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文檔簡(jiǎn)介
1、<p><b> 目錄</b></p><p><b> 1 緒論1</b></p><p> 1.1 相關(guān)產(chǎn)品概要1</p><p> 1.2 發(fā)展現(xiàn)狀2</p><p><b> 2 設(shè)計(jì)說(shuō)明書3</b></p><p>
2、; 2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求3</p><p> 2.2 設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)和相關(guān)參數(shù)3</p><p> 2.3 設(shè)計(jì)進(jìn)度安排3</p><p> 3 總體方案設(shè)計(jì)4</p><p> 3.1 機(jī)械系統(tǒng)的組成4</p><p> 3.2 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般程序4</p><p&g
3、t; 3.3總體方案的確定5</p><p> 4 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)6</p><p> 4.1 參數(shù)設(shè)計(jì)6</p><p> 4.1.1 液壓缸傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)6</p><p> 4.1.2 立柱拉伸校核6</p><p> 4.2器件參數(shù)的選擇7</p><p> 4.2
4、.1 液壓缸7</p><p> 4.2.2 油泵8</p><p> 4.2.3 電動(dòng)機(jī)8</p><p> 4.2.4 電動(dòng)機(jī)軸的校核8</p><p> 4.2.5 聯(lián)軸器的選擇9</p><p> 5 控制系統(tǒng)部分10</p><p> 5.1 控制系統(tǒng)的基本組
5、成10</p><p> 5.2 電器元件的選用10</p><p> 5. 2. 1單片機(jī)選用803110</p><p> 5. 2. 2存儲(chǔ)器的擴(kuò)展11</p><p> 5.2.3 接口技術(shù)17</p><p> 5.2.4 D/A與A/D轉(zhuǎn)換器18</p><p>
6、; 5.3傳感器的選擇22</p><p> 5.4電器系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算22</p><p> 5.5電器系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)23</p><p> 5.6部分程序設(shè)計(jì)23</p><p> 6 液壓系統(tǒng)圖27</p><p><b> 結(jié) 論28</b></p>&
7、lt;p><b> 致 謝29</b></p><p><b> 參考文獻(xiàn)30</b></p><p><b> 1 緒論</b></p><p> 1.1 相關(guān)產(chǎn)品概要</p><p> 摩擦材料廣泛用于各種交通運(yùn)輸工具和各種機(jī)器設(shè)備的制動(dòng)器、離合器及摩擦
8、傳動(dòng)裝量中的制動(dòng)材料。在制動(dòng)裝量中,利用摩擦材料的摩擦性能,將轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為熱能及其他形式的能量,從而使傳動(dòng)裝量制動(dòng)。</p><p> 現(xiàn)代汽車摩擦材料是一類以摩擦為主要功能,兼有結(jié)構(gòu)性能要求的復(fù)合材料。在工作時(shí)主要承受反復(fù)變化的機(jī)械應(yīng)力場(chǎng)和熱應(yīng)力場(chǎng),而力與熱的發(fā)生源是無(wú)限形式新工作面的摩擦界面。汽車用摩擦材料主要是制動(dòng)摩擦片和離合器片。它們既是保安件,又是易損件。這兩種產(chǎn)品在汽車中用量不是很大,但在汽車廂
