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工業(yè)電磁制動器控制方法的研究_本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文-wenkub.com

2025-06-23 19:57 本頁面
   

【正文】 Atmega8 單片機(jī)的編譯環(huán)境 Atmega8 單片機(jī)的編譯環(huán)境有很多,比如 ICC、 GCC、 IAR 等,本次畢業(yè)設(shè)計(jì)應(yīng)用到的軟件為 ICC。然后分別由 C51 及 C51 編譯器 編譯生成目標(biāo)文件( OBJ) 。Keil 提供了包括 C 編譯器 、宏匯編、連接器、庫管理和一個功能強(qiáng)大的仿真調(diào)試器等在內(nèi)的完整開發(fā)方案,通過一個 集成開發(fā)環(huán)境 ( uVision)將這些部分組合在一起。 C 語言庫函數(shù)豐富,運(yùn)算速度快,具有良好的可移植性,而且可以實(shí)現(xiàn)直接對系統(tǒng)硬件的控制。包括處理器電路的設(shè)計(jì)、電源電路的設(shè)計(jì)、過零檢測電路的設(shè)計(jì)、光耦合器觸發(fā)晶閘管電路的設(shè)計(jì) 、 溫度 監(jiān)控電路 的設(shè)計(jì) 、單片機(jī)自動復(fù)位電路 的設(shè)計(jì) 、無線信號收發(fā)電路 的設(shè)計(jì) 、單片機(jī)與 PC 機(jī)通信電路 設(shè)計(jì)等 內(nèi)容 。隨著設(shè)備的不斷改進(jìn),出現(xiàn)了代替 DB25 的 DB9 接口,現(xiàn)在都把 RS232 接口叫做 DB9。當(dāng)單片機(jī)與計(jì)算機(jī)通信時指示燈閃爍 J6是與計(jì)算機(jī)連接的接口為通用 RS232 接口。故單片機(jī)與計(jì)算機(jī)通信時需要將 TTL 電平轉(zhuǎn)化成 232 電平。當(dāng)然對 3V 左右的單片機(jī)更加適用了。 第 3 章 系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì) 21 ⑽ 低功耗 工作,待機(jī)模式下狀態(tài)為 22uA;掉電模式下為 900nA。 ⑹ 模塊可軟件設(shè)地址,只有收到本機(jī)地址時才會輸出數(shù)據(jù)指示,可直接接各種單片機(jī)使用,軟件編程非常方便。 ⑵ 最高工作速率 2Mbps,高效 GFSK 調(diào)制,抗干擾能力強(qiáng),特 別適合工業(yè)控制場合。 燕山大學(xué)本科生畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 20 無線通信模塊的電路設(shè)計(jì) 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(shè)計(jì) 為了實(shí)現(xiàn)對工業(yè)電磁制動器運(yùn) 行狀態(tài)進(jìn)行實(shí)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(jī)或手持?jǐn)?shù)據(jù)終端。17 腳為硬件復(fù)位端口高電平有 效,在本次設(shè)計(jì)中 12864 采用軟件復(fù)位故直接將 17 腳接地。 5 腳 R/W( SID)為讀 /寫選擇端或串行操作的數(shù)據(jù)口,高電平時讀出數(shù)據(jù),低電平時寫入數(shù)據(jù)。液晶的體積第 3 章 系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì) 19 小、功耗低、顯示操作簡單。 12318B20Header 3VCCGND18B20 4K7R?Res2 圖 37 溫度檢測電路 人機(jī)交互界面的設(shè)計(jì) 1234567891011121314151617181920JP1LCD12864GNDVCC12864_CS12864_SI12864_SCK12864_PSB12864_RET2KR7Res22KR8Res22KR9Res2GNDVCCVCC 圖 38 LCM12864 顯示電路原理圖 人機(jī)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。 ⑺ 測量結(jié)果直接輸出數(shù)字溫度信號,以 “一線總線 ”串行傳送給 CPU,同時可傳送 CRC 效驗(yàn)碼,具有極強(qiáng)的抗干擾糾錯能力。 ⑷ 在使用中不需要任何外圍元件,全部傳感元件及轉(zhuǎn)換電路集成在形如一只三極管的集成電路內(nèi)。 