【導(dǎo)讀】進(jìn)行農(nóng)田整地、路堤整形及林區(qū)道路的整修等。近幾年，隨著交通建設(shè)的迅速發(fā)展，各施工單位在公路技術(shù)質(zhì)量上的競爭越加激烈，尤其對路面平整度的要求越來越高，工工藝上不斷鉆研總結(jié)；另一方面在車載上使用先進(jìn)的整平技術(shù)，運用自動調(diào)平系統(tǒng)。都致力于后者的改進(jìn)和完善。在逐漸普及，并成為施工質(zhì)量的保證。國外一些公司己經(jīng)研制出基于微處理器的數(shù)字。統(tǒng)得到廣泛的應(yīng)用，對于自動調(diào)平系統(tǒng)也產(chǎn)生了一定的影響?；谝陨系挠懻?，本論文主要研究了超聲波自動調(diào)平技術(shù)。它結(jié)構(gòu)簡單，靠手動操作完成縱坡和橫坡的調(diào)節(jié)。縱坡是靠基準(zhǔn)線和一。員通過旋轉(zhuǎn)手動厚度調(diào)節(jié)螺釘即可保證較平整的面層。橫坡調(diào)節(jié)工作原理與縱坡調(diào)節(jié)。專業(yè)應(yīng)保持一致。采用縱坡和橫坡控制器來進(jìn)行調(diào)平作業(yè)。調(diào)節(jié)，縱坡采用原來的手調(diào)裝置來控制；后期手動橫坡調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)也被自動裝置取代，了比例脈沖控制方式。調(diào)平系統(tǒng)Mini-Line非接觸找平控制器，該系統(tǒng)町以大幅度提高路面平整度指標(biāo)。

　　

【正文】 式非編碼按鍵電路。程序運行過程中不斷的對按鍵狀態(tài)進(jìn)行掃描，當(dāng)開關(guān)閉和合 時，立即跳轉(zhuǎn)到相應(yīng)的程序執(zhí)行相應(yīng)的命令。 獨立式非編碼按鍵電路 由于機(jī)械式觸點在閉合和斷開時，均發(fā)生抖動，抖動持續(xù)時間一般在 510ms之間，在此之間，邏輯電路的輸入端電平是不穩(wěn)定的， CPU在讀入觸點狀態(tài)時，會檢測到多南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 29 次的電平 跳變，造成命令被重復(fù)執(zhí)行。 濾波消抖電路 清除觸點電平的抖動可采用圖所示的 RC濾波器或 RS觸發(fā)器等硬件電路。圖中74LSl4為史密特反向器，可以消除輸入電平緩慢上升過程中輸出信號的毛刺。 采用硬件電路消除觸點抖動需要對每個鍵附 加一套消抖電路，這樣會加大硬件成本。在單片機(jī)系統(tǒng)中通常采用軟件方法解決：當(dāng) CPU檢測到某一輸入電平變化時，先延時 20ms，等觸點穩(wěn)定下來后，讀入觸點狀態(tài)，從而避免了觸點的抖動。 為了保證按鍵每輸入一次僅作一次處理，需要在程序結(jié)構(gòu)中加以考慮。按鍵輸入處理程序的框圖如圖所示。 按鍵狀態(tài)檢測與處理程序框圖 信號處理模塊 I／ v轉(zhuǎn)換電路設(shè)計 由于超聲波傳感器輸出的是電流信號 (4～ 20mA)，而單片機(jī)的 A／ D只能對電壓信號 (05V)進(jìn)行處理，所以我們必須把從傳感器采集的電流信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，所以本系統(tǒng)設(shè)計了電流電壓轉(zhuǎn)換電路，如圖所示 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 30 I/V轉(zhuǎn)換電路 濾波放大電路設(shè)計 超聲波傳感器在工作的工程中，由于 車載 機(jī)身不可避免的振動以及其他因素等，導(dǎo)致超聲波傳感器探頭也發(fā)生振動，而且這種振動帶有一定的隨機(jī)性，它直接影響了傳感器信號的真實性。