【正文】 術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范。除了文中特別加以標(biāo)注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個(gè)人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。對(duì)本研究提供過幫助和做出過貢獻(xiàn)的個(gè)人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 進(jìn)行 硬件 電路的 設(shè)計(jì)，包括元器件選擇。而 電液比例控制作為一種新的液壓傳動(dòng)控制技術(shù)， 具有更加穩(wěn)定和精確的控制性能 。通過 CAN 總線實(shí)現(xiàn)電液比例控制系統(tǒng)與工業(yè)數(shù)字化信息平臺(tái)的信息共享，具有良好的發(fā)展前景 。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的發(fā)展，微處理器已經(jīng)廣泛使用于電液比例閥控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化控制。通過微處理器控制，可使電液比例閥的性能有很大的提高?？刂破魍ㄟ^比較 A/D 轉(zhuǎn)換模塊的和 CAN 總線模塊的輸入信號(hào) ， 通過 控制器 調(diào)節(jié) PWM 輸出控制電液比例閥達(dá)到設(shè)定值， 實(shí)現(xiàn) 控制電液比例閥 開度大小的 功能。 電液比例閥：以市面上普通的東峰電液比例閥為例，其工作最小電流在500MA 左右，參數(shù)符合本次課設(shè)要求。如圖 所示。 （ 2 ) 集成穩(wěn)壓芯片 電路 串聯(lián)型穩(wěn)壓電路是利用電壓串聯(lián)負(fù)反饋的原理來調(diào)節(jié)輸出電壓的。 2 ) IRF740NMOS 芯片 IRF740 屬于 NMOS 開關(guān)芯片，漏極電流最 小 200MA， 漏極電流最大 10A， 柵源電壓最大可承受 25V，額定功耗 25W， 而 TO220 封裝的 IRF740 功耗達(dá) 50W左右，滿足大部分小型直流電機(jī)的工作需求 ，其開關(guān)頻率達(dá)到 10KHz，而大部分電液比例閥的參數(shù)在 7 KHz 左右，所以符合大部分電液比例閥的參數(shù) 。而且在使用 ADC0809 時(shí)需要 74HC573 鎖存器來提高單片機(jī)的輸出電流，調(diào)試更加復(fù)雜，但從經(jīng)濟(jì)角度來說混合式電路成本卻小很多。在使用 AD574A 轉(zhuǎn)換芯片時(shí)，因?yàn)檗D(zhuǎn)換精度為 1%，所以只需 8 位進(jìn)行 A/D 轉(zhuǎn)換即可，這樣不需要 74HC573 鎖存芯片進(jìn)行分時(shí)輸出，程序可大大簡(jiǎn)化。 SJA1000 總線控制芯片 在目前市場(chǎng)上是體積最小、最易于使用也是最節(jié)約成本的獨(dú)立 CAN 控制器。在信號(hào)單向傳輸過程中，光耦隔離器的輸入端與輸出端完全實(shí)現(xiàn)了電氣隔離，輸出信號(hào)對(duì)輸入端無影響，抗干擾能力強(qiáng)，工作穩(wěn)定且 無觸點(diǎn)，使用壽命長(zhǎng)，傳輸效率高 等特點(diǎn)，所以，光耦隔離器廣泛應(yīng)用于抗干擾電路設(shè)計(jì)。 它有更高的擊穿電壓，因此可以在電源電壓范圍內(nèi)驅(qū)動(dòng)低至 45 歐姆 的總線負(fù)載。其整體流程圖如圖 所示。通過改變電液比例閥電樞上電壓的“占空比”來達(dá)到改變平均電壓大小的目的，從而來控制電液比例閥的開度，也正因?yàn)槿绱耍?PWM 又被稱為“開關(guān)驅(qū)動(dòng)裝置”，其占空比波形如圖 所示。 ( 1 )、 ( 2 )兩種方法在調(diào)速時(shí)改變了控制脈沖的周期，當(dāng)控制脈沖的頻率與系統(tǒng)的固有頻率接近時(shí)，將會(huì)引起振蕩，因此常采用定寬調(diào)頻法來改變占空比從而改變電液比例閥兩端電壓。狀態(tài)寄存器 SR，反映 CAN 控制器的狀態(tài)，只讀。時(shí)鐘分頻寄存器 CDR，主要用于 BasicCAN 和 PeliCAN 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 15 的選擇及控制 CLKOUT 的頻率。 PID 算法實(shí)現(xiàn) 電液比例閥 開度閉環(huán)調(diào)節(jié)使用 PID 算法，它根據(jù)每次采樣的數(shù)據(jù)與設(shè)定值進(jìn)行比較得出偏差 ，對(duì)偏差進(jìn)行 比例 、積分、微分運(yùn)算最終利用運(yùn)算結(jié)果控制PWM 脈沖的占空比來實(shí)現(xiàn)對(duì)加在 電液比例閥 兩端電壓的穩(wěn)定調(diào)節(jié)，進(jìn)而控制 電液比例閥 開度。因?yàn)樗查g過大的占空比有時(shí)候會(huì)引起過大的電流，從而導(dǎo)致開關(guān)管的損壞。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 18 第 5章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) 通過這次對(duì) 電液比例閥控制器的 設(shè)計(jì)，我對(duì) 電液比例控制器有 了更加清晰的認(rèn)識(shí) ， 同時(shí)也對(duì) PWM 技術(shù)和 CAN 總線通訊有了深入的認(rèn)識(shí)。