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砂輪在線動(dòng)平衡系統(tǒng)設(shè)計(jì)電子與單片機(jī)專(zhuān)業(yè)畢業(yè)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文-文庫(kù)吧資料

2025-01-24 15:59本頁(yè)面
  

【正文】 關(guān)以及微處理機(jī)兼容的控制邏輯的CMOS組件。調(diào)整電路的能夠改變頻帶寬度。電路性能參數(shù): 為同相比例運(yùn)算放大電路的輸入,比例系數(shù)為 (46)當(dāng) 時(shí),電路的傳遞函數(shù) (47)令中心頻率電壓放大倍數(shù) (48)令上式分母的模為,則分母虛部絕對(duì)值為1,即 (49)當(dāng)= 時(shí),得出通帶放大倍數(shù) (410)解方程,取正根,就可得到下限截止頻率和上限截止頻率分別為因此,通頻帶 (411)電路的頻率特性如圖47圖示。圖46 壓控電壓源二階帶通濾波器工作原理:這種濾波器的作用是只允許 在某一個(gè)通頻帶范圍內(nèi)的信號(hào)通過(guò),而比通頻帶下限頻率低和比上限頻率高的信號(hào)均加以衰減或抑制。一般由集成運(yùn)放與RC網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成,它具有體積小、性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),同時(shí),由于集成運(yùn)放的增益和輸入阻抗都很高,輸出阻抗很低,我們采用的有源帶通濾波器還兼有放大與緩沖作用。 寬輸入電壓范圍:177。使用OP07一般不用考慮調(diào)零和頻率問(wèn)題就能滿足要求。C2值決定了通道的低頻截止頻率。圖44 OP07芯片OP07芯片引腳功能說(shuō)明:1和8為偏置平衡(調(diào)零端),2為反向輸入端,3為正向輸入端,4接地,5空腳,6為輸出,7接電源OP07是一種高精度單片運(yùn)算放大器,具有很低的輸入失調(diào)電壓和漂移。首先介紹放大電路的功能,它是利用三極管的電流控制作用或場(chǎng)效應(yīng)管電壓控制作用,把微弱的電信號(hào)不失真的放大到所需數(shù)值,實(shí)現(xiàn)將直流電源的能量部分地轉(zhuǎn)化為按輸入信號(hào)規(guī)律變化且有較大能量的輸出信號(hào)。即: (42)式中: N為線圈匝數(shù)為穿過(guò)每匝線圈的磁通量根據(jù)磁場(chǎng)中線圈的運(yùn)動(dòng)方式不同,其感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也有所不同。工作溫度 4mm %10~1000 ZCC203頻率響應(yīng)HZ表41 ZCC200系列技術(shù)指標(biāo)技術(shù)指標(biāo) ZCC201對(duì)機(jī)械或結(jié)構(gòu)的 振動(dòng)工況進(jìn)行評(píng)價(jià);可廣泛用于電力、石油、化工、冶金、建材、航空、機(jī)械制造等領(lǐng)域的旋轉(zhuǎn)機(jī)械與設(shè)備軸承座、機(jī)體的振動(dòng)測(cè)量和長(zhǎng)期監(jiān)視;由于這種傳感器防水、防塵、可靠性高,適合鐵道、礦山、水利、建筑等野外作業(yè)行業(yè)進(jìn)行爆破和工程抗震監(jiān)測(cè)。 當(dāng)A0==1時(shí),控制寄存器被選擇. 磁電式振動(dòng)速度傳感器在振動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中,通過(guò)對(duì)一些周期性振動(dòng)測(cè)量進(jìn)行分析,為了得出更可靠,重復(fù)性高的測(cè)量結(jié)果,本次設(shè)計(jì)選用的的傳感器為ZCC200系列磁電式振動(dòng)速度傳感器,是將振動(dòng)物體的機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電量的換能裝置。   當(dāng)A0=0,A1=1時(shí),PB口被選擇。39。   PC0~PC7:端口C輸入輸出線,一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器, 一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入緩沖器。   