9、材中占有特殊重要的地位,且非石棉低噪聲摩擦材料的研究開發(fā)是一門涉及多學(xué)科的高新技術(shù),在20世紀(jì)70年代中期以前:汽車制動(dòng)系統(tǒng)多分為四輪轂式,制動(dòng)摩擦片幾乎都用石棉基摩擦材料,只有那些超重型車輛采用金層基摩擦材料。由于石棉基摩擦材料的熱衰退性大、并且又是強(qiáng)致癌物質(zhì),20世紀(jì)70年代中期至80年代后期,汽車制動(dòng)器結(jié)構(gòu)開始向前盤后榖與非石棉摩擦材料過(guò)度。自20世紀(jì)80年代中期以后:是盤式制動(dòng)器與新型無(wú)石棉摩擦材料大力發(fā)展和工業(yè)化生產(chǎn)應(yīng)用時(shí)期。
10、</p><p> 基于現(xiàn)代社會(huì)對(duì)環(huán)保與安全的要求越來(lái)越高,世界汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家迅速開展了非石棉摩擦材料的研究開發(fā),相繼推出了非石棉的半金屬型摩擦材料、燒結(jié)金屬型摩擦材料、代用纖維增強(qiáng)或聚合物粘接摩擦材料、復(fù)合材料,陶瓷纖維摩擦材料等,它們的共同特點(diǎn)是:</p><p> 均沒(méi)有石棉成分,都是采用代用纖維后聚合物作為增強(qiáng)材料;</p><p> 增加了金屬成分
11、,以提高其使用濕度及壽命;</p><p> 加入了多種添加劑或填料,以改善摩擦平穩(wěn)性和抗粘著性、降低制動(dòng)噪聲和震顫現(xiàn)象。</p><p> 隨著汽車的功率、速度及載荷日趨提高,運(yùn)行工況日益苛刻。力保證制動(dòng)系統(tǒng)及摩擦傳動(dòng)的可靠性,對(duì)非石棉摩擦材料的綜合性能提出了更高的要求:1.具有足夠高而穩(wěn)定的摩擦系數(shù),其靜摩擦系數(shù)和動(dòng)摩擦系數(shù)之差要小,而且摩擦系數(shù)基本上不隨外界條件而變化;2.據(jù)有良
12、好的導(dǎo)熱性、較大的熱容量和一定的高溫力學(xué)強(qiáng)度;3.具有良好的耐磨性和抗粘著性,且不易擦傷對(duì)偶見表面,噪聲;振動(dòng)要??;4.原材料來(lái)源充足,制造工藝比較簡(jiǎn)單,造價(jià)較低。</p><p> 本實(shí)驗(yàn)臺(tái)可以測(cè)試現(xiàn)有剎車片的優(yōu)劣,以判斷出剎車片是否合格,同時(shí)也可以綜合分析不同材料的剎車片的性能,以提高更好的摩擦材料信息,用于今后剎車片材料的選取。</p><p><b> 1.2 發(fā)展
13、現(xiàn)狀</b></p><p> 作為汽車零部件的一種關(guān)鍵性安全部件,長(zhǎng)期以來(lái),我國(guó)國(guó)內(nèi)廠商因?yàn)檠邪l(fā)能力弱只能生產(chǎn)具有致癌污染和嚴(yán)重性能缺陷的石棉剎車片。隨著汽車速度的提高,載重量的不斷加大,環(huán)保意識(shí)的日益增強(qiáng),汽車行業(yè)對(duì)剎車片的綜合性能提出了更高要求。而我國(guó)環(huán)保型高性能剎車片基本依賴進(jìn)口。隨著我國(guó)汽車市場(chǎng)的崛起,解決汽車剎車片的環(huán)保問(wèn)題,占領(lǐng)這一市場(chǎng),提升國(guó)內(nèi)摩擦材料行業(yè)的整體技術(shù)水平顯得更為緊迫,
14、我國(guó)加入WTO后,摩擦材料行業(yè)同其他行業(yè)一樣,機(jī)遇中蘊(yùn)含著挑戰(zhàn),挑戰(zhàn)中存在著機(jī)遇,因此,眾多的企業(yè)不得不直面生存危機(jī)這樣一個(gè)殘酷現(xiàn)實(shí)。隨著汽車零部件關(guān)稅的降低,國(guó)外高質(zhì)量,價(jià)格低的摩擦材料產(chǎn)品紛紛搶灘中國(guó)市場(chǎng),我們?cè)谫Y金,技術(shù),研究等方面還不能和國(guó)外大企業(yè)抗衡,主要表現(xiàn)為專業(yè)化程度不高,產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定,工藝水平落后,生產(chǎn)裝備簡(jiǎn)陋,企業(yè)規(guī)模小,抗風(fēng)險(xiǎn)能力差,產(chǎn)品價(jià)格也比國(guó)際同類產(chǎn)品高。這些都是摩擦材料行業(yè)帶來(lái)巨大沖擊。</p>
15、<p> 我國(guó)是世界上非金屬礦資料豐富,品種較齊全的國(guó)家,生產(chǎn)摩擦材料所需的石墨,硅灰石,云母粉,海泡石等許多原料儲(chǔ)量大,質(zhì)量好。汽車工業(yè)用的新型高性能摩擦材料又是非金屬礦傳統(tǒng)的主導(dǎo)產(chǎn)品,這也將為我們的一大優(yōu)勢(shì)。</p><p> 近年來(lái),國(guó)內(nèi)外制動(dòng)摩擦材料行業(yè)的生產(chǎn),技術(shù)和市場(chǎng)情況發(fā)生了重要變化;</p><p> (1).無(wú)石棉、無(wú)污染化</p>&l
