【正文】 為通用 I/O 引腳。 CAN 或 BDLC 使能后，對應(yīng)引腳的通用 I/O 關(guān)閉。 （ 8） M 口 I/O 與 CAN、 BDLC 共享。復(fù)位后為通用 I/O 引腳。復(fù)位后為通用 I/O 引腳，要使用某種特殊功能，可以通過置位 相應(yīng)功能寄存器的使能位來實現(xiàn)。輸入可選內(nèi)部上拉，輸出具有降功率驅(qū)動功能。 （ 5） T 口 I/O 與增強型捕捉定時器共享引腳。復(fù)位后為通用 I/O 引腳。 ATD 模塊使能后，用作模擬輸入。 （ 3） AD 口 ATD 子系統(tǒng)輸入或通用輸入引腳。 （ 2） E 口 用于總線控制和中斷請求，余下其他引腳可作通用 I/O。 （ 1） A、 B 口 在擴展方式下為地址數(shù)據(jù)分時復(fù)用總線， 但在芯片模式下為通用 I/O。復(fù)位后所有 I/O引腳默認(rèn)設(shè)置為通用的 I/O 輸入，當(dāng)專用子系統(tǒng)激活后，自動變更為專用功能。 （ 6） BKGD—— 背景調(diào)試引腳 采用自定義協(xié)議，通過 BDM 調(diào)試工具進(jìn)行單線雙向通信，進(jìn)行實時在線調(diào)試。X 位一旦清零，就不能再通過軟件方式將該位置 1 了。在復(fù)位階段， CCR 寄存器中的 X 位和 I 位被置 1， 在 MCU通過軟件允許以前，任何中斷都被屏蔽。可以通過 軟件清零或置位CCR 寄存器中的 1 位來使能或禁止所有可屏蔽的中斷，當(dāng)然也包括 IRQ 中斷。 （ 4） PE1(IRQ )—— 可屏蔽中斷請求 可屏蔽外部中斷輸入腳，可通過程序選擇（中斷控制寄存器 INTCR）該引腳是否和中斷邏輯相連，以及下降沿或電平觸發(fā)方式。 一次復(fù)位是內(nèi)部還是外部引起的，是可以判別的。 如果時鐘監(jiān)視或 COP 看門狗電路檢測到內(nèi)部故障，該引腳作為開漏輸出，對外指示這種狀態(tài)。 （ 3） RESET —— 復(fù)位引腳 低有效的雙向控制信號。 應(yīng)注意串聯(lián)和并聯(lián)晶振電路的構(gòu)成。 XTAL 是晶體驅(qū)動輸出，當(dāng) EXTAL 外接時鐘時，該引腳必須懸空。 （ 1） XTAL 和 EXTAL、 XFC—— 鎖相環(huán)外接濾波電容端 XTAL和 EXTAL分別是晶體驅(qū)動和外部時鐘輸入引腳。 （ 5） PK7(ECS )—— 片內(nèi)程序存儲器選擇引腳 擴展方式下，該引腳用作仿真片選信號輸出。該引腳可以用作選通控制訪問規(guī)范字 時地址 A0 和 LSTRB 分別作用高位和低位數(shù)據(jù)單元的片選信號。擴展模式下對擴展的存儲器和 I/O電路進(jìn)行數(shù)據(jù)讀 /寫控制。 ECLK 的上升沿將 PTA 口和 PTB 口的地址信息鎖存到鎖存器，然后釋放這兩個端口，使其成為數(shù)據(jù)通道。復(fù)位后其頻率為晶振頻率的一半。 單片模式下，這兩個口可作為通用 I/O 口。在該模式下，處理 16 位數(shù)據(jù)需要兩個連續(xù)的總線周期，第一個周期 用于處理高位字節(jié)，下一個周期處理低位 字節(jié)。其中， PA7~PA0 引腳分時用作 D15~D8 和 A15~A8， PB7~PB0引腳分時用作 D7~D0 和 A7~A0。 模式選擇見表。若VREGEN 接地，內(nèi)部電壓調(diào)整器禁止，不能輸出 ， 和 VDDPLL需要的 。電壓調(diào)整器工作時，該引腳的電壓由電壓調(diào)整器提供。如果 VREGEN 引腳 接地，內(nèi)部電壓調(diào)整器關(guān)閉，這兩對引腳上需要提供外部 電源。 （ 5） 和 —— 外部 用兩對引腳，直接對內(nèi)部 內(nèi)核供電。兩個引腳之間需要放置旁路電容。要在兩個之間放置旁路電容，并且要盡量靠近 MCU。