【正文】 后綴的程序文件 將程序打開之后軟件右上部分的程序文件出現變化即表明程序已經被軟件打開，如圖 所示； 圖 程序文件窗口 在此之后還要選擇步驟 3 中的串行接口（ Select COM Port)， 串行接口要先把下載線連接好后在“計算機管理”菜單中查詢即可，步驟 4 默認即可；最后， 我們就可以把代碼顯示區(qū)域中的代碼通過下載到 STC89C52單片機中 ， 點擊步驟 5中的 “ Download/下載 ” 按鈕 即可 ， 不過 由于設備的連接問題，可 能需要多次下載才能成功將程序 載 入單片機中。10mA； 27 總峰值輸入電流 (所有輸入端 )： 177。 （ 3）在設計和調試數字濾波器的過程中，可以根據不同的干擾情況，隨時修改濾波程序和濾波方法，具有很強的靈活性。 C51 編譯器把 MCS51 單片機的常用的特殊功能寄存器和特殊位進行了定義，放在一 個 “”或 “”的頭文件中。從不同的芯片廠家提供了 400 多種芯片。 C 語言具有較好的可移植性，并具備很強的數據處理能力，因此適于編寫系統(tǒng)軟件， 三維 ， 二維 圖形和動畫。這種結構化方式可使程序層次清晰，便于使用、維護以及調試。 （ 1） C 語言 C 語言 是一種成功的系統(tǒng)描述語言，用 C 語言開發(fā)的 UNIX 操作系統(tǒng) 就是一個成功的范例 。 三 類助力特性均可分為 三 種助力區(qū) ： 無助力區(qū)(0 ≤ T ≤ Td0 )， 當轉向盤輸入扭矩小于 Td0 時 ， 不提供助力 ； 助力變化區(qū) ( Td0 T ≤ Tdmax )，當轉向盤輸入扭矩介于 Td0 與 Tdmax 之間時 ， 助力電機依據助力特性曲線提供實時助力 ； 23 最大助力區(qū) ( T Tdmax )， 當轉向盤輸入扭矩大于 Tdmax 時 ， 在一定車速下 , 助力扭矩達到最大值并保持 。低速型在 EPS 的初期階段用得比較多，其優(yōu)點是算法簡單，對控制系統(tǒng)的硬件要求相對比較低。因此，為了能使汽車穩(wěn)定并準確的回正，電動助力轉向系統(tǒng)在助力控制的基礎上必須進行有效的回正控制。 （ 2）有較靈敏的響應速度。轉向系對車輛的影響決定著汽車駕駛的輕便性、穩(wěn)定性和駕駛的安全性。 其特點： 效率高，調速過程中沒有附加損耗；調速范圍大， 精度高 。高阻態(tài)能使電流降到足夠低。常規(guī)緩沖器總是將值直接輸出，用在推進電流到高一級的電路系統(tǒng)。 78 系列的穩(wěn)壓集成塊的極限輸入電壓是 36V，最低輸入電壓為輸出電壓的 34V以上。進入掉電模式時，上電復位 /掉電復位功能關閉。 時鐘電路如 圖 所示 ： STC89C52RC 車速信號 轉矩信號 信號處理電路 時鐘電路 電機驅動電路 電源模塊 信號處理電路 復位電路 助力電機 14 圖 時鐘電路 復位 STC89C52 系列單片機有 4 中復位方式：外部 RST 引腳復位，軟件復位，掉電復位 /上電復位。因此控制器 ECU 是電動助力轉向系統(tǒng)研究的主要內容之一，是控制策略實現的硬件基礎，控制器的硬件性能直接影響 EPS 的控制效果。 （ 11）共 3 個 16 位定時器 /計數器，其 中定時器 0 還可以當成 2 個 8 位定時器使用。 （ 3）工作頻率范圍： 0~40MHz 相當于普通 8051 的 0~80MHz，實際工作頻率可達 48MHz。