【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 明書(shū) 10 ②時(shí)鐘引腳 X1及 X2：用于接晶體振蕩器，此次設(shè)計(jì)用的晶振頻率為 12MHZ。 ③ RESET 腳：是復(fù)位信號(hào)輸入端，高電平有效。 ④ ALE 腳：地址鎖存允許信號(hào)，用于鎖存單片機(jī)輸出的 低 ，高電平有效 ⑤ EA 腳：其功能為內(nèi)外程 序存儲(chǔ)器選擇控制端。當(dāng) EA 為高電平時(shí)，單片機(jī)訪(fǎng)問(wèn)內(nèi)部程序存儲(chǔ)器，當(dāng) EA 為低電平時(shí)，單片機(jī)直接訪(fǎng)問(wèn)片外程序存儲(chǔ)器。 （ 2）地址鎖存器 74LS373：如下圖 5所示。 D0～～ D7： 8 位數(shù)據(jù)輸入線(xiàn) Q0～～ Q7： 8 位數(shù)據(jù)輸出線(xiàn) C:數(shù)據(jù)輸入鎖存選通信號(hào)，高電平有效。當(dāng)該信號(hào)為高電平時(shí)，外部數(shù)據(jù)選通到內(nèi)部鎖存器，負(fù)跳變時(shí)，數(shù)據(jù)鎖存。 OC: 數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào)，低電平有效。 (3)模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片 ADC0809：如下圖 6所示 。 圖 5 74LS373 引腳圖 ① IN7～ IN0:為 8條模擬量輸入通道 ②地址輸入和控制線(xiàn)： 4條。 ALE 為地址鎖存允許輸入線(xiàn)，高電平有效。當(dāng) ALE=1 時(shí)，地址鎖存與譯碼器將 A、 B、 C 三條地址線(xiàn)的地址信號(hào)進(jìn)行鎖存，通過(guò) A、 B、 C 的組合以選中 IN7～I(xiàn)N0 上的一路模擬量輸入。 ③數(shù)字量輸出及控制線(xiàn)： 11 條 當(dāng) START=1 時(shí)，開(kāi)始進(jìn)行 A/D轉(zhuǎn)換，在轉(zhuǎn)換期間 START=0。 EOC 為轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào)，當(dāng) EOC=1 時(shí)，表時(shí)轉(zhuǎn)換結(jié)束。 OE=1 時(shí) 圖 6 ADC0809 引腳圖 可以輸出轉(zhuǎn)換得到的數(shù)據(jù)。 D7～ D0為數(shù)字量輸出線(xiàn)。 ④電源信號(hào)及其它 :5 條 (4)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 ULN2021,如下圖 7 所示 : IN1～ IN7 為信號(hào)輸入端，內(nèi) 部為開(kāi)路 開(kāi)路輸出達(dá)林頓驅(qū)動(dòng)器 ，最高可驅(qū)動(dòng)電壓 50V， GND 為接地端， COM 可以接電源或懸空。 各部分硬件電路設(shè)計(jì)： （ 1）時(shí)鐘電路圖： 本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，如圖 8 所示 : 圖 7 ULN2021 引腳圖 （ 2）復(fù)位電路圖： 本復(fù)位電路 如圖 9所示， 采用的是手動(dòng)按鍵電平觸發(fā)方式經(jīng)電阻與電源 +5V 接通而實(shí)現(xiàn)的。 微機(jī)檢測(cè)系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 11 圖 8 時(shí)鐘電路 圖 9 復(fù)位電路 （ 3）報(bào)警電路圖： 本報(bào)警電路采用 PNP三極管作為驅(qū)動(dòng)器件， 電阻 R2輸出端接到單片機(jī) 上，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到車(chē)身振幅超過(guò) 15MM 時(shí) , 輸出高電平，三極管導(dǎo)通，便可驅(qū)動(dòng)揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲響。 (4)步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖 : 此電路驅(qū)動(dòng)采用集成電路芯片，步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片 ULN2021， ULN2021 具有很強(qiáng)的驅(qū)動(dòng)能力，最大可驅(qū)動(dòng)輸出電壓達(dá) 50V。