PA0~PA7:端口A輸入輸出線,一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸出鎖存器/緩沖器, 一個(gè)8位的數(shù)據(jù)輸入鎖存器。   WR:寫(xiě)入信號(hào),當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/WR=0且/CS=0時(shí),允許CPU將數(shù)據(jù)或 控制字寫(xiě)入8255。   CS:芯片選擇信號(hào)線,當(dāng)這個(gè)輸入引腳為低電平時(shí),即/CS=0時(shí),表示芯片被選中,允許 8255與CPU進(jìn)行通訊。特性如下:(1)一個(gè)并行輸入/輸出的LSI芯片,多功能的I/O器件,可作為CPU總線與外圍的接口. (2)具有24個(gè)可編程設(shè)置的I/O口,即使3組8位的I/O口為PA口, 們又可分為兩組12位的I/O口,A組包括A口及C口(高4位,PC4~PC7),B組包括B口及C口(低4位,PC0PC3).A組可設(shè)置為基本的I /O口,閃控(STROBE)的I/O閃控式,雙向I/O3種模式。同時(shí)必須具有與外設(shè)連接的接口A、B、C口。8255可作為單片機(jī)與多種外設(shè)連接時(shí)的中間接口電路。具有3個(gè)通道3種工作方式的可編程并行接口芯片(40引腳)。中斷的特點(diǎn):①分時(shí)操作;②實(shí)時(shí)處理;③故障處理。C51系統(tǒng)有關(guān)中斷的寄存器有4個(gè),分別為中斷源寄存器TCON和SCON、中斷允許控制寄存器IE和中斷優(yōu)先級(jí)控制寄存器IP;中斷源有5個(gè),分別為外部中斷0請(qǐng)求INT0、外部中斷1請(qǐng)求INT定時(shí)器0溢出中斷請(qǐng)求TF0、定時(shí)器1溢出中斷請(qǐng)求TF1和串行中斷請(qǐng)求R1或T1。中斷系統(tǒng)大大提高了系統(tǒng)的效率。 中斷系統(tǒng)中斷系統(tǒng)是單片機(jī)的重要組成部分。計(jì)數(shù)器對(duì)外部輸入信號(hào)的占空比沒(méi)有特別的限制,但必須保證輸入信號(hào)的高電平與低電平的持續(xù)時(shí)間在一個(gè)機(jī)器周期以上。在每個(gè)機(jī)器周期的S5P2期間采樣引腳輸入電平,若前一個(gè)機(jī)器周期采樣值為1,后一個(gè)機(jī)器周期采樣值為0,則計(jì)數(shù)器加1。如果單片機(jī)系統(tǒng)采用12MHz晶振,則計(jì)數(shù)周期為:T=1/[12*1*(/12)]=1 (41)這是最短的定時(shí)周期,適當(dāng)選擇定時(shí)器的初值可獲取各種定時(shí)時(shí)間。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的工作原理:當(dāng)定時(shí)器/計(jì)數(shù)器設(shè)置為定時(shí)工作方式時(shí),計(jì)數(shù)器對(duì)內(nèi)部機(jī)器周期計(jì)數(shù),每過(guò)一個(gè)機(jī)器周期,計(jì)數(shù)器加1,直至計(jì)滿溢出。在單片機(jī)中,定時(shí)功能和計(jì)數(shù)功能的設(shè)定和控制都是通過(guò)軟件來(lái)進(jìn)行的。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器的核心是一個(gè)加1計(jì)數(shù)引腳上施加器,其基本功能是加1功能。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器定時(shí)器/計(jì)數(shù)器(timer/counter)是單片機(jī)中的重要部件,其工作方式靈活、編程簡(jiǎn)單,使用它對(duì)減輕CPU的負(fù)擔(dān)和簡(jiǎn)化外圍電路都大有好處。在無(wú)片外擴(kuò)展存儲(chǔ)器的系統(tǒng)中,這4個(gè)口的每一位均可作為雙向的I/O端口使用。實(shí)際上,他們已被歸入專(zhuān)用寄存器之列,并且具有字節(jié)尋址和位尋址功能。 AT89C51系列單片機(jī)的功能單元并行I/O接口:?jiǎn)纹瑱C(jī)芯片內(nèi)有一項(xiàng)主要功能就是并行I/O口。在從片外程序存儲(chǔ)器取址期間,在每個(gè)機(jī)器周期中,當(dāng)PSEN有效時(shí),程序存儲(chǔ)器的內(nèi)容被送上P0口(數(shù)據(jù)總線)。