電動助力轉向系統(tǒng)主要是實現電樞電壓的控制，因此也屬于電動機復雜控制的范疇。 電動助力轉向系統(tǒng)的開發(fā)過程中，電子控制單元的設計是關鍵的一部分，其中處理器的選用也是非常關鍵的，性能優(yōu)良的處理器一定程度上為電動助力轉向系統(tǒng)取得良好的助力效果奠定了基礎。接觸式轉矩傳感器一般結構簡單，價格合適，目前的應用也較為廣泛。 圖 微型電機實物圖 轉矩傳感器 EPS 傳感器的作用是探測駕駛員轉向時方向盤產生的扭矩或轉角的大小和方向，然后將其轉換為相應的電壓信號傳送給控制器 ECU， ECU 根據這個信號連同車速信號產生相應的助力，協助駕駛員轉向。 一般采用無刷或有刷永磁式直流電動機。 （ 1） 轉向柱助力式轉向器 助 力單元、控制器以及傳感器等部件都安裝在轉向柱處。 電動助力轉向系統(tǒng)特點 電動助力轉向系統(tǒng)相比于傳統(tǒng)的機械式轉向系統(tǒng)增加了一系列傳感器，如車速傳感器、轉矩傳感器、助力電機和電控單元即 ECU 等部件，電動機通過減速機構將轉矩作用在轉向柱上，從而實現對轉向系統(tǒng)提供助力。開始 HPS 的控制閥采用滑閥式，即控制閥以軸向一定來控制油路。 （ 3） 將軟件和硬件進行連接并進行測試，檢查出現故障部分并思考出現故障的原 5 因，再就相關知識努力將故障排除。而一個擁有性能可靠的控制系統(tǒng)則能使 EPS 實現以上效果，EPS 具有節(jié)能、環(huán)保等優(yōu)點，是未來轉向系統(tǒng)的主流發(fā)展，是研究的重點項目。 意義：隨著時代的發(fā)展和科技的進步，人們對交通工具的環(huán)保，節(jié)能低耗，對生活的舒適性的要求也越來越高。 電動助力轉向系統(tǒng)是當前汽車技術發(fā)展的前沿技術之一，有利于汽車在不同的車況下獲得不同的助力效果，提高轉向時的操縱穩(wěn)定性和路感。 電動式 EPS 有許多優(yōu)點，它比液壓式動力轉向系統(tǒng)更輕便、緊湊、可靠易于維護保養(yǎng)，同時也取消了油泵、控制閥、油罐、皮帶、皮帶輪、液壓軟管及密封件等液壓 3 裝置，如此諸如漏油的這種對清潔性造成影響的問題便消失了；能滿足汽車不同車速時的不同要求，如低速時的輕便性和高速時保持一定的路感以使駕駛員在不同狀況下操縱時獲得最佳的感受；在無需提供助力時不驅動電 機，這樣就減少了不必要的能源消耗，提高了經濟性；對控制計算機編程，可提供不同程度的動力轉向，能兼顧低速時的轉向輕便性和高速時的操縱穩(wěn)定性，回正性好；它能與汽車上其他電氣設備相連接，有助于四輪轉向的實現，并能促進懸架系統(tǒng)的發(fā)展。然而 EPS 的發(fā)展前景的廣闊的 ，如今國內有多所高等院校和科研單位正在進行該項技術的相關研究，并取得的一定進展。日本早期的 EPS 只在低速和停車轉向時助力，后來發(fā)展的 EPS 不僅能在低速和停車時助力，還能在高速行駛時提高汽車的操縱穩(wěn)定性。此后 EPS 便雨后春筍般發(fā)展起來，并將應用范圍擴展到大型轎車和客車方面上。 本田汽車公司首次將 EPS 裝備于大批量生產的 EPS。本田甚至還在其 Acyra NSX 賽車上安裝了 EPS。 我國在 EPS 的研究上與國外相比起步較晚，而且由于液壓式轉向系統(tǒng)即 HPS 技術比較成熟，結構緊湊，工作安全可靠，價格也比較便宜，所以 液壓式轉向系統(tǒng)即 HPS占國內車輛轉向系統(tǒng)的主流地位。