【正文】 K3DATAVCCGND12864_SI12864_SCK12Y1XTAL22pFC622pFC5channal2channal1channal3channal418B20VCCS1SWPB10KR10Res1C7104GNDRESETVCCGNDGNDAtmega8 復位電路燕山大學本科生畢 業(yè)設計（論文） 16 單片機自動復位電路的設計 MR1VCC2GND3PFI4PFO5WDI6RST7WDO8U2MAX813LVCCGNDchannal1channal0 圖 36 單片機自動復位電路 MAX813L 是美國 MAXIM 公司生產(chǎn)的微處理器專用監(jiān)控器，具有看門狗、電壓檢測和上電復位等功能，可提高 系統(tǒng)的可靠性和準確性。 DS18B20 是美國 DALLAS 半導體公司推出的第一片支持 “單總線 ”接口的溫度傳感器，它具有微型化、低功耗、高性能、抗干擾能力強、易 與 微處理器連接等優(yōu)點，可以直接將溫度轉(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號供處理器處理。液晶的體積第 3 章 系統(tǒng)電路的設計 19 小、功耗低、顯示操作簡單。 ⑵ 最高工作速率 2Mbps，高效 GFSK 調(diào)制，抗干擾能力強，特 別適合工業(yè)控制場合。故單片機與計算機通信時需要將 TTL 電平轉(zhuǎn)化成 232 電平。 C 語言庫函數(shù)豐富，運算速度快，具有良好的可移植性，而且可以實現(xiàn)直接對系統(tǒng)硬件的控制。 Atmega8 單片機的編譯環(huán)境 Atmega8 單片機的編譯環(huán)境有很多，比如 ICC、 GCC、 IAR 等，本次畢業(yè)設計應用到的軟件為 ICC。包括處理器電路的設計、電源電路的設計、過零檢測電路的設計、光耦合器觸發(fā)晶閘管電路的設計 、 溫度 監(jiān)控電路 的設計 、單片機自動復位電路 的設計 、無線信號收發(fā)電路 的設計 、單片機與 PC 機通信電路 設計等 內(nèi)容 。當然對 3V 左右的單片機更加適用了。 燕山大學本科生畢 業(yè)設計（論文） 20 無線通信模塊的電路設計 2KR1 Res22KR2 Res22KR6Res22KR3Res22KR4 Res2GNDGNDDATACLK3 DR1CSCE PWR_UP1 23 45 67 89 1011 12P2Header 6X22KR5 Res2 圖 310 無線模塊接口電路的設計 為了實現(xiàn)對工業(yè)電磁制動器運 行狀態(tài)進行實時監(jiān)測，決定采用 無線通信模塊 nrf24L01 將系統(tǒng)監(jiān)控部分采集到的信息傳輸?shù)缴衔粰C或手持數(shù)據(jù)終端。 12318B20Header 3VCCGND18B20 4K7R?Res2 圖 37 溫度檢測電路 人機交互界面的設計 1234567891011121314151617181920JP1LCD12864GNDVCC12864_CS12864_SI12864_SCK12864_PSB12864_RET2KR7Res22KR8Res22KR9Res2GNDVCCVCC 圖 38 LCM12864 顯示電路原理圖 人機交互界面主要由按鍵和液晶顯示器組成，按鍵用于輸入信息，液晶顯示器用于顯示信息。 如果程序出現(xiàn) “跑飛 ”現(xiàn)象，程序?qū)⒉荒苷＿\行，這個定時發(fā)出的脈沖也得不到保障。 ⑼ 五種可以通過軟件進行選擇的省電模式 。電阻 1R 限制流過 MOC3041 輸出端的電流不要超過 1A。綜合穩(wěn)定性的考慮，決定采用 三端 正電源穩(wěn)壓芯片 LM7805。 ⑷ 與標準 MCS51 指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳兼容 。當觸發(fā)角為 α 時，變壓器次級電壓和電流波形如圖 21 所示，對次級電流波形 2i 進行傅里葉分解，得 2 4 1 1(si n s i n 3 s i n 5 ... )35di I t t t? ? ??? ? ? ? (21) 基波電流有效值為： 21 224 2d dIII???? (22) 所以： 21222 ??? ? ? (23) 式中 ： 21I / 2I 為電流基波有效值同變壓器次級電流有效值之比，它表示了電流波形含高次諧波的程度，稱為畸變因數(shù)，用 ? 表示。為了保證觸發(fā)晶閘管可靠導通，要求觸發(fā)脈沖具有一定 寬度。因此，在 MOC3041 的輸出回路中加入電阻和電容組成的 RC 回路，降低電壓上升率 dtdv ， 使 dtdv 在允許的范圍內(nèi)。與模擬方式相比，其控制精度高，但其主要缺點是穩(wěn)定性較差，在復雜的工業(yè)環(huán)境中，程序容易出現(xiàn)跑飛現(xiàn)象，因此采用可編程數(shù)字器件組成的控制電路需要充分考慮電磁兼容的問題，提高 可編程數(shù)字器件的 穩(wěn)定性。 通過實際調(diào)試總結(jié)了裝置存在的硬件原因，并提出了修改方案 ， 提出 了人機交互界面的設計方案，包括 LCM12864 液晶的控制、主從機通信的實現(xiàn)方案。并且更重要的是，制動器的工作電流大，儲存了較多的電磁能，斷電后銜鐵不能快速脫開制動，制動時間幾乎全部不合格。 控制系統(tǒng)是電磁制動器的核心，它的性能直接決定了電磁制動器的性燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 2 能。 using DS18B20 as temperature monitoring devices, to achieve a Abstract III temperature monitoring thyristor, thyristor due to high temperature to prevent burning。 