為了滿足 信號的快速上升要求，一般要求電源能提供瞬時大電流，因此要在兩個之間放置旁路電容，并且要盡量靠近 MCU，具體旁路要求取決于 MCU引腳的負(fù)載。其中除了地址、數(shù)據(jù)、控制等三總線外，主 要是 I/O 引腳，多數(shù)引腳具有兩種或更多功能。 此外， MC9S12 還具有暫停和等待模式，在滿足要求的前提下，可以最大限度地降低功率消耗。內(nèi)部 8 個 8 位的 PWM 通道可以組合成 4 個 16 位通道。定時器模塊具有 8 個獨立可編程通道，每個通道可以單獨設(shè)置成輸入捕捉 /輸出比較方式。時鐘監(jiān)視更具特色，它可以監(jiān)視系統(tǒng)時鐘的運行異常，例如時鐘頻率下降等，兩者結(jié)合 等于為系統(tǒng)安全加了雙保險。特有的 BDM 調(diào)試方式無需仿真器，可以實現(xiàn)硬件斷點、條件斷點、在線調(diào)試等全部調(diào)試功能，外部只需簡單的接口和相應(yīng)的軟件即可。 4KB 的 EEPROM 可以保存組態(tài)、設(shè)置信息等半永久數(shù)據(jù)。內(nèi)部 Flash 程序存儲器容量達(dá) 256KB，可以用來保存程序和原始數(shù)據(jù)，在正常工作是沒有被改寫的危險。這些雙重 功能的 I/O 口本身及其控制邏輯完全集成在 MCU內(nèi)部，其體積、功耗、可靠性、應(yīng)用簡單方便程度都與 用戶擴充的 I/O 口有著重要的區(qū)別。 MC9S12 系列單片機 的 A 口、 B 口在擴展方式下作為分時復(fù)用的地址 /數(shù)據(jù)總線， E 口的部分口線作為控制總線，在系統(tǒng)擴展的時候使用。 豐富的外設(shè)和 I/O 資源是 MC9S12 系列單片機的一大特色。從 HC12 到 S12，單片機的功能有所增強，包括運行頻率的提高和功能 模塊的增加、增強。 CPU12是高速的 16位處理單元，指令集兼容以前的版本 M68HC12， M68HC12的源代碼不經(jīng)修改就能拿到 CPU12 內(nèi)核的單片機上使用。典型的 HC12 總線頻率為 8MHz，而典型的 S12 總線速度為 25MHz。該系列單片機有很高的集成度，片上集成了很多功能模塊，豐富的外設(shè)資源使用戶使用 起來十分方便 。 MC9S12 的低功耗晶振、復(fù)位控制、看門狗及實時中斷等配置和功能更有助于系統(tǒng)的可靠運行。下面將對 MC9S12 系列單片機做詳細(xì)介紹。 CAN 已經(jīng)形成國際標(biāo)準(zhǔn)，并已經(jīng)被公認(rèn)為 幾種最有前途的現(xiàn)場總線之一。 CAN 起源于 20 世紀(jì) 80 年代中期的汽車 工業(yè)，德國的 Bosch公司最初為了汽車監(jiān)控和控制系統(tǒng)設(shè)計了 CAN 總線， 現(xiàn)在，世界上許多的著名汽車制造廠商都已經(jīng)開始采用 CAN 總線來實現(xiàn)汽車內(nèi)部控制系統(tǒng)與各檢測和執(zhí)行機構(gòu)間的數(shù)據(jù)通信。 HCS12 的一些性能優(yōu)于 HC12 系列，尤其是 FLASH 模塊，采用了 先 進(jìn)的 ，無需外加編 程電壓，最短整體擦除時間僅 100ms， 512 字節(jié)頁擦除時間僅 20ms。在串行接 口 方面， HCS12 最多可支持 5 個 CAN 總線接口、 1 個 J1850 接口、 1 個 CI2總線接口、 2 個 SCI 接口、 3 個 SPI 接口，以后還計劃增加 USB 和其他接口。首先 HCS12 采用摩托羅拉的第三代快閃存儲器，容量 32－ 512KB，具有快速編程能力、靈活的保 護與安全機制，有利于軟件版權(quán)的保護。 2020 年摩托羅拉從 68HC12 微控制器生產(chǎn)線升級開發(fā)了 HCS12 產(chǎn)品系列。自那以后，涌現(xiàn)出許多不同型號的 68HC12 微控制器。 