所以我們采用一階有源濾波電路對信號進(jìn)行濾波，將干擾信號消除，使得輸出信號基本上能夠真實反映當(dāng)前鏟刀的高度。同時該電路能夠?qū)Σ杉男盘栠M(jìn)行放大，以供以后的信號控制。電路原理如圖 一階有源濾波放大電路圖 采樣／保持電路設(shè)計 如果直接將模擬量送入 A／ D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換，則應(yīng)考慮到任何一種 A／ D轉(zhuǎn)換器都需要有一定的時間來完成量化及編碼的操作。在轉(zhuǎn)換過程中，如果模擬量產(chǎn)生變化，將直接影響轉(zhuǎn)換精度。特別是在同步系統(tǒng)中，幾個并聯(lián)的參量均需取自 同一瞬時，而幾個參數(shù)的 A／ D轉(zhuǎn)換又共享一個芯片，所得到的幾個量就不是同一時刻的值，無法進(jìn)行計算和比較。所以要求輸入到 A／ D轉(zhuǎn)換器的模擬量在整個轉(zhuǎn)換過程中保持不變，但轉(zhuǎn)換之后，又要求 A／ D轉(zhuǎn)換器的輸入信號能夠跟隨模擬量變化，能夠完成上述任務(wù)的器件叫采樣／保持器 (Sample／ Hole)，簡稱 s／ H S／ H有兩種工作方式，一種是采樣方式，另一種是保持方式。在采樣方式中，采樣／保持器的輸出跟隨模擬量輸入電壓。在保持狀態(tài)時，采樣／保持器的輸出將保持南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 31 在命令發(fā)出時刻的模擬量輸入值，直到保持命令撤銷時為止。此時，采樣／保 持器的輸出重新跟蹤輸入信號的變化，直到下一個保持命令來到為止。 最常用的采樣／保持器有美國 AD公司的 AD58 AD58 AD346等以及國家半導(dǎo)體公司的 LFl98／ 298／ 398等。 LFl98／ 298／ 398是由雙級型絕緣柵場效應(yīng)管組成的采樣保持電路，它具有采樣速度快，保持下降速度慢，以及精度高等特點。作為單一的放大器時，其電路增益精度為 0． 002％，采樣時間小于鰍 s時精度可達(dá) 0． 001％，采用雙級型輸入狀態(tài)可獲得低偏差電壓和寬頻帶。結(jié)型場效應(yīng)管比 MOS電路抗干擾能力強(qiáng)，而且不受溫度影響?？偟脑O(shè)計保證 是，即使是在輸入信號等于電源電壓時，也可以將輸入饋送到輸出端。LFl98的邏輯輸入全部為具有低輸入電流的差動輸入，允許直接的差動輸入，允許直接與 TTL、 PMOS、 CMOS電平相聯(lián)。其門限值為 1． 4V。 LFl98供電電源可以從177。 5V到177。18V。 LFl98的原理如圖所示 LFl98原理圖 模擬多路開關(guān) 模擬多路開關(guān)的作用為分別或依次把各傳感器輸出的模擬量與 A／ D接通，以便進(jìn)行 A／ D轉(zhuǎn)換。多路開關(guān)是用來切換模擬電壓信號的關(guān)鍵器件，為了提高參數(shù)的測量精度，對其要求是：導(dǎo)通電阻小，開路電阻大，交叉干擾小，速度快。 常用的由 CMOS場效應(yīng)管組成的單片機(jī)多路開關(guān) CD4501的原理如圖所示。 CD4501是單端的 8路開關(guān)，它有 3根二進(jìn)制的控制輸入端和一根禁止輸入端 INH(高電平禁止 )。片上有二進(jìn)制譯碼器，可由 A、 B、 C3個二進(jìn)制信號在 8個通道中選擇一個，使輸入和輸出接通。而當(dāng) INH為高電平時，不論 A、 B、 C為何值， 8個通道均不通。該多路開關(guān)輸入電平范圍大，數(shù)字量為 3～ 15V，模擬量可達(dá) 15V。