這充分說明裝配 EPS 產品的市場和市場潛力是很大的。本課題應用綜合控制方法，來提高汽車轉向系統(tǒng)的性能。另外就是在繼承前幾屆研究生研究成果的基礎上，進一步完善控制器的硬件與軟件，提高系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性及可靠性，把控 4 制器往產業(yè)化方向推進。 轉向系統(tǒng)是汽車的主要子系統(tǒng)之一，其性能直接關系到汽車的操縱穩(wěn)定性和舒適性，對于確保行車安全、減少交通事故以及保護駕駛員的人身安全、改善駕駛員的工作條件起著重要的作用。 （ 2） 傳感器信號處理電路的設計，如轉矩信號通過 A/D 轉換輸入處理器進行處理，再通過電機驅動電路控制電機轉動方向。 HPS 是在傳統(tǒng)機械式轉向器的基礎上通過增加控制閥、動力缸、油泵、儲油罐和 6 進回油管等液壓動力裝置來提供轉向助力。但是同時也存在著一些不足：在設計完成以后，助力特性就不能再進行調節(jié)與控制，因此在協調汽車轉向輕便性與路 感之間的矛盾；在發(fā)動機工作時，無論汽車是否進行轉向油泵都一直運轉，從而對燃料造成了極大的浪費，降低了整車的燃油經濟性；油路中存在漏油的問題，會對環(huán)境造成污染；在低溫時工作性能較差。 EPS 的類型 一般來說按照電動機驅動位置的不同，可以將 EPS 轉向系統(tǒng)分為三類：轉向柱助力式（ Column Type）、小齒輪助力式（ Pinion Type）和齒條助力式（ Rack Type）。 根據電動助力轉向的特點， EPS 的助力電機必須有較好的性能，要求也較高：盡可能寬的調速范圍，運行平穩(wěn)，力矩波動?。豢焖夙憫阅芎?，較小的轉動慣量；良好的低速平穩(wěn)性；體積小、質量輕、噪聲低；過載能力強，可靠性高；電機驅動其結構和運行方式可分為：直流、交流；永磁、勵磁；有刷、無刷等多種類型。 如圖 所示 是微型電機實物圖。 非接觸式轉矩傳感器的線性功能和滯后性能好，但價格較高。 電子控制單元 電子控制單元 ECU 作為關鍵部件，主要有微處理器、與傳感器輸入信 號相匹配的接口電路、微處理器內置的模數轉換器 (A/D)和脈寬調制器 (PWM)，直流電動機的驅動電路等部分組成。隨著控制要求的提高，對自動化的要求越來越高，使電動機的復雜控制逐漸成為主流。 （ 2）工作電壓： （ 5V 單片機） /（ 3V 單片機） 。 （ 10）內部集成 MAX810 專用復位電路（ HD 版本和 90C 版本才有），外部晶體20M 以下時，可省外部復位電路。 第 3 章 EPS系統(tǒng)的硬件設計 EPS 系統(tǒng) 硬件電路結構 電動助力轉向系統(tǒng)要實現的主要功能是采集來自轉矩傳感器、車勝元傳感器的信號經過控制器（ ECU）運算后，控制直流電機為駕駛員提供轉向助力，從而達到改善 13 駕駛舒適性的目的。但是實際應用電路設計中一般采用并聯型方式 。當 VCC 重新恢復正常電壓時， HD 版本的單片機延遲 2048 個時鐘（ 90C版本單片機延遲 32768 個時鐘）后，上電復位 /掉電復位結束。通常我們用 7805 進行電壓轉換。 18 緩沖器分為兩種，常用緩沖器（常說緩沖器）和三態(tài)緩沖器。 