68HC11 是一種 8 位微控制器，自其在 20 世紀(jì) 80 年代中期發(fā)明后，已成為許多嵌入式系統(tǒng)的動力核心。系統(tǒng)包括計算機和模擬量控制兩大部分。結(jié)晶器向上運動時， 減少新生的坯殼與銅壁產(chǎn)生粘結(jié)，以防止坯殼受到較大的應(yīng)力， 使鑄坯表面出現(xiàn)裂痕， 在往下運動過程中，與鑄坯速度相等時，坯殼與結(jié)晶器之間沒有相對運動，因而鋼水在此段時間內(nèi)有機會形成足夠強度的坯殼，從而保證鋼坯的質(zhì)量。 結(jié)晶器按照一定的規(guī)律進(jìn)行振動需要有精確的控制，對結(jié)晶器振動的控制可以采用多種方式，本設(shè)計采用的是 freescale HCS12 系列單片機。其負(fù)滑動時間短，有 利于減輕鑄坯表面振痕深度，正滑動時間長，可以增加保護渣的耗量，增強結(jié)晶器壁與坯殼間的潤滑，正 滑動速度差小，可以減小摩擦力，減小坯殼中的拉應(yīng)力，減少拉裂；負(fù)滑動量大，即結(jié)晶器相對于鑄坯向下運動的位移量大，有利于鑄坯的強制脫模。正弦振動目前仍被廣泛應(yīng)用。 隨著負(fù)滑動理論的不斷發(fā)展和完善，出現(xiàn)了正弦速度規(guī)律，正弦振動速度規(guī)律采用偏心輪實現(xiàn)。但這種波形的采用，使固定的結(jié)晶器變?yōu)?振動的結(jié)晶器，使結(jié)晶器技術(shù)產(chǎn)生一個飛躍。這種振動方式對鑄坯脫模是有效的，早期得到了應(yīng)用。 結(jié)晶器由靜止變?yōu)檎駝?，引起了連鑄工作者的廣泛關(guān)注和興趣，人們紛紛進(jìn)行試驗研究工作，對粘結(jié)性漏鋼機理進(jìn)行了研究，發(fā)展了各種結(jié)晶器振動規(guī)律。從此，結(jié)晶器振動便成了連鑄生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)操作。與此同時，容漢斯振動結(jié)晶器又被應(yīng)用于德國曼內(nèi)斯曼（ Mannesmann）公司胡金根廠（ Huckiugen）的一臺連續(xù)鑄鋼試驗連鑄機。Rossi）獲得了容漢斯振動結(jié)晶器的使用權(quán)，并在美國的阿 1949 年容漢斯的合作者美國人艾爾文 Junghans）。H鑄機采用的是垂直固定的結(jié)晶器，拉坯過程中，坯殼極易與結(jié)晶器壁發(fā)生粘結(jié)，從而導(dǎo)致拉不動或拉漏事故。 結(jié)晶器是連續(xù)鑄鋼中的鑄坯成型設(shè) 備，也是連鑄機心臟設(shè)備和關(guān)鍵技術(shù)。 第二章 結(jié)晶器 振動 控制系統(tǒng) 及 HCS 系列單片機簡介 結(jié)晶器的作用和發(fā)展歷程 進(jìn)入 21 世紀(jì)以來，我國連鑄技術(shù)處于高速發(fā)展時期， 2020 年全國生產(chǎn)鋼15163 萬噸，全國連鑄比達(dá)到 %，首次超過世界連鑄平均水平。 CAN 是 ContmllerAtcaNctwork 的英文縮寫，屬于現(xiàn)場總線的一種，是一種簡化型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為了有別于 LAN 故稱為控 制器局 域 網(wǎng)。內(nèi)部集成有模數(shù)轉(zhuǎn)化系統(tǒng) （ ATD） 、脈沖寬度調(diào)制系統(tǒng) 、 CAN 控制器 ，定時器系統(tǒng)配備一個 8 通道、 16 位的定時器 。 HCS12 系列擁有大容量內(nèi)存（可達(dá) 12KB RAM 和 256 KB 閃存）和 5VDC工作電壓。 本課題 研究方向 在本設(shè)計中，結(jié)晶器的振動由 摩托羅拉公司生產(chǎn)的 freescale HCS12 系列單片 機進(jìn)行控制。 