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 32 CD4501 原理電路圖 A／ D轉(zhuǎn)換模塊設(shè)計 單片機(jī)只能對數(shù)字信號進(jìn)行處理，所以我們必須對模 擬信號進(jìn)行轉(zhuǎn)換，使它轉(zhuǎn)換成單片機(jī)能夠處理的數(shù)字信號，而 A／ D轉(zhuǎn)換器就具有此功能，它是將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號最常用的器件。 A／ D轉(zhuǎn)換器的種類很多，按工作原理可以分為逐次比較型和積分型～ D轉(zhuǎn)換器，按位數(shù)分類有 8位、 10位、 12位、 14位和 16．位 A／ D轉(zhuǎn)換器等。本系統(tǒng)采用的是 ADC0809模數(shù)轉(zhuǎn)換器 ADC0809簡介 ADC0809是采用逐次比較法的 8位 A／ D變換芯片。芯片內(nèi)部除 A／ D轉(zhuǎn)換部分外還有多路模擬開關(guān)及其地址譯碼鎖存器，三態(tài)數(shù)據(jù)輸出鎖存器等電路。它可以直接與 Z80、808 8080、 8031等 CPU相連，也可以獨立使用。 主要技術(shù)指標(biāo)： 電源電壓： 6． 5V： 分辨率： 8位； 時鐘頻率： 640kHz 轉(zhuǎn)換時間： 100／ ts 未經(jīng)調(diào)整誤差： 1／ 2 LSB和 1 LSB 模擬量輸入電壓范圍： O巧 V； 功耗： 15mW。 引腳圖如圖所示 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 33 ADC0809 引腳圖 ADC0809與 8051接口 圖是 ADC0809與 8051接口的連接方法。由于參考電壓 UR+接 +5V的電源， UR接地，所以輸入信號的變化范圍是 O～ 5V。單片機(jī) 8051的 WR引腳發(fā)送 ADC0809的啟動轉(zhuǎn)換信號，配合 RD引腳發(fā)送讀取 A／ D轉(zhuǎn)換結(jié)果的信號。 P0口的 ， ， ADC0809的地址線 A、 B、 C相連接，對應(yīng) 8路輸入模擬信號的地址是 FEX8H～ FEXFH。ADC0809的 EOC經(jīng)反相器與 P3． O引腳相連接，則 8051根據(jù) 結(jié)果是否結(jié) 束。接口電路中 74LS373是常用的鎖存器電路，主要用來在總線傳輸電路中鎖存地址信息或數(shù)據(jù)信息，并實現(xiàn)總線信號的緩沖與驅(qū)動。 ADC0809與 8051的接口電路 數(shù)據(jù)存儲模塊 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 34 MCS一 51系列的單片機(jī)的程序存儲區(qū)和數(shù)據(jù)存儲區(qū)在尋址邏輯上是 相互獨立的，程序存儲區(qū)和外部數(shù)據(jù)存儲區(qū)的尋址空間各有 64K。由于受生產(chǎn)工藝和成本的限制，8051單片機(jī)內(nèi)部只配置了 4Kb的內(nèi)部 ROM和 128個字節(jié)內(nèi)部的 RAM，在應(yīng)用中這些存儲器滿足不了實際的需要，必須采用額外的存儲芯片，對程序存儲器和數(shù)據(jù)存儲器進(jìn)行擴(kuò)展。 在本文中用 2817A電可改寫只讀存儲器 (EEPIi0M)，對程序存儲器進(jìn)行擴(kuò)展； 6116擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲器，其擴(kuò)展電路如圖所示 外部數(shù)據(jù)存儲器擴(kuò)展電路 I/O口的擴(kuò)展電路 單片機(jī)所提供的輸入輸出 (I／ 0)線很少，大多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)需要外加擴(kuò)展 I／ 0接口。 