16、t;p> (2).高速化:隨著技術(shù)的發(fā)展與高速公路、鐵路的普及,車輛的行駛速度越來(lái)越快,相應(yīng)對(duì)制動(dòng)摩擦材料的要求也越來(lái)越苛刻。因此適應(yīng)車輛高速化和重載化的高溫摩擦材料的研究與應(yīng)用,是汽車發(fā)展亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。</p><p> (3).輕量化:由于石油資源的短缺,汽車輕量化被提到了議事日程。因此,汽車工業(yè)相應(yīng)將許多汽車從較重的后輪汽車動(dòng)性改變?yōu)楦「p省油的前輪驅(qū)動(dòng)。這就必須帶來(lái)制動(dòng)器尺寸和制動(dòng)力分配
17、上的重大變化,出現(xiàn)更小且輕的制動(dòng)器。目前我國(guó)摩擦材料品種世界第一,綜合性能欠佳,高性能摩擦材料亟待開發(fā),產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定性還不理想。</p><p><b> 2 設(shè)計(jì)說(shuō)明書</b></p><p> 2.1 設(shè)計(jì)內(nèi)容及要求</p><p> 1. 了解設(shè)計(jì)裝置的用途,構(gòu)成,搜集相應(yīng)的資料,了解國(guó)內(nèi)外的情況。</p><p
18、> 2. 設(shè)計(jì)總體方案。</p><p> 3. 繪制四張0號(hào)圖紙。</p><p> 4. 撰寫15000字左右的設(shè)計(jì)說(shuō)明書。</p><p> 5. 翻譯相關(guān)專業(yè)3000字英文。</p><p> 2.2 設(shè)計(jì)主要技術(shù)指標(biāo)和相關(guān)參數(shù)</p><p> 檢測(cè)量:溫度、壓力、厚度</p>
19、<p><b> 控制量:溫度、壓力</b></p><p> 要求:壓力不小于120千牛,溫度不小于900攝氏度</p><p> 實(shí)現(xiàn)方式:利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制與測(cè)量</p><p> 輸入量: 溫度傳感器,壓力傳感器,厚度傳感器,鍵盤,開關(guān)控制</p><p><b> 輸出量: 顯示
20、器</b></p><p> 2.3 設(shè)計(jì)進(jìn)度安排 </p><p> 第八學(xué)期: 3月17日-3月24日 查閱英文文獻(xiàn),完成3000字的翻譯。</p><p> 3月25日-4月8日 查閱文獻(xiàn),設(shè)計(jì)總體方案</p><p> 4月11日-4月20日 機(jī)械參數(shù)的設(shè)計(jì)與計(jì)算</p><p&
21、gt; 4月21日-4月29日 機(jī)械部分與草圖繪制</p><p> 5月2日- 5月11日 繪制機(jī)械圖</p><p> 5月12日-5月20日 電路圖部分方案設(shè)計(jì)元器件選擇</p><p> 5月23日-5月27日 電器部分草圖繪制</p><p> 5月30日-6月10日 繪制電路圖</p>
22、;<p> 6月11日- 6月15日 撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書,準(zhǔn)備答辯</p><p><b> 3 總體方案設(shè)計(jì)</b></p><p> 3.1 機(jī)械系統(tǒng)的組成</p><p> 圖3.1 機(jī)械系統(tǒng)的組成</p><p> 動(dòng)力系統(tǒng)包括動(dòng)力機(jī)及其配套裝置是機(jī)械系統(tǒng)工作的動(dòng)力源。本設(shè)計(jì)選用三相