由于加工不同的鋼材需要結(jié)晶器按不同的頻率和振幅進(jìn)行振動 ， 而原有的振動臺臺面在工作過程中沒有在線監(jiān)測振動的振幅 ， 頻率和相位裝置 ， 所有的振動臺的調(diào)整都是離線進(jìn)行的 ，這對于連續(xù)生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的加工過程來說缺乏一定的科學(xué)性 。 本課題意義 結(jié)晶器振動裝置是連鑄過程中的一個非常重要的生產(chǎn)裝置 ， 其目的是使結(jié)晶器按給定的振幅和頻率沿著鑄機半徑作仿弧運動 。而且，正弦振動的結(jié)晶器速度和加速度分別按正弦和余弦規(guī)律變化，在上、下死點速度變化瞬間，沖擊力不會過大，速度變化較平穩(wěn)。但迄今為止，工業(yè)中廣泛使用的仍然是用直流電機或交流變頻電機通過偏心凸輪驅(qū)動雙搖桿機構(gòu)實現(xiàn)結(jié)晶器正弦振動。結(jié)晶器振動控制的精度與穩(wěn)定性是保障鑄機穩(wěn)定運行、安全高效生產(chǎn)的前提。但迄今為止，工業(yè)中廣泛使用的仍然是用直流電機或交流變頻電機通過偏心凸輪驅(qū)動雙搖桿機構(gòu)實現(xiàn)結(jié)晶器正弦振動。其目的是便于“ 脫模 ”， 防止鑄坯在凝固過程中與結(jié)晶器銅壁發(fā)生粘結(jié)而出現(xiàn)粘掛漏鋼事故 。 關(guān)鍵詞： 連鑄機 ； 結(jié)晶器 ； CAN 總線 ； MC9S12DG128 單片機 Based on the freescale HCS12 series microcontroller mould oscillation control system—— CAN munication part Abstract Continuous casting is technics to casting condense incise the liquid steel by continuous casting machine to be casting blank, it is not only saving energy, improving ratio of success, and an important measure of the continuous steel casting realized, and reduce the labor intensity of automation, improve the environment, is a central part of the steelmaking. But the key is casting mould casting production equipment, in order to ensure the smooth, need through a vibration device makes the crystallizer according to certain rules vibration. This design will put emphasis on CAN munication part of mould oscillation control system. Thecan bus is very extensive fieldbus. Thecan bus was originally used in automobile monitoring and control, but due to the unique thecan bus itself the design thought and good features, high reliability and antiinterference ability in the field of industrial control, also widely used. The design is based on a series of 16 HCS12 freescale MC9S12DG128 micro controller