這次課程設(shè)計(jì)不僅 還讓我懂得自主學(xué)習(xí)的重要性， 還認(rèn)識(shí)到 做什么事情都要 持之以恒， 就一定有所收獲。 int shedingdu=0。 EA=1。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 22 /**********SJA1000 初始化 ***********// void Init_SJA1000(void) { uchar state。 // 對(duì) SJA1000 部分寄存器進(jìn)行初始化設(shè)置 CDR = 0x88。 // 釋放接收緩沖器 ACR0 = ACRR[0]。 do// 使用 dowhile 語句確保退出復(fù)位模式 { MODR = 0x08。 //本幀信息的 ID TX_buffer[2] = 0xFF。 0x08))。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 24 TBSR3 = TX_buffer[3]。 TBSR11 = TX_buffer[11]。 0x01) //若 =1接收中斷 { RX_buffer[0] = RBSR0。 RX_buffer[8] = RBSR8。 //釋放仲裁隨時(shí)捕捉寄存器（讀該寄存器即可） state = ECC。 T=0。 } } 。 EJ=EJ+E0。 // =1接收中斷使能 EA = 1。 RX_buffer[10] = RBSR10。 RX_buffer[2] = RBSR2。 CMR = 0x04。 TBSR5 = TX_buffer[5]。 } while(!(state amp。 TX_buffer[4] = 0xFF。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 23 } while( state amp。 ACR2 = ACRR[2]。//0x31。// 接收代碼寄存器 uchar AMRR[4]={0xff,0xff,0xff,0xff}。 //開啟定時(shí)器 0 中斷 TR0=1。 int celiang=0。 float E1=0。 這次課程設(shè)計(jì)，運(yùn)用 STC89C52 單片機(jī)為核心，設(shè)計(jì)了 電液比 例閥 控制器。因此，當(dāng)控制過程進(jìn)入這種狀態(tài)時(shí)，就進(jìn)入系統(tǒng)設(shè)定的一個(gè)輸出允許帶，即當(dāng)采集到的偏差 時(shí)，不改變控制量，使蓄電池穩(wěn)定工作。 在數(shù)字 PID 算法中又分為位置式和增量式，而位置式 PID 算法更加普遍并且其運(yùn)用更加廣泛和成熟，所以采用位置式 PID 算法，其 運(yùn)算公式為： 其中 PID 各校正環(huán)節(jié)的作用； ( 1 ) 比例環(huán)節(jié)：及時(shí)成比例的反映控制系統(tǒng)的偏差信號(hào) ，偏差一旦產(chǎn)生，控制器立即產(chǎn)生調(diào)節(jié)作用，以減少偏差。在設(shè)置初始化程序時(shí)，需要對(duì)時(shí)鐘分配器（ CDR）進(jìn)行二分頻和設(shè)置 PeliCAN 模式，對(duì)應(yīng)設(shè)置的二進(jìn)制為： 1000 0000。中斷使能寄存器 IER，允許或禁止不同類型的中斷源產(chǎn)生中斷，可讀可寫。 ( 2 ) 采用軟件延時(shí)方式，其在精度上不如定時(shí)器方式，特別是在引入中斷后，將有更大的誤差。 由上面的公式可見，當(dāng)我們改變占空比 時(shí)，就可以得到不同的電液比例閥開度 ，從而達(dá)到調(diào)整電液比例閥開度的目的。脈沖的間隔周期是一個(gè)中斷時(shí)間，即一個(gè)中斷時(shí)間的 PWM 是內(nèi)層的，通過控制中斷次數(shù)即可設(shè)定外層 PWM 周期。 PCA82C250 是 目前國(guó)內(nèi) 使用最廣泛的 CAN 收發(fā)器，并且其與 SJA1000 CAN通信控制器組成的 CAN 總線模塊應(yīng)用成熟，所以選用 PCA82C250 CAN 總線收發(fā)器。具有溫度、電流和電壓補(bǔ)償功能，高的輸入輸出 隔離， LSTTL/TTL 兼容 ，5mA 的極小輸入電流。 SJA1000 可 通過 傳輸 接口與 STC89C52 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸， 最高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá) 1Mb/s， STC89C52可通過 SJA1000 與 CAN 總線上的其它 設(shè)備通訊。 A/D 轉(zhuǎn)換 電路如圖 所示。 AD574A 是一種高性能的12 位逐次逼進(jìn)式 A/D 轉(zhuǎn)換器，它同 ADC0809 一樣是常用的 A/D 轉(zhuǎn)換器。 經(jīng)實(shí)際檢驗(yàn)發(fā)現(xiàn) STC89C52 單片機(jī)并不能推動(dòng) UNL2803 驅(qū)動(dòng) 電液比例閥 ，并且 STC89C52 并不支持推挽輸出，所以嘗試使用上拉電阻提高驅(qū)動(dòng)能力，然而 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 7 效果并不理想 ，測(cè)試電流達(dá)不到 UNL2803 最低工作電流 。