【正文】 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（論文） 24 dScope51 或 tScope51 使用進(jìn)行 源代碼 級調(diào)試，也可由 仿真器 使用直接對 目標(biāo)板 進(jìn)行調(diào)試，也 可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。 單片機(jī)編譯環(huán)境的介紹 在本次畢業(yè)設(shè)計中應(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。 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)計的重點章節(jié)，是硬件部分的設(shè)計原理。電路原理圖中的 C5 C5 C5 C5C5 C60 均為參考芯片手冊建議電路加入的濾波電容。推薦電壓 左右。 ⑷ 內(nèi)置硬件 CRC 檢錯和點對多點通信地址控制。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 個引腳就可以完成 12864 液晶與單片機(jī)之間的通信。 3腳為液晶的顯示對比度端口，可以懸空。電源極性接反時，芯片不會因發(fā)熱而燒毀，但不能正常燕山大學(xué)本科生畢 業(yè)設(shè)計（論文） 18 工 作。 ⑵ 獨特 的單總線接口方式，它與微處理器連接時僅需要一條線即可實現(xiàn)微處理器與 DS18B20 的雙向通信。此功能可以 完成電源電壓監(jiān)測。當(dāng)外來干擾導(dǎo)致數(shù)據(jù)總線、 I/O 總線或控制總線上的數(shù)字信號錯亂時，將引發(fā)一系列的后果，特別是程序指針計數(shù)器 PC 值受干擾而改變時，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。 ⑺ 具有片內(nèi)振蕩器的可編程看門狗定時器 。由于其先進(jìn)的指令集以及時鐘周期指令執(zhí)行時間， 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。 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。 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)，使脈動直流變成紋波不大的直流電。穩(wěn)壓芯片分為兩種類型，一種為線性穩(wěn)壓，其優(yōu)點是穩(wěn)壓后的電源諧波少，價格低廉；缺點是壓差大，散熱大，能源利用率低。 ⑽ 8 個中斷源 。 ⑵ 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器 。 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 無源濾波器 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 2 靜止無功補償器 在網(wǎng)側(cè)設(shè)置無功補償裝置 (Static Var Compensator， SVC)用于 補償諧波造成 的無功功率，以提高功率因數(shù)。 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。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)無功功率增加，給電網(wǎng)帶來額外的負(fù)擔(dān)，并影響供電質(zhì) 量。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。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。在阻斷的狀態(tài)下，晶閘管的 PN 結(jié)相當(dāng)于一個電容，如果突然收到正向電壓，充電電流 流過門極第 2 章 系統(tǒng)方案的選擇與論證 7 PN 結(jié)時，起到了觸發(fā)電流的作用。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，只需要很小的功率，就可以控制較大的電流。 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， 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， 但其缺點是 電路復(fù)雜， 修改參數(shù)困難，開發(fā)周期長，控制精度不高、易受溫度漂移的影響。為了保證系統(tǒng)穩(wěn)定可靠運行，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。 2 闡述了 “電力公害 ”的產(chǎn)生原因以及 常用的抑制方法。 2 利用運算放大器、三極管、邏輯門電路等數(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。其中一些電磁制動勵磁線圈工作在不變的電壓下。