當 E=1 時，選通，其輸入直接送到輸出； 若 E=0，緩沖器被阻止，無論輸入什么值，輸出的總是高阻態(tài)，用 Z 表示。變頻調速系統(tǒng) 主要設備是提供 變頻電源 的 變頻器 。 21 第 4 章 EPS控制策略和軟件設計 EPS 系統(tǒng)的控制要求 采用 EPS 的 目的是在車速發(fā)生變化時提供合適的轉向助力，并保持一定的轉向路感，緩解駕駛員的疲勞。根據轉向助力特性在不同的車速和方向盤轉矩的情況下提供合乎運行工況的助力力矩 。但回正力矩必須要克服系統(tǒng)本身的阻力矩和路面的摩擦力矩，當回正力矩大于總的回正阻力矩 時，車輪能夠自動回正；當回正力矩小于回正阻力矩時，車輪不能夠準確的回到直線行駛的位置，從而影響汽車行駛的安全性。低速型是指 EPS只在低速時 才 提供助力，當車速超過某一預定值時， EPS 停止工作。如圖 所示 ： 圖 直線型、折線型和曲線型助力曲線 本設計所采用的 直線型助力特性 。匯編語言主要優(yōu)點是執(zhí)行效率較高，運行速度較快，與硬件的結合較好，但是對于編程人員的要求較高，編程的難度較大，開發(fā)周期較長，硬件更換后程序的可移植性較差；相比而言 C 語言的表達能力較強，易于編程，可讀性較好， C 語言是編譯型語言，具有高級語言的特點，也具備匯編語言簡潔、可控制硬件的功能，同時 C語言不依賴系統(tǒng)硬件，因此其可移植性較好，可以很容易移植到不同類型的單片機上，寄存器的分配由編譯器完成，編程者可將精力集中到軟件整體設計，而匯編語言編程者必須記住這些分配，用 C 語言編程開發(fā)周 期也比匯編語言大大縮短。結構式語言的顯著特點是 代碼 及數據的分隔化，即程序的各個部分除了必要的信息交流外彼此獨立。 C 語言對編寫需要 硬件 進行操作的場合，明顯優(yōu)于其它解釋型高級語言，有一些大型 應用軟件 也是用 C 語言編寫的。 8051 是增長最快的微處理器構架之一。 Keil C51 單片機軟件開發(fā)系統(tǒng)的整體結構 ： 可以完成編輯、編譯、連接、調試、仿真等整個開發(fā)流程，該集成系統(tǒng)可以編譯 C 源程序，也可以編譯匯編語言源程序。 （ 2）可以對頻率很低的信號實現濾波。TLC549 的內部框圖如 圖 所示 ， 電路圖 如圖 所示： 圖 TLC549 的內部框圖 圖 TCL549 電路圖 549 的極限參數如下： 電源電壓： ； 輸入電壓范圍： ～ VCC＋ ； 輸出電壓范圍： ～ VCC＋ ； 峰值輸入電流 (任一輸入端 )： 177。 STC 單片機 程序 下載器 的 使用 STC 單片機 程序 下載 器 是專門用于 將 程序 下載 到單片機中 的應用軟件 ，該軟件使用 非常 方便。 33 結 論 電動助力轉向系統(tǒng)是未來汽車發(fā)展趨勢的高新技術，本文在對 EPS 的原理和助力控制的基本過程進行了研究，通過硬件和軟件的設計，主要工作如下： （ 1）通過對 EPS 的有關文獻資料進行研究，對電動助力轉向系統(tǒng)的關鍵部件進行研究和分析，選擇合適的傳感器信號模擬部件，電動機及其它部件。 （ 2） EPS 控制策略的研究。 同時我還有感謝大學四年來教導過我的所有老師，感謝他們?yōu)槲掖蛳铝酥R基礎，感謝 老師們、同學們 的無私幫助和鼓勵支持，我才能順利完成本次的畢業(yè)設計。 //TLC549 片選信號 sbit AD_In = P0^2。 * 輸入 : 無 * 輸出 : 無