ALE可以驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。在EPROM編程期間,作輸入。用做片外存儲(chǔ)器訪問(wèn)時(shí),低字節(jié)地址鎖存。在編程時(shí),其上施加21V的編程電壓。在振蕩器工作時(shí),在RST上作用兩個(gè)機(jī)器周期以上的高電平,將器件復(fù)位??刂凭€:共4根。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器選通:——WR低電平有效,輸出,片外存儲(chǔ)器寫(xiě)選通。定時(shí)器/計(jì)數(shù)器:——T0定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0的外部輸入,輸入。中斷:——INT0外部中斷0,輸入。串行口:——RXD(串行輸入口),輸入。在提供這些功能時(shí),其輸出鎖存器應(yīng)由程序置1。P3口——8位、準(zhǔn)雙向I/O口,具有內(nèi)部上拉電路。在編程/校驗(yàn)期間,接收高位字節(jié)地址。P2口——8位、準(zhǔn)雙向I/O口。對(duì)于80C51,——T2,是定時(shí)器的計(jì)數(shù)端且位輸入;——T2EX,是定時(shí)器的外部輸入端。在編程/校驗(yàn)期間,用于輸入低位字節(jié)地址。P0口(作為總線時(shí))能驅(qū)動(dòng)8個(gè)LSTTL負(fù)載。當(dāng)使用片外存儲(chǔ)器(ROM、RAM)時(shí),作地址和數(shù)據(jù)分時(shí)復(fù)用。I/O:4個(gè)口,32根。XTAL2——反向放大器的輸出,輸入到內(nèi)部時(shí)鐘發(fā)生器。GND——接地。其與80C51引腳結(jié)構(gòu)基本相同,圖43為其邏輯引腳圖。這些寄存器分別用于以下各個(gè)功能單元:CPU:ACC,B,PSW,SP,DPTR(由兩個(gè)8位寄存器DPL和DPH組成);并行口:P0,P1,P2,P3;中斷系統(tǒng):IE,IP;串行口:SCON,SBUF,PCON。內(nèi)部RAM的各個(gè)單元,都可以通過(guò)直接地址來(lái)尋找,對(duì)于工作寄存器,則一般都直接用R0~R7,對(duì)特殊功能寄存器,也是直接使用其名字較為 方便89C51內(nèi)部特殊功能寄存器符號(hào)及地址。而80H~FFH是專(zhuān)門(mén)用于特殊功能寄存器(SFR)的區(qū)域。89C51的RAM雖然字節(jié)數(shù)不很多,但卻起著十分重要的作用。CPU的控制器專(zhuān)門(mén)提供一個(gè)控制信號(hào)EA用來(lái)區(qū)分內(nèi)部ROM和外部ROM的公用地址區(qū):當(dāng)EA接高電平時(shí),單片機(jī)從片內(nèi)ROM的4K字節(jié)存儲(chǔ)器區(qū)取指令,而當(dāng)指令地址超過(guò)0FFFH后,就自動(dòng)的轉(zhuǎn)向片外ROM取指令。64K字節(jié)的程序存儲(chǔ)器(ROM) 空間中,有4K字節(jié)地址區(qū)對(duì)于片內(nèi)ROM和 片外ROM是公用的,這4K字節(jié)地址是0000H~FFFH。除此之外,還可以在片外擴(kuò)展RAM和ROM,并且各有64KB的尋址范圍。89C51單片機(jī)在物理上有四個(gè)存儲(chǔ)空間:片內(nèi)程序存儲(chǔ)器和片外程序存儲(chǔ) 器、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器和片外數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。存儲(chǔ)器組織89C51單片機(jī)的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)之一是將程序存儲(chǔ)器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分開(kāi), 并有各自的尋址機(jī)構(gòu)和尋址方式,這種結(jié)構(gòu)稱(chēng)為哈佛結(jié)構(gòu)單片機(jī)。89C51的控制器在單片機(jī)內(nèi)部協(xié)調(diào)各功能部件之間的數(shù)據(jù)傳送、數(shù)據(jù)運(yùn)算等操作,并對(duì)單片機(jī)發(fā)出若干控制信息。