DS18B20 是美國 DALLAS 半導(dǎo)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(qiáng)、易 與 微處理器連接等優(yōu)點(diǎn),可以直接將溫度轉(zhuǎn)化為串行數(shù)字信號供處理器處理。 如果程序出現(xiàn) “跑飛 ”現(xiàn)象,程序?qū)⒉荒苷_\(yùn)行,這個定時發(fā)出的脈沖也得不到保障。如圖 36所示,電阻 R1 和 R2 分壓產(chǎn)生 電源門限值。手動操作 MR端允許通過手動按鈕開關(guān)產(chǎn)生一個負(fù)脈沖去觸發(fā)復(fù)位信號產(chǎn)生器產(chǎn)生復(fù)位信號 RESET。 (RESET) PC61PD0 (RXD)2PD1 (TXD)3PD2 (INT0)4PD3 (INT1)5PD4 (XCK/T0)6VCC7GND8PB6 (XTAL1/TOSC1)9PB7 (XTAL2/TOSC2)10PD5 (T1)11PD6 (AIN0)12PD7 (AIN1)13PB0 (ICP)14PB1 (OC1A)15PB2 (SS/OC1B)16PB3 (MOSI/OC2)17PB4 (MISO)18PB5 (SCK)19AVCC20AREF21GND22(ADC0) PC023(ADC1) PC124(ADC2) PC225(ADC3) PC326(ADC4/SDA) PC427(ADC5/SCL) PC528U3ATMEGA8_DIP28MOSIMISORESETSCKCECS PWR_UPDR1CLK3DATAVCCGND12864_SI12864_SCK12Y1XTAL22pFC622pFC5channal2channal1channal3channal418B20VCCS1SWPB10KR10Res1C7104GNDRESETVCCGNDGNDAtmega8 復(fù)位電路燕山大學(xué)本科生畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 16 單片機(jī)自動復(fù)位電路的設(shè)計(jì) MR1VCC2GND3PFI4PFO5WDI6RST7WDO8U2MAX813LVCCGNDchannal1channal0 圖 36 單片機(jī)自動復(fù)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(fù)位等功能,可提高 系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。 ⑼ 五種可以通過軟件進(jìn)行選擇的省電模式 。 ⑸ 三個具有比較模式的靈活的定時器 / 計(jì)數(shù)器 (T/C)。 12P3制動器接口V+VCCQ18550V51KR8Res1510R9Res1ANODE1CATHODE2NC3TERMINAL4SUB5TERMINAL6U5moc3041Q2 雙向可控硅GND100R10C82KR11C51RRes1第 3 章 系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì) 15 主要特點(diǎn)為: ⑴ 8K 字節(jié)的系統(tǒng)內(nèi)可編程 Flash(具有同時讀寫的能力, RWW)。 圖 34 光耦合器觸發(fā)晶閘管電路 系統(tǒng)監(jiān)控電路及其信號部分的設(shè)計(jì) 監(jiān)控及其信號部分微處理器電路的設(shè)計(jì) 在工業(yè)產(chǎn)品中,系統(tǒng)的穩(wěn)定性尤為重要,因此需要設(shè)計(jì)系統(tǒng)監(jiān)控與信號部分,用于實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài),在故障發(fā)生后,第一時間內(nèi)做出反應(yīng),以求最大限度的減少故障所帶來的損失。電阻 1R 限制流過 MOC3041 輸出端的電流不要超過 1A。整流橋的 功率 是 2W,可以流過 10A的電流 ,滿足系統(tǒng)要求。 第 3 章 系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì) 13 圖 32 單片機(jī)供電電路 過零檢測電路的設(shè)計(jì) 圖 33 過零檢測電路 如圖 33 所示,過零檢測的原理是 220V 交流電經(jīng)過變壓器后變?yōu)?9V交流電,經(jīng)過整流橋之后變?yōu)橹绷髅}沖,當(dāng)脈沖在過零點(diǎn)時使輸出端導(dǎo)通,給單片機(jī)外部中斷送入一個脈沖。具有熱過載保護(hù),短路保護(hù),輸出晶體管安全工作區(qū)保護(hù) 等保護(hù)措施。