其電路圖連接如圖 10所示： 圖 10 步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 （ 5） 電路 原理圖 (見(jiàn) 附錄 ) （ 6）硬件電路的仿真：開(kāi)啟 PC 機(jī)，在桌面上雙擊“ ” 進(jìn)入 Protel 界面，打開(kāi)電路原理圖，然后選中菜單“ Project” →“ Compile Document” 進(jìn)行電氣檢查編譯，然后點(diǎn)擊軟件右下角的“ system” 菜單→“ Messages” 即可觀(guān)察仿真的結(jié)果，如果電氣連接正確 則 “ Messages” 里面的內(nèi)容為空（ 仿真結(jié)果 見(jiàn)附錄） 4 汽車(chē)懸架系統(tǒng)振幅控制器的系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)過(guò)程 任何一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，它們 都有著自己的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)， 少了任何一個(gè)部分都不可能稱(chēng)之為一個(gè)完整的應(yīng)用系統(tǒng)，它們之間是相互依存的一個(gè)整體，硬件系統(tǒng)是軟件系統(tǒng)的一個(gè)基礎(chǔ)和前提，為軟件系統(tǒng)提供了一個(gè)操作平臺(tái)；而軟件系統(tǒng)是硬件系統(tǒng)的靈魂 ，它對(duì)硬件系統(tǒng)起到擴(kuò)充和完善的作用?？上攵浖到y(tǒng)與硬件系統(tǒng)同等重要，下面為 汽車(chē)懸架 系統(tǒng) 振幅控制器 的軟件方面的具體設(shè)計(jì)過(guò)程： 微機(jī)檢測(cè)系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 12 ADC0809 芯片起始地址 的確定： AD 芯片的通道 1 地址為： 0xf9 (AD 地址為： 0xf8) 通道 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 1 1 1 1 0 0 1 1 ADC0809 的 A、 B、 C端分別接至單片機(jī)引腳的 、 、 ，各通道的選擇可以通過(guò)A、 B、 C 的組合而確定（即由 ～ 確定） ,而通道 0即為 ADC0809 芯片的起始地址，所以 ADC0809 芯片的起始地址為： 0xf8,由于本設(shè)計(jì)將傳感器的信號(hào)接至通道 1，故通道 1的芯片地址為： 0xf9. 采樣周期 T 的確定： 設(shè)地面對(duì)汽車(chē)車(chē)身的輸入頻率為 f=5HZ,則角頻率ω =2**5=。根據(jù) 采樣定理可得 fs=2f,在此次設(shè)計(jì)中取 fs=4f=20HZ，即可得采樣周期為 T=,本設(shè)計(jì)采用晶振為 12HZ，采用定時(shí)器 0、模式 1，則計(jì)數(shù)的脈沖個(gè)數(shù)為： (50*1000)*12/foc=50000 個(gè)，故有： TH0=(6553650000)/256 TL0=(6553650000)%256 車(chē)身垂直加速度與振幅位移的變換思想： 由于壓電式加速度傳感器檢測(cè)的是車(chē)身的垂直振動(dòng)加速度值，在程序的設(shè)計(jì)過(guò)程中必須將其轉(zhuǎn)化為車(chē)身振動(dòng)的大小，即振幅的位移，其轉(zhuǎn)化過(guò)程如下： 假設(shè)路面對(duì)車(chē)身的輸入為 x=Asinω t V=dx/dt=Aω cosω t a= dV/dt=A(ω ^2)*sinω t x/a=1/(ω ^ 2)。 h=x=a/(ω ^2) 首先先設(shè)定汽車(chē)車(chē)身振幅范圍為 010mm 即， h=10mm 為最大值，當(dāng)汽車(chē)振動(dòng)幅度超過(guò)10mm 時(shí)即（ h10mm），必須執(zhí)行 PID 調(diào)節(jié)，如果 h10mm，則繼續(xù)采樣加速度值，繼續(xù)比較。但是當(dāng) h15mm 時(shí)，峰鳴器必須響，發(fā)出報(bào)警聲，以提示使用者。 數(shù)字 PID控制算法： 直次 PID 控制算法采用的增量式 PID 控制算法，因?yàn)樵隽渴?PID 算法只需要保持當(dāng)前 微機(jī)檢測(cè)系統(tǒng) 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 13 時(shí)刻以前三個(gè) 時(shí)刻的誤差即可。它與位置式 PID 相比，有以下優(yōu)點(diǎn)： 首先：位置式 PID 算法每次輸出與整個(gè)過(guò)去狀態(tài)有關(guān)，計(jì)算式中要用到過(guò)去誤差的累加值，因此容易產(chǎn)生較大的計(jì)算誤差，而增量式 PID 只需要計(jì)算增量，計(jì)算誤差當(dāng)精度不足時(shí)對(duì)控制量的計(jì)算影響較小。 其次：采用增量算法，由于其與原始狀態(tài)無(wú)關(guān)，易于實(shí)現(xiàn)手動(dòng)到自動(dòng)的無(wú)沖擊切換。 另外，由于執(zhí)行機(jī)構(gòu)需要的是控制變量的絕對(duì)值而不是其增量，這時(shí)仍可采用增量式計(jì)算，但是輸出則采用位置式的輸出形式，算法公式如下： y(n)=y(n1)+ δ y(n)=y(n1)+Kp*(δ e(n)+I*e(n)+D*δ e(n)^2)， 把δ e(n)=e(n)e(n1), δ e(n)^2=δ e(n)2*δ e(n1)+e(n2)代入上式，則： y(n)=y(n1)+Kp*[(e(n)e(n1))+I*e(n)+D*(e(n)2*e(n1)+e(n2))] 式中： e(n)=wu(n)。 W給定值振幅位移量 Kp比例系數(shù) I=T/Ti積分系數(shù) D=Td/T微分系數(shù) T采樣周期 由于本次的課程設(shè)計(jì)時(shí)間有限，關(guān)于 PID 控制中 的各參數(shù)，如比例系數(shù) Kp、積分 環(huán)節(jié) Ki、微分環(huán)節(jié) Kd 的確定事先已經(jīng)假定得出，沒(méi)有經(jīng)過(guò) Matlab 軟件的仿真得出。本次設(shè)計(jì)中各參數(shù)