輸出值 逐次加 1 直到255， 然后 單片機(jī) 從輸出 255 開(kāi)始 繼而在時(shí)鐘來(lái)臨時(shí) 逐次減 1 直到 0 為止。 scanf(%,amp。k++) conversion(k*h)。 } 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 鋸齒波程序模塊 單片機(jī)從輸出數(shù)字量 0開(kāi)始， 逐次加 1 直到 255，然后 再返回從 0開(kāi)始， 如此重復(fù)，DAC0832 即可輸出連續(xù) 鋸齒 波。h)。 } 內(nèi)蒙古科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì) 說(shuō)明書(shū)（畢業(yè) 論文 ） 方波程序模塊 單片機(jī)連續(xù) 255次輸出數(shù)字量 FFH，然后連續(xù) 255次輸出數(shù)字量 0。h)。 delay_nus(1000)。 delay(20xx)。 break。break。 其次 ， 學(xué)習(xí)了 本次使用單片機(jī)系統(tǒng)的基本工作原理，了解它的強(qiáng)大功能，在此次綜合設(shè)計(jì)的整個(gè)過(guò)程中， 學(xué)習(xí)了使用 Protel 99SE 軟件繪制原理圖和進(jìn)行了 單片機(jī) 編程，同時(shí)還復(fù)習(xí)了單片機(jī)的一系列內(nèi)容，包括：復(fù)位電路、時(shí)鐘電路、 鍵盤 與單片機(jī)的接口、C51 語(yǔ)言 指令系統(tǒng)。 本次設(shè)計(jì)主要進(jìn)行的就是編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)波形的程序，主要是按照設(shè)計(jì)的任務(wù)書(shū)來(lái)做，根據(jù)自己設(shè)計(jì)的實(shí)驗(yàn)步驟，一點(diǎn)點(diǎn)去實(shí)現(xiàn)各部分的功能。雖然在硬件的 很多知