控制邏輯主要包括定時(shí)和控制邏輯、指令寄存器 、譯碼器以及地址指針DPTR和程序寄存器PC等。ALU只能進(jìn)行運(yùn)算,運(yùn)算的操作數(shù)可以事先存放到累加器ACC或寄存器TMP中,運(yùn)算結(jié)果可以送回ACC或通用寄存器或存儲(chǔ)單元中,累加器ACC也可以寫(xiě) 為A。 89C51單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)89C51系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可以劃分為CPU、存儲(chǔ)器、并行口、串行口、定時(shí)器/計(jì)數(shù)器、中斷 邏輯幾部分。AT89C51是MCS51系列單片機(jī)的一個(gè)產(chǎn)品。AT89系列單片機(jī)是以8031為內(nèi)核,結(jié)合ATMEL公司自己的技術(shù)優(yōu)勢(shì)構(gòu)成的,它和MCS51是 兼容系列。電路圖如圖41圖41 AT89C51電路圖1970年微型計(jì)算機(jī)研制成功之后,隨之即出現(xiàn)了單片機(jī)(即單片微型計(jì)算機(jī))— 美國(guó)Intel公司1971年生產(chǎn)的4位單片機(jī)4004和1972年生產(chǎn)的雛形8位單片機(jī)8008。如果超標(biāo)則由報(bào)警電路工作發(fā)出報(bào)警信號(hào),同時(shí)開(kāi)始調(diào)節(jié)電機(jī)。通過(guò)ADC芯片把磁電傳感器采集的數(shù)值信號(hào)進(jìn)入單片機(jī)內(nèi)部進(jìn)行處理。其中(37) 設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)的目的是利用最短的時(shí)間使 假定與分別為兩個(gè)偏心齒圈驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的控制電壓,則可得到平衡模型的方框圖如圖33:圖33 平衡模型方框圖本章小結(jié)為了分析和設(shè)計(jì)控制系統(tǒng),我們需針對(duì)平衡頭結(jié)構(gòu)特點(diǎn)建立數(shù)學(xué)模型,可以通過(guò)電機(jī)電勢(shì)平衡方程式和拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)平衡方程式建立其位置控制系統(tǒng)模型,進(jìn)而依據(jù)平衡機(jī)理依據(jù)平衡機(jī)理,分析建立起平衡模型并繪制方框圖。 圖31平衡頭的數(shù)學(xué)模型方框圖由電勢(shì)平衡方程: (31)整理得: (32)式中: 加在電機(jī)兩端的電壓(V) 電樞回路電流 (A) 電動(dòng)機(jī)內(nèi)阻() 電樞繞組的反電動(dòng)勢(shì)(V)n 電樞轉(zhuǎn)速(r/min), 分別為反電動(dòng)勢(shì)系數(shù)和轉(zhuǎn)矩系數(shù) 電磁轉(zhuǎn)矩() 每級(jí)磁通量(Wb)L 電樞電感(H)根據(jù)拖動(dòng)系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)平衡方程式有: (33)是粘性摩擦系數(shù)(有實(shí)驗(yàn)得),是電機(jī)轉(zhuǎn)角,是依據(jù)折算前后動(dòng)能不變的原則,將傳動(dòng)機(jī)構(gòu),偏心齒圈的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量折算到電機(jī)軸后總的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。由平衡頭的工作原理設(shè)計(jì)出系統(tǒng)方案框圖。圖22設(shè)計(jì)方案框圖本章小結(jié)通過(guò)了解平衡頭的關(guān)鍵結(jié)構(gòu),制定了三種系統(tǒng)方案。即所謂的相位控制與幅值控制。其平衡程序由微機(jī)按拾振信號(hào)驅(qū)動(dòng)2 個(gè)永磁直流電機(jī)同時(shí)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn),使2 個(gè)平衡塊產(chǎn)生離心力的合力方向與不平衡量產(chǎn)生的離心力合力方向相反,在一條直線上。