23、交流異步電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力機(jī)。</p><p> 執(zhí)行系統(tǒng)包括機(jī)械的執(zhí)行機(jī)構(gòu)和執(zhí)行構(gòu)件,是利用機(jī)械能來(lái)改變作業(yè)對(duì)象的性質(zhì) 狀態(tài)、形狀和位置或?qū)ψ鳂I(yè)對(duì)象進(jìn)行檢測(cè)度量等。</p><p> 傳動(dòng)系統(tǒng)是把動(dòng)力機(jī)的運(yùn)動(dòng)傳遞給執(zhí)行系統(tǒng)的中間裝置。 框架支承系統(tǒng)包括基礎(chǔ)件和支承機(jī)構(gòu),如底座、立柱、支架和箱體等。</p><p> 操縱控制系統(tǒng)是為了使動(dòng)力系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系
24、統(tǒng)彼此寫體協(xié)調(diào)運(yùn)行并準(zhǔn)確 完成整機(jī)功能的裝置。本設(shè)計(jì)釆用單片機(jī)控制與人工操作結(jié)合來(lái)實(shí)現(xiàn)其功能。</p><p> 3.2 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般程序</p><p> 機(jī)械設(shè)計(jì)的一般程序,可分為明確任務(wù)(或擬定計(jì)劃)、方案設(shè)計(jì)、 技術(shù)設(shè)計(jì)和施工設(shè)計(jì)四個(gè)階段。</p><p> 明確任務(wù) 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)首先必須明確任務(wù)和要求,對(duì)于開發(fā)性設(shè)計(jì)必須進(jìn) 行需求分析、市場(chǎng)預(yù)測(cè)
25、、可行性分析、確定設(shè)計(jì)參數(shù)及制約條件,最后給 出詳細(xì)的設(shè)計(jì)任務(wù)書,作為設(shè)計(jì)、評(píng)價(jià)和決策的依據(jù)。</p><p> 方案設(shè)計(jì) 市場(chǎng)需求的滿足或適應(yīng),是以產(chǎn)品的功能來(lái)體現(xiàn)的。產(chǎn)品功能 與產(chǎn)品設(shè)計(jì)是因果關(guān)系,擔(dān)又不完全相同。體現(xiàn)同一功能的產(chǎn)品可以多種 多樣。因此這一階段就是在功能分析的基礎(chǔ)上,通過(guò)創(chuàng)新構(gòu)思、優(yōu)化篩選, 取得較理想的功能原理方案。產(chǎn)品功能原理的好壞決定著產(chǎn)品性能和產(chǎn)品, 關(guān)系到產(chǎn)品水平和競(jìng)爭(zhēng)能力,是這
26、一設(shè)計(jì)階段的關(guān)鍵。</p><p> 方案設(shè)計(jì) 包括產(chǎn)品功能分析、功能原理求解、方案的綜合及評(píng)價(jià)決策, 最后得到一個(gè)優(yōu)化的初步總體設(shè)計(jì)方案。</p><p> ?。?) 技術(shù)設(shè)計(jì) 技術(shù)設(shè)計(jì)的任務(wù)是將功能原理方案得以具體化,使之成為機(jī)器 及其零部件的合理結(jié)構(gòu),在此階段要完成產(chǎn)品的總體設(shè)計(jì)(包括總體布置圖、傳動(dòng)系統(tǒng)圖、液HI系統(tǒng)圖、電器系統(tǒng)圖等)、部件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),最后得到總裝配草圖
27、。</p><p> ?。?) 施工階段 施工階段包括有裝配草圖分拆零件圖,繪制出全部生產(chǎn)圖樣;在又經(jīng)審核后的零件工作圖和部件圖繪制出總裝圖;編制技術(shù)文件,如設(shè)計(jì)說(shuō)明書,標(biāo)準(zhǔn)件、外購(gòu)明細(xì)表,備件、專用工具明細(xì)表等;產(chǎn)品試制。</p><p> 3.3總體方案的確定</p><p> 壓縮性能試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括對(duì)溫度、壓力的檢測(cè)及控制,對(duì)剎車片厚度 變