綜合穩(wěn)定性的考慮,決定采用 三端 正電源穩(wěn)壓芯片 LM7805。在本次電路設(shè)計(jì)中考慮到系統(tǒng)本身為低頻率電路故把電解質(zhì)電容去掉只用的貼片封裝的瓷片電容方便 PCB 板的制作。 單片機(jī)復(fù)位電路 的作用是 使單片機(jī) 有效 復(fù)位,此款單片機(jī)的復(fù)位 方式燕山大學(xué)本科生畢 業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 12 是高電平復(fù)位,此復(fù)位電路可以實(shí)現(xiàn)上電復(fù)位和按鍵 復(fù)位,當(dāng)系統(tǒng)上電時電容 C7 充電,單 片機(jī) RESET 引腳出現(xiàn)一個高電平并持續(xù)一定時間,使單片機(jī)復(fù)位。 ⑻ 32 個可編程 I/O 口線 。 ⑷ 與標(biāo)準(zhǔn) MCS51 指令系統(tǒng)及 8052 產(chǎn)品引腳兼容 。 第 3 章 系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì) 11 第 3章 系統(tǒng)電路的設(shè)計(jì) 處理器 電路 的設(shè)計(jì) 123456781011121314151617RESET9XTAL218XTAL119VSS2032333435363738392122232425262728PSEN29ALE/PROG30EA/VDD31VCC4080C51U2RST12Y1XTALC622pfC522pfGNDVCCC7104S2SWPB10KR12Res1VCCRSTAt89S52 單片機(jī)復(fù)位電路VCCC77104GND圖 31 處理器模塊電路原理圖 At89S52 單片機(jī)是一款 美國 ATMEL公司生產(chǎn)的基于 51 內(nèi)核的低電壓,高性能 CMOS 8 位單片機(jī)。 L電力電子設(shè)備或其他諧波源TCR TSC FC( 可兼作諧波濾波器 )MS CC C C 圖 23 SCV 類型 本章小結(jié) 本章主要論述系統(tǒng)方案的選擇與論證,介紹了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 LC 無源濾波器如圖 22 所示,圖中包含有 5 次諧波濾波器, 7 次諧波濾波器, 11 次諧波濾波器。當(dāng)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(jìn)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。在三相四線制整流電源中不但使網(wǎng)側(cè)功率因數(shù)降低,而且由于它的三次諧波電流在零線中相位相同,這些諧波電流合成后使零線電流增大,有時可能超過各相相電流。 2 電磁干擾公害:高頻開關(guān)變換器工作時,內(nèi)部的高電壓或大電流波形以極短的時間上升或下降,這些具有陡變沿的脈沖信號會產(chǎn)生很強(qiáng)的電磁干擾信號。 燕山大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文) 8 電力公害的 產(chǎn)生 原因 及其抑制方法 電力公害的產(chǎn)生原因及其分類 電力電子裝置如整流器、逆變器和斬波器等對于電網(wǎng)來說屬于非線性負(fù)載,它產(chǎn)生的有害高次諧波電流 “注入 ”電網(wǎng),造成電網(wǎng) 的 嚴(yán)重污染。為了保證觸發(fā)晶閘管可靠導(dǎo)通,要求觸發(fā)脈沖具有一定 寬度。脈沖變壓器工作時,加在脈沖變壓器上 的電壓 為單向脈沖電壓。普通變壓器一次側(cè)加的是正弦電壓,而脈沖變壓器一次側(cè)加的是周期脈沖電壓。 2 使用脈沖變壓器的觸發(fā)方案 脈沖變壓器觸發(fā)方式可以減少晶閘管門極的功耗以及觸發(fā)信號放大電路的功耗。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)。 MOC3041 作用是隔離單片機(jī)系統(tǒng)和觸發(fā)外部的雙向晶閘管。 1 使用光 耦隔離器的觸發(fā)方案 在要求觸發(fā)脈沖較寬的晶閘管控制系統(tǒng)中,常用光耦合器組成晶閘管觸發(fā)電路。為了減小晶閘管產(chǎn)生的電流諧波問題,決定采用雙向晶閘管,根據(jù)仔細(xì)分析比較決定采用BTA40600B, 其中 BT 的含義是雙向可控硅系列, A 的含義是絕緣, 40 的含義是可流過的最大電流為 40A, 600 的 含
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