本科畢業(yè)設計（論文） 工業(yè)電磁制動器控制方法的 研究 燕山大學畢業(yè)設計 (論文 )任務書 學院： 里仁 學院 系級教學單位：電力工程系 學 號 學生 姓名 專 業(yè) 班 級 09 電力 1 班 題 目 題目名稱 工業(yè)電磁制動器控制方法的研究 題目性質(zhì) ： 工程設計 （ √ ）；工程技術(shù)實驗研究型 （ ）； 理論研究型 （ ）；計算機軟件型 （ ）；綜合型 （ ）。 uses wireless module 24L01 information to the control system for remote wireless transmission, can achieve remote wireless monitoring 。其 主要作用是產(chǎn)生控制信號，并以電流或者電壓的形式作用的電磁線圈上， 從而實現(xiàn)對電磁制動器的控制。為縮短制動時間，有的設計在回路中串入交流接觸器的常開觸點，即所說的較快制動接 法。提出了信息無線傳輸?shù)脑O計方案，利用 無線通信模塊 24L01 將工業(yè)電磁制動器的運行狀態(tài)信息實時反饋到主控室，大大方便了用戶操作。 燕山大學本科生畢業(yè)設計（論文） 6 考慮到模擬和數(shù)字電路各自的優(yōu)缺點， 為了調(diào)試系統(tǒng)方便 ，得到較高的控制精度， 本次 畢業(yè) 設計決定采用可編程數(shù)字器件組成控制電路，即采用單片機作為主控芯片，通過調(diào)節(jié)晶閘管導通時刻的相位來達到控制 晶閘管 輸出 電流大小 的目的。按照 MOC3041 的技術(shù)指標，允許最大電壓上升率 dtdv =10V/us。一般晶閘管導通時間為 6us，故觸發(fā)脈沖的寬度應有 6us 以上，一般取 2050us。 ?u 2 t?i 2 i21I dO 圖 21 整流變壓器次級電壓和電流波形 諧波的抑制對策 1 LC 無源濾波器 利用 LC 電路串聯(lián)諧振特點抑制向電網(wǎng)注入的諧波電流。 ⑸ 片內(nèi)置通用 8 位中央處理器和 FLASH 存儲單元 。 LM7805 是三端正電源穩(wěn)壓電路， 使用方便，電子 制作中經(jīng)常采用， 它的封裝形式為 TO220,它有固定的電壓輸出，應用非常廣泛。 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。 ⑽ 一個 SPI 串行端口 。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(nèi)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(chǎn)生復位信號。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。 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。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。 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。 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。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。 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。其主要特點如下： ⑴ 全球開放 ISM 頻段免許可證使用 。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。 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(chǎn)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。其原理與 At89S52 類似，因此這里就不在詳細敘述。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)。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。 ⑺ 三級加密程序存儲器 。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。 由于脈沖變壓器的體積較大，價格較貴，控制復雜，從經(jīng)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。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(lián)的 RC 回路。 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。 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。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。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。 thyristors。 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(chǔ)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。 mechanical work: lathes, milling machines, automatic CNC bed, special etc.。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。其中一些電磁制動勵磁線圈工作在不變