28、化的檢測(cè)。本設(shè)計(jì)釆用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)控制,總體方案如下:剎車片放入工作臺(tái)后,用 加熱管加熱。利用K型熱電偶溫度傳感器把溫度信息傳送給CPU控制系統(tǒng),當(dāng)溫度達(dá) 到指定溫度后(模擬實(shí)際剎車時(shí)的溫度),CPU發(fā)出指令停止加熱。此時(shí)啟動(dòng)液壓系 統(tǒng),液壓缸把力傳送給壓頭,對(duì)剎車片施壓。由于需要的壓力可能過(guò)大,液壓系統(tǒng)可 以釆用增壓缸以提供足夠的模擬壓力。壓力傳感器安置在壓頭與液壓缸之間,他把壓力信號(hào)傳送給CPU進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)壓力達(dá)到霈要值后,液壓缸停止加
29、壓并退回。此時(shí)利 用厚度傳感器檢測(cè)出施壓后剎車片的厚度變化。機(jī)械部分采用立式壓機(jī)形式,動(dòng)力由 三相交流異步電機(jī)提供,經(jīng)液壓系統(tǒng)傳遞給壓頭。</p><p><b> 4 機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)</b></p><p><b> 4.1 參數(shù)設(shè)計(jì)</b></p><p> 4.1.1 液壓缸傳動(dòng)設(shè)計(jì)計(jì)</p>&
30、lt;p> 已知參數(shù):液壓缸輸出力F=120KN,選定工作壓力P=16MPa</p><p> 根據(jù)載荷力與系統(tǒng)壓力計(jì)算液壓缸內(nèi)徑</p><p> ΦA(chǔ)L=35.7mm </p><p> ΦA(chǔ)L為液壓缸內(nèi)徑mm</p><p> F-液壓缸輸出力KN</p><p> P-選定工作壓力MPa<
31、;/p><p> (《機(jī)電液設(shè)計(jì)手冊(cè)》 蔡春源 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 1997.1 公式32-62)</p><p> 代入數(shù)據(jù)求得ΦA(chǔ)L=35.7=96.1mm</p><p> 根據(jù)GB/T2348-1993給出的缸筒內(nèi)徑尺寸系列圓整,從安全方面考慮選取大一點(diǎn)的內(nèi)徑125mm</p><p> 按強(qiáng)度條件計(jì)算活塞桿直徑</p&
32、gt;<p> 活塞桿僅承受軸向載荷</p><p> ΦMM>35.7 mm</p><p> (《機(jī)電液設(shè)計(jì)手冊(cè)》 蔡春源 主編 機(jī)械工業(yè)出版社 1997.1 公式32-65)</p><p> 活塞桿為碳鋼時(shí)[σ]=100~120MPa,取[σ]=100MPa,則</p><p> ΦMM>35.7
33、 =39.3mm</p><p> 根據(jù)(GB/T2348-1993 ISO 3320-1987)選用63mm活塞桿外徑(3)液壓缸行程的確定,液壓缸行程s,主要依據(jù)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)要求而定,根據(jù)GB/T2349-1980與實(shí)際要求選用400mm行程。</p><p> 4.1.2 立柱拉伸校核</p><p> 由圖易判斷螺紋截面強(qiáng)度最低</p>
34、<p><b> 螺紋截面的應(yīng)力 </b></p><p> σ=F/A==5.57MPa</p><p> 圖3.2 立柱受力示意圖</p><p> 45鋼[σ]=58MPa</p><p><b> σ<[σ]</b></p><p>
35、所以立柱滿足強(qiáng)度要求。</p><p> 4.2器件參數(shù)的選擇</p><p><b> 4.2.1 液壓缸</b></p><p> 液壓缸選用系列。系列雙作用單桿活塞式液壓缸是液壓系統(tǒng)中作往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。其具有機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠 、拆裝方便、易于維修、可帶緩沖裝置及連線方式多樣等特點(diǎn)。它是廣泛應(yīng)用的一種16MPa的液壓缸。&l
36、t;/p><p> HSG * 01 D/d E</p><p> HSG 壓力等級(jí)16MPA</p><p><b> * 缸徑</b></p><p><b> 01 設(shè)計(jì)序號(hào)</b></p><p> D/d 缸蓋連接方式</p>
37、<p> E 雙作用單桿活塞式液壓缸</p><p><b> 查表選用</b></p><p> 表4.1 液壓缸參數(shù)表</p><p><b> 4.2.2 油泵</b></p><p> 采用G5型齒輪泵,它采用剛強(qiáng)度鋁合金擠壓殼體,承載能力高的Du軸承,浮動(dòng)側(cè)板