另外，制動器工作現(xiàn)場可能工況條件很差，其供電電源可能會有較大的電壓波動、電流諧波等電能質(zhì)量問題。液壓制動器存在制動器打開動作緩慢、液壓包漏油，液壓系統(tǒng)溫升較大等問題，影響著作業(yè)效率的進(jìn)一步提升和設(shè)備完好率。具有結(jié)構(gòu)緊湊，操作簡單，響應(yīng)靈敏，壽命長久，使用可靠 ， 易 于實現(xiàn)遠(yuǎn)距離控制等優(yōu)點 。 mechanical work: lathes, milling machines, automatic CNC bed, special etc.。 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 籍 的 查閱，了解課題的意義和研究現(xiàn)狀； 學(xué)習(xí)掌握電磁制動器的控制原理及相關(guān)電路； 研究設(shè)計控制系統(tǒng)，利用Multisim 仿真分析 ； 對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)論并撰寫論文，準(zhǔn)備答辯。 題目類型 （ √ ） （ ） 題目來源 科研 課題 （ ） 生產(chǎn)實際 （ ） 自選 題目 （ √ ） 主 要 內(nèi) 容 1. 了解電磁制動器的相關(guān)應(yīng)用背景及意義； 2. 學(xué)習(xí)掌握電磁制動器控制系統(tǒng)的工作原理； 3. 在工程實際基礎(chǔ)上研究設(shè)計電磁制動器控制系統(tǒng)； 4. 通過 Multisim 軟件對設(shè)計進(jìn)行仿真分析，驗證可行性。文中 詳細(xì)地 介紹 了工業(yè)電磁制動器的控制原理， 設(shè)計了電磁制動器控制器的電源電路、過零檢測電路和晶閘管觸發(fā)電路， 重點 進(jìn)行 了 單片機(jī)控制電路的設(shè)計與程序的編寫。 thyristors。 翻車機(jī)系統(tǒng)是一種非常專業(yè)化的散狀物料卸料系統(tǒng)，是一種翻卸敞車效率最高的專用卸車機(jī)械， 用于火車裝載的散狀物料的翻卸。為了確保電磁制動器迅速打開，吸合階段的大電流持續(xù)的時間一定要足夠長；但時間也不能過長，因為在通過大電流的時候電磁線圈的溫度會很快的升高，如果時間過長，電磁線圈很容易燒毀，所以這個時間要精確控制；在吸持階段，電磁線圈只 需要一個比較小的電流就可以維持吸合的狀態(tài)，如果維持電流過大，不僅浪費電能，而且電磁鐵的溫度會一直比較高，影響設(shè)備的使用壽命。目前，國內(nèi)外制動器處于新老交替的時代，老式制動電磁鐵存在起動及維持電流較大、功率因數(shù)低、體積大、故障率高、高能耗、高噪聲等缺點；而液壓制動器存在漏油的風(fēng)險，輕則污染環(huán)境，造成潤滑油的浪費，重則引起液壓設(shè)備缺油拉缸，造成設(shè)備損壞。讓用戶用交流接觸器的輔助觸點是很難勝任的，其后果是燒壞觸點等線路故障經(jīng)常發(fā)生，同時開合時的過電壓也容易擊穿整流元器件和勵磁線圈。在某些方面，比如溫度監(jiān)測、無線數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)字化控制 自動化技術(shù) 是必不可少的。 介紹了 PCB制作軟件 Altium Designer，用 Altium Designer 軟件繪制出控制電路和信號電路的原理圖、 PCB 圖，并用熱轉(zhuǎn)印的方法制作出了實物硬件電 路，經(jīng)過測試，電路運行狀態(tài)良好。根據(jù)實際參數(shù)得出工業(yè)電磁制動器在啟動時需要一個大約持續(xù) 的高電壓或大電流，之后只需要一個小的電流維持其運行即可。 晶閘管型號的選擇 根據(jù)實際測量數(shù)據(jù)得到工業(yè)電磁制動器的阻抗約為 ，其供電電源采用 220V 交流電，因此器件大約要經(jīng)受住 40A 電流。 MOC3041 是雙向晶閘管輸出型的光耦合器，輸出端的額定電壓為 400V，最大輸出電流為 1A，最大隔離電壓 7500V，輸入端控制電流小于 15mA。在實際應(yīng)用中 ，太大的電壓上升率，對于雙向晶閘管是不允許的，所以在控制功率較大的使用場合，雙向晶閘管需要加電阻電容串聯(lián)的 RC 回路。這也是確定脈沖變壓器鐵心截面積的基本條件。 由于脈沖變壓器的體積較大，價格較貴，控制復(fù)雜，從經(jīng)濟(jì)性和實用性的角度考慮決定采用光耦器件 MOC3041 作為晶閘管的觸發(fā)元件。電網(wǎng)接變流裝置之后 ，功率因數(shù)必然降低，導(dǎo)致網(wǎng)側(cè)輸入電流有效值增大，使得熔斷器、斷路器及傳輸線的規(guī)格及電源濾波器的容量增大。將諧振點調(diào)整至某特征諧波頻率，即可濾去某一高次諧波。確定晶閘管的觸發(fā)方案，并分析了晶閘管的諧波公害，及其抑制方法。 ⑺ 三級加密程序存儲器 。通常情況濾波電容都是一個瓷片電容和一個電解質(zhì)電容，瓷片電容是過濾低頻雜波，電解質(zhì)電容是過濾高頻雜波。如果能夠提供足夠的散熱片，它就能夠提供大于 的輸出電流。 