其優(yōu)點(diǎn)是輸出電流大，最高可達(dá)到 ，集成芯片有更好的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確定 ,輸出電壓偏差相對(duì)較低。但是對(duì)系統(tǒng)要求較高，而且功耗大，運(yùn)行環(huán)境苛刻。 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 4 第 3章 硬件設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) 單片機(jī)最小系統(tǒng)： 所謂最小系統(tǒng)就是指由單片機(jī)和一些基本的外圍電路所組成的一個(gè)可以工作的單片機(jī)系統(tǒng)。和 AT89S52單片機(jī)相比，其內(nèi)部有 8K 字節(jié)的 Flash， 512 字節(jié)的 RAM， 3 個(gè)定時(shí) /計(jì)數(shù)器， 6個(gè)中斷源，程序存儲(chǔ)空間和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間是 AT89S51 單片機(jī)的的 2 倍。將電液比例控制技術(shù)應(yīng)用于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中，不僅可以簡(jiǎn)化液壓控制系統(tǒng)，還可以提高液壓系統(tǒng)的控制水平，更好的滿足工業(yè)要求。所以，數(shù)字電液比例閥控制精度、可靠性和穩(wěn)定性比模擬電液比例閥控制系統(tǒng)大大提高。 關(guān)鍵詞： STC89C52； CAN； PWM； 電液比例閥 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） V 目 錄 第 1 章 緒論 .......................................................... 1 第 2 章 課程設(shè)計(jì)的方案 ................................................ 2 概述 ......................................................... 2 系統(tǒng)組成總體結(jié)構(gòu) ............................................. 2 第 3 章 硬件設(shè)計(jì) ...................................................... 4 單片機(jī)最小系統(tǒng)設(shè)計(jì) ........................................... 4 電源電路設(shè)計(jì) ................................................. 5 驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì) ............................................... 6 A/D 轉(zhuǎn)換電路的設(shè)計(jì) ............................................ 7 CAN 總線模塊的設(shè)計(jì) ............................................ 8 總體電路圖 .................................................. 11 第 4 章 軟件設(shè)計(jì) ..................................................... 12 總體方案 .................................................... 12 PWM 控制實(shí)現(xiàn) ................................................. 13 CAN 總線通訊的實(shí)現(xiàn) ........................................... 14 PID 算法實(shí)現(xiàn) ................................................. 15 第 5 章 課程設(shè)計(jì)總結(jié) ................................................. 18 參考文獻(xiàn) ............................................................ 19 附錄 I............................................................... 20 附錄 II.............................................................. 21 本科生課程設(shè)計(jì)（論文） 1 第 1章 緒論 近 年來，隨著技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步，液位傳動(dòng)技術(shù)應(yīng)用更加廣泛，尤其是在工業(yè)過程控制中的應(yīng)用。 本設(shè)計(jì)主要運(yùn)用 STC89C52 單片機(jī)為核心控制器，對(duì) 電液比例閥進(jìn)行 控制。 繪出程序流程圖，并編寫 轉(zhuǎn)速檢測(cè)