38、結(jié)構(gòu)。具有壓力高、轉(zhuǎn)速高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕、工作可靠及使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。</p><p> 表4.2 油泵參數(shù)表</p><p><b> 4.2.3 電動(dòng)機(jī)</b></p><p> 表4. 3電動(dòng)機(jī)參數(shù)</p><p> 采用三相異步交流電動(dòng)機(jī)</p><p> 4.2.4 電動(dòng)機(jī)軸
39、的校核</p><p> 已知電動(dòng)機(jī)軸的材料選用45號(hào)鋼。查閱教材《機(jī)械設(shè)計(jì)》表15-3</p><p> 知45號(hào)鋼的[τ]/MPa在15-45之間,本次設(shè)計(jì)選用25MPa。</p><p> 由教材《機(jī)械設(shè)計(jì)》公式(15-1)</p><p><b> τ=≈≦[τ]</b></p><p
40、> 公式中τ—扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力</p><p> T—軸所受的扭矩 N·M</p><p> Wt—軸的抗拒截面系數(shù)</p><p> n—軸的轉(zhuǎn)速 r/min</p><p> P—軸的轉(zhuǎn)速功率 KW</p><p> d—計(jì)算截面處的直徑 mm</p><p> [τ
41、]—許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力</p><p><b> 則d取18mm</b></p><p> 4.2.5 聯(lián)軸器的選擇</p><p> 1.電機(jī)半軸聯(lián)軸器的選擇</p><p> 已知電動(dòng)機(jī)型號(hào)為Y100L2-4。查《機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》</p><p> 知電動(dòng)機(jī)功率p=3KW,轉(zhuǎn)速n=
42、1430r/min。</p><p> 為了隔離振動(dòng)與沖擊故選用凸緣聯(lián)軸器。</p><p><b> 載荷計(jì)算</b></p><p> 查閱教材《機(jī)械設(shè)計(jì)》第11版 P252頁(yè)</p><p> 由教材《機(jī)械設(shè)計(jì)》表14-1,查得Ka=2.3</p><p> 查閱《機(jī)械課程設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明
43、手冊(cè)》表7-22(根據(jù)GB/T5843-2003)</p><p> 選用GY2型凸緣聯(lián)軸器,其許用轉(zhuǎn)矩為63N·M</p><p> 許用最大轉(zhuǎn)速為10000r/min,軸徑為16-25mm之間。</p><p><b> 故滿足要求。</b></p><p> 2. 油泵半軸聯(lián)軸器的選擇</p
44、><p> 同上述計(jì)算方法選用GY2型凸緣聯(lián)軸器</p><p><b> 5 控制系統(tǒng)部分</b></p><p> 5.1 控制系統(tǒng)的基本組成</p><p> 圖5.1 控制系統(tǒng)的基本組成</p><p> 5.2 電器元件的選用 </p><p> 5.
45、 2. 1單片機(jī)選用8031 </p><p> 8031各引腳功能:</p><p> Vcc : JE常運(yùn)行和編程校驗(yàn)時(shí)為+5V電源</p><p> PO 口(39—32): 8位漏極開路的雙向并行I/O 口。使用外部存儲(chǔ)器時(shí),他是個(gè)復(fù)用的低8位地址/數(shù)據(jù)總線。</p><p> Pl口(1—8): 8位準(zhǔn)雙向并行I/O 口。&
46、lt;/p><p> P2 口(21—28): 8位準(zhǔn)雙向并行1/0 口。當(dāng)訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí),用于輸出高8位地 址。</p><p> P3 口(10—17):具有內(nèi)部提升電路的8位準(zhǔn)雙向并行I/O 口,他還提供第二功能如