變壓器 TF2 的作用 是將 220V 交流電變?yōu)?9V 交流電，目的是方便信號的提取 。因此，在MOC3041 的輸出回路中加入 2R 和 1C 組成的 RC 回路，降低電壓上升率dtdv ，使 dtdv 在允許的范圍內(nèi)。 ⑷ 32 個通用工作寄存器三級加密程序存儲器 。其原理與 At89S52 類似，因此這里就不在詳細(xì)敘述。當(dāng)微處理器經(jīng)過 秒仍然沒有二次觸發(fā)看門狗輸入端 WDI，那么， WDO 就會輸出一個負(fù)脈沖，這個負(fù)脈沖作用于 MR 端，通過復(fù)位信號產(chǎn)生器強(qiáng)制產(chǎn)生 RESET 信號。 晶閘管溫度 監(jiān)測 電路的設(shè)計 晶閘管屬于功率器件 ， 當(dāng)有較 大的電流流過的時候，芯片會產(chǎn)生一定的熱量，當(dāng)流過的電流過大時芯片會發(fā)熱嚴(yán)重，這時候就需要采取一定的措施， 防止 芯片因溫度過高 而燒毀。 ⑹ 可編程分辨率為 9~12 位，對應(yīng)的可分辨溫度分別為 ℃ ， ℃ ，℃ 可實現(xiàn)高精度測溫。本次畢業(yè)設(shè)計用到的是 12864 液晶， 12864 的意思是由 128 列、 32 行組成，即共有 128*32 個點來顯示各種圖形，可以通過程序控制這些點中的任一個點顯示或不顯示。 15腳 PSB 為并口串口選擇端，當(dāng)輸入高點平時為并口操作方式，輸入低電平時為串口操作方式，在本次設(shè)計中應(yīng)使用并口操作故直接將 15 腳解電源。其主要特點如下： ⑴ 全球開放 ISM 頻段免許可證使用 。 ⑼ 工作于 Enhanced ShockBurst 具有 Automatic packet handling, Auto packet transaction handling 具有可選的內(nèi)置包應(yīng)答機(jī)制，極大的降低丟包率。 單片機(jī)與 PC機(jī)通信 電路 圖 311 單片機(jī)與 PC 機(jī)通信電路 單片機(jī)通信使用的電平為 TTL 電平即高電平 1 為 3V～ 5V，低電平 0為 0V 而與計算機(jī)通信時的電平為 232 電平即高電平 1 為 3V～ 25V,低電平0 為 3V～ 25V。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定采用一個 25 個腳的 DB25 連接器，對連接器的每個引腳的信號內(nèi)容加以規(guī)定，還對各種信號的電平加以規(guī)定。系統(tǒng)軟件編程語言采用 C 語言， C 語言是一種結(jié)構(gòu)化程序設(shè)計語言，它兼顧了多種高級語言的特點，并具有匯編語言的功能。開發(fā)人員可 用 IDE 本身或其它 編輯器 編輯 C 或匯編源文件。 ICCAVR 是 ATMEL 公司推薦的第三方 C 編譯器用于程序開發(fā)的 C 語言工具。運行 Keil 軟件需要 WIN9 NT、 WIN20xx、 WINXP 等操作系統(tǒng)。 第 4 章 系統(tǒng)程序的設(shè)計 23 第 4章 系統(tǒng)程序的設(shè)計 程序語言的選擇 本系統(tǒng)涉及的計算、處理工作很多。 RS232 接口是 1970 年由美國電子工業(yè)協(xié)會（ EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計算機(jī)終端生產(chǎn)廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。硬件上面沒有 SPI 的單片機(jī)也可以控制本模塊，用普通單片機(jī) IO 口模擬 SPI 不需要單片機(jī)真正的串口介入， 只需要普通的單片機(jī) IO 口就可以了，當(dāng)然用串口也可以。 ⑺ 內(nèi)置專門穩(wěn)壓電路，使用各種電源包括 DC/DC 開關(guān)電源均有很好的通信效果 。 nrf24L01 是一款工作在 世界通用 ISM 頻段的單片無線收發(fā)器芯片。 6 腳 E 為使能信號，在單片機(jī)向 12864 寫數(shù)據(jù) /指令時需要將使能信號從低拉到高再拉低，數(shù)據(jù) /指令才能寫入。液晶顯示器的主要原理是以電流刺激液晶分子產(chǎn)生點、線、面并配合背部燈管構(gòu)成畫面。 ⑸ 測溫范圍 55℃ ~+125℃ ，在 10℃ ~+85℃ 時精度為 177。當(dāng)單片機(jī)超過 秒未向 MAX813L 的看門狗輸入端發(fā)脈沖信號， MAX813L 內(nèi)部的定時器將會強(qiáng)制將 WDO 拉到低電平，這個低電平通過 MR 產(chǎn)生復(fù)位信號。 MR 端對TTL/CMOS 兼 容，因此，它可以由外部的邏輯電路去驅(qū)動。 ⑽ 一個 SPI 串行端口 。 ⑵ 256 bytes 的隨機(jī)存取數(shù)據(jù)存儲器。 1R 的大小由下式計算 1 /ppR V I? ，式中 pV 為工作電壓的峰值， pI 為MOC3041 輸出端的最大的允許電流。 此設(shè)計需要注意的是電阻 R5 的選取，其阻值不能太小，否則輸出的脈沖波形的幅值會比較小，無法觸發(fā)單片機(jī)