MCS一 51系列單片機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行 I／ 0擴(kuò)展時，經(jīng)常采用的是美國 Intel公司的外圍接口芯片，如并行接口 8255A、 74系列的 TTL電路或 CMOS電路等。本系統(tǒng)采用 74LS377擴(kuò)展 8位輸出口，這類 I／ O口具有體積小、價格低、無需初始化、 使用方便等優(yōu)點，因而得到了廣泛的應(yīng)用。 74LS377是帶有選通輸入的 8D觸發(fā)器。 DO～ D7為數(shù)據(jù)輸入線， Q0～ Q7為數(shù)據(jù)輸出線； E為片選信號線， CP為時鐘輸入線。當(dāng) E為低電平時， CP脈沖的上升沿把 D端的數(shù)據(jù)送到 Q端，并加以鎖存。 采用 74LS377擴(kuò)展 8051單片機(jī) 8位輸出口的邏輯線路如圖所示 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 35 用 74LS377擴(kuò)展 8051的輸出口 系統(tǒng)狀態(tài)顯示模塊 車載 在工作過程中， 自動調(diào)平 系統(tǒng)必須根據(jù)其運行的狀態(tài)以一定的方式通知操作人員 車載 目前的運行狀況。 LED顯示器的 7段數(shù)碼顯示并不能滿足所有的要求，因此本控制系統(tǒng)除了 LED顯示之外還加上了一些系統(tǒng)狀態(tài)指示燈，使得系統(tǒng)運行狀態(tài)一目了然。如圖其硬件接口電路。 作業(yè)燈 (Working)：當(dāng)系統(tǒng)處于正常工作狀態(tài)時，工作狀態(tài)燈始終是亮的，直到系統(tǒng)停止運行。 工作狀態(tài)燈 (Stating)：工作狀態(tài)燈具有兩種功能，一是指示系統(tǒng)是處于自動狀態(tài)還是手動狀態(tài)，當(dāng)系統(tǒng)處于自動狀態(tài)時，工作狀態(tài)燈亮，處于手動態(tài)時工作狀態(tài)燈滅。操作員可以通過 A／ M按鍵，進(jìn)行兩種工作狀態(tài)的切換。 油缸運動顯示燈 (Lifting／ Lowing)：當(dāng)油缸向上運動后，那么 向上的指示燈就亮；當(dāng)油缸不運動時，那么不運動指示燈；當(dāng)油缸向下運動后，那么向下的指示燈就亮。 LED顯示模塊 對于 車載 鏟刀升降 自動調(diào)平 控制系統(tǒng)而言，顯示器也是一個不可忽略的部分。在單片機(jī)系統(tǒng)中，常用的顯示器有：發(fā)光二極管顯示器，簡稱 LED(Light Emitting Diode)；液晶顯示器，簡稱 LCD(Liquid Crystal Display)；熒光管顯示器。其中發(fā)光二極管顯示器結(jié)構(gòu)、原理簡單，使用方便，是最常用的顯示器之一。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 36 本文考慮到 車載 自動控制系統(tǒng)需要顯示的內(nèi)容以及特點，采用 MAX7219顯示驅(qū)動芯片來設(shè)計 7段 8位 LED顯示器。 LED顯示器中的發(fā)光二極管共有兩種連接方法： (1)共陽極接法 把發(fā)光二極管的陽極連在一起構(gòu)成公共陽極。使用時公共陽極接 +5V。陰極端輸入低電平的段發(fā)光二極管導(dǎo)通點亮，輸入高電平的則不點亮。 (2)共陰極接法 把發(fā)光二極管的陰極連在一起構(gòu)成公共陰極。