故本系統(tǒng)采用的是雙配重固定半徑極坐標(biāo)方式?!?60176。方式(2) 雖然可以依靠蝸輪蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)向心調(diào)節(jié),但是平衡塊相對(duì)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中必須克服巨大的離心力,這會(huì)導(dǎo)致在驅(qū)動(dòng)平衡塊移動(dòng)位置時(shí),消耗很大的功率,需要選用較大功率的電機(jī),增大供電及驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)的復(fù)雜性。平衡質(zhì)量塊相對(duì)平衡頭只做周向移動(dòng),各個(gè)平衡質(zhì)量塊只改變方向,不改變大小。平衡質(zhì)量塊相對(duì)平衡頭只做徑向移動(dòng),每個(gè)平衡質(zhì)量塊相對(duì)平衡頭只改變大小,不改變方向。改變配重質(zhì)量m 的偏心半徑和相角來(lái)調(diào)解。平衡塊的設(shè)計(jì)采用在齒輪的一側(cè)加工了7 個(gè)成軸對(duì)稱(chēng)的小孔,這樣齒輪就有了最大的質(zhì)量偏心,依靠?jī)蓚€(gè)偏心齒輪來(lái)平衡砂輪。提高驅(qū)動(dòng)力矩,細(xì)化步進(jìn)角。采用蝸輪蝸桿及精密齒輪作為傳動(dòng)系統(tǒng),各級(jí)變比如圖21左所示。由此我們制定了接下來(lái)的論文的研究題目?jī)?nèi)容及其工作量。書(shū)寫(xiě)畢業(yè)論文專(zhuān)業(yè)譯文硬件電路圖設(shè)計(jì)本章小結(jié) 本小結(jié)說(shuō)明論文的選題來(lái)源及意義,介紹砂輪在線動(dòng)平衡測(cè)控系統(tǒng)的目的和國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀。快速直接逼近最平衡位置,使動(dòng)平衡達(dá)到較完善的程度,還可省略靜平衡,直接進(jìn)行動(dòng)平衡,達(dá)到足夠小,對(duì)磨削幾乎無(wú)影響振動(dòng)。國(guó)外先進(jìn)磨削設(shè)備,已普遍采用自動(dòng)動(dòng)平衡裝置。我國(guó)國(guó)產(chǎn)平衡機(jī)技術(shù)水平和質(zhì)量狀況已基本滿足國(guó)內(nèi)市場(chǎng)需求。相較于國(guó)外,平衡機(jī)理論已日趨成熟,其制造技術(shù)達(dá)到較高水平,如德國(guó)的申克公司的通用,專(zhuān)用平衡機(jī)已經(jīng)形成系列化生產(chǎn)。到目前為止國(guó)內(nèi)相關(guān)濾波技術(shù),跟蹤濾波技術(shù),數(shù)字信號(hào)處理技術(shù),計(jì)算機(jī)技術(shù)等都已廣泛應(yīng)用于動(dòng)平衡的測(cè)量和控制系統(tǒng)中,在算法上,出現(xiàn)了對(duì)檢測(cè)信號(hào)的DSP處理的FIR算法,基于小波分析算法,基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法和遺傳算法,把影響系數(shù)與傳遞函數(shù)結(jié)合等新模型算法以及矢量算法,轉(zhuǎn)子混沌行為研究等。基本原則是傳感器的接觸平面要平行于砂輪與工件的接觸切面,這樣才能最直接檢測(cè)到影響磨削的振動(dòng)。才能確保本系統(tǒng)的正常工作。避免外界振動(dòng)本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)旨在糾正砂輪的動(dòng)態(tài)不平衡,提高加工件的表面磨削質(zhì)量和磨削精度,故只按磨床主軸轉(zhuǎn)速頻率范圍來(lái)過(guò)濾磨床的振動(dòng)信號(hào),對(duì)此頻率以外的附加振動(dòng)都忽略不計(jì),如當(dāng)臨近機(jī)械以相同的頻率工作或產(chǎn)生相近頻率范圍的附加振動(dòng)信號(hào)。2個(gè)永磁直流電機(jī)的各自旋轉(zhuǎn)方向及其角度可由微機(jī)按拾振信號(hào)控制,也可由人工手動(dòng)控制,直至達(dá)到設(shè)定的振動(dòng)目標(biāo)值之內(nèi)為止。本系統(tǒng)的平衡原理 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