【正文】 ABS 文件由 OH51 轉換成標準的 Hex 文 件，以供調試器燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 24 dScope51 或 tScope51 使用進行 源代碼 級調試，也可由 仿真器 使用直接對 目標板 進行調試，也 可以直接寫入程序存貯器如 EPROM 中。 單片機編譯環(huán)境的介紹 在本次畢業(yè)設計中應用到了 MOS51 系列的 At89S52 的單片機和 AV R系列的 Atmega8 單片機，因此它們有不同的編譯環(huán)境。 圖 312 上位機串口軟件界面 本章小結 本章 是本次畢業(yè)設計的重點章節(jié)，是硬件部分的設計原理。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 內置硬件 CRC 檢錯和點對多點通信地址控制。由于單片機的 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本科生畢 業(yè)設計（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。當外來干擾導致數據總線、 I/O 總線或控制總線上的數字信號錯亂時，將引發(fā)一系列的后果，特別是程序指針計數器 PC 值受干擾而改變時，將引起程序 “跑飛 ”，使系統(tǒng)出現死機或其他一些不可預知的情況。 ⑺ 具有片內振蕩器的可編程看門狗定時器 。由于其先進的指令集以及時鐘周期指令執(zhí)行時間， Atmeg8 的數據吞吐率高達 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，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 的隨機存取數據存儲器 。 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 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 10 2 靜止無功補償器 在網側設置無功補償裝置 (Static Var Compensator， SVC)用于 補償諧波造成 的無功功率，以提高功率因數。 諧波的產生 機理 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)設計中，采用晶閘管作為控制電流的器件其產生的主要電力公 害就是諧波公害。整流器等電力電子裝置往往使網側電流滯后于網側電壓，造成電力電子裝置功率因數降低，使電網無功功率增加，給電網帶來額外的負擔，并影響供電質 量。鐵心中的磁感應強度變化量為 cB? = mB rB 因此 脈沖變壓器工作期間，其鐵心中磁 感應強度變化范圍較窄，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 結相當于一個電容，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 結時，起到了觸發(fā)電流的作用。晶閘管是一種大功率的半導體器件，具有弱電控制，強電輸出的特點，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的優(yōu)點， 在可編程數字器件廣泛應用之前都是應用模擬器件搭建控制電路， 但其缺點是 電路復雜， 修改參數困難，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，其電源質量一定要符合工業(yè)要求。 2 闡述了 “電力公害 ”的產生原因以及 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)效率的進一步提升和設備完好率。具有結構緊湊，操作簡單，響應靈敏，壽命長久，使用可靠 ， 易 于實現遠距離控制等優(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 完 成 的 內 容 相關文獻及基礎 書 籍 的 查閱，了解課題的意義和研究現狀； 學習掌握電磁制動器的控制原理及相關電路； 研究設計控制系統(tǒng)，利用Multisim 仿真分析 ； 對所搭建的的仿真模型進行調試和結果分析； 整理論文思路和仿真結果，總結結論并撰寫論文，準備答辯。 題目類型 （ √ ） （ ） 題目來源 科研 課題 （ ） 生產實際 （ ） 自選 題目 （ √ ） 主 要 內 容 1. 了解電磁制動器的相關應用背景及意義； 2. 學習掌握電磁制動器控制系統(tǒng)的工作原理； 3. 在工程實際基礎上研究設計電磁制動器控制系統(tǒng)； 4. 通過 Multisim 軟件對設計進行仿真分析，驗證可行性。文中 詳細地 介紹 了工業(yè)電磁制動器的控制原理， 設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 進行 了 單片機控制電路的設計與程序的編寫。 thyristors。 翻車機系統(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，影響設備的使用壽命。目前，國內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險，輕則污染環(huán)境，造成潤滑油的浪費，重則引起液壓設備缺油拉缸，造成設備損壞。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、無線數據傳輸、數字化控制 自動化技術 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，并用熱轉印的方法制作出了實物硬件電 路，經過測試，電路運行狀態(tài)良好。根據實際參數得出工業(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 根據實際測量數據得到工業(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，控制復雜，從經濟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。電網接變流裝置之后 ，功率因數必然降低，導致網側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電容，瓷片電容是過濾低頻雜波，電解質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。 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敘述。當微處理器經過 秒仍然沒有二次觸發(fā)看門狗輸入端 WDI，那么， WDO 就會輸出一個負脈沖，這個負脈沖作用于 MR 端，通過復位信號產生器強制產生 RESET 信號。 晶閘管溫度 監(jiān)測 電路的設計 晶閘管屬于功率器件 ， 當有較 大的電流流過的時候，芯片會產生一定的熱量，當流過的電流過大時芯片會發(fā)熱嚴重，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，對應的可分辨溫度分別為 ℃ ， ℃ ，℃ 可實現高精度測溫。本次畢業(yè)設計用到的是 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，在本次設計中應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 具有可選的內置包應答機制，極大的降低丟包率。 單片機與 PC機通信 電路 圖 311 單片機與 PC 機通信電路 單片機通信使用的電平為 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。該標準規(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 語言是一種結構化程序設計語言，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)程序的設計 23 第 4章 系統(tǒng)程序的設計 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)協會（ EIA）聯合貝爾系統(tǒng)、調制解調器廠家及計算機終端生產廠家共同制定的用于串行通訊的標準。硬件上面沒有 SPI 的單片機也可以控制本模塊，用普通單片機 IO 口模擬 SPI 不需要單片機真正的串口介入， 只需要普通的單片機 IO 口就可以了，當然用串口也可以。 ⑺ 內置專門穩(wěn)壓電路，使用各種電源包括 DC/DC 開關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，在單片機向 12864 寫數據 /指令時需要將使能信號從低拉到高再拉低，數據 /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生點、線、面并配合背部燈管構成畫面。 ⑸ 測溫范圍 55℃ ~+125℃ ，在 10℃ ~+85℃ 時精度為 177。當單片機超過 秒未向 MAX813L 的看門狗輸入端發(fā)脈沖信號， MAX813L 內部的定時器將會強制將 WDO 拉到低電平，這個低電平通過 MR 產生復位信號。 MR 端對TTL/CMOS 兼 容，因此，它可以由外部的邏輯電路去驅動。 ⑽ 一個 SPI 串行端口 。 ⑵ 256 bytes 的隨機存取數據存儲器。 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