使用時會共陰極接地，陽極端輸入高 ， 電平的段發(fā)光二極管導(dǎo)通點亮，輸入低電平的則不點亮。 (a) 共陽極接法； （ b)共陰極接法 七段 LED顯示器需要由驅(qū)動電路驅(qū)動。在七段 LED顯示器中，共陽極顯示器，用低電平驅(qū)動；共陰極顯示器，用高電平驅(qū)動。點亮顯示器有靜態(tài)和動態(tài)兩種方式。本系統(tǒng)采用靜態(tài) LED驅(qū)動。 顯示驅(qū)動芯片 MAX7219簡介 MAX7219是由 Maxim公司生產(chǎn)的串行輸入／輸出 LED顯示驅(qū)動芯片，它能夠驅(qū)動 8個共陰極 7段 LED顯示器。其片內(nèi)包含有一個 BCD碼譯碼器、多路復(fù)用掃描電路、段和位驅(qū)動器及存儲每個數(shù)字的 8x8固態(tài) RAM。 MAX7219為 24引腳芯片，引腳排列如圖所示： 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 37 MAX7219引腳排列 MAX7219引腳功能如下： DIN：串行數(shù)據(jù)輸入端，在 CLK的上升沿數(shù)據(jù)被鎖入芯片內(nèi) 部 16位移位寄存器。 DIG0DIG7： LED位線，從共陰極 LED中吸入電流； LOAD：數(shù)據(jù)裝載信號輸入端，在 LOAD的上升沿最后的 16位串行數(shù)據(jù)被鎖入； SEGA— SEGG， SEGDP：段碼輸出端； ISET：硬件亮度調(diào)節(jié)端； DOUT：串行數(shù)據(jù)輸出端，輸入到 DIN的數(shù)據(jù)在 1615個時鐘周期后在 DOUT腳發(fā)出，該腳用于與級聯(lián)擴(kuò)展； CLK：移位脈沖輸入端，最高時鐘頻率位 10MHz，在 CLK的上升沿數(shù)據(jù)被鎖入內(nèi)部移位寄存器；在 CLK的下降沿，數(shù)據(jù)從 DOUT腳被輸出； V十：正電源； GND：接地。 顯示器接口設(shè)計 MAX7219和單片機(jī)連接有三條引線 (CDIN， CLK， LOAD)，采用 16位數(shù)據(jù)串 行移位接收方式。單片機(jī)將 16位二進(jìn)制數(shù)逐位發(fā)送到 DIN端，在 CLK上升沿到來前準(zhǔn)備就緒， CLK的每個上升沿將一位數(shù)據(jù)移入 M_AX7219內(nèi)移位寄存器，當(dāng) 16位數(shù)據(jù)移入完，在 LOAD引腳信號上升沿將 16位數(shù)據(jù)裝入 MAX7219內(nèi)的相應(yīng)位置，在 MAX7219內(nèi)部硬件動態(tài)掃描顯示控制電路作用下實現(xiàn)以上動態(tài)顯示。 MAX7219和 8051的連接有兩種形式，并行接口方式和串行接口方式。本文采用并行接口方式。如圖所示 MAX7219和 8051的硬件并行接口方式 后向通道設(shè)計 車載自動調(diào)平 控制系統(tǒng)的后向通道主要是指 PWM信號的驅(qū)動電路，電磁換向閥兩端的電磁鐵的驅(qū)動功率為 35W，單片機(jī)輸出的 PWM信號功率很小，不足以驅(qū)動電磁閥工作，所以在后向通道中，我 們必須加上一個驅(qū)動電路來提高 PWM控制信號的驅(qū)動能力。電路設(shè)計如圖所示。 南昌航空大學(xué)科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 38 功率驅(qū)動放大電路 相對于 8051單片機(jī)來說，電磁鐵屬于功率較大的感性負(fù)載，在電磁鐵通斷電的瞬間往往會產(chǎn)生較大的尖峰電壓，若防護(hù)不當(dāng)則有可能將控制器件甚至是控制器燒毀 ，所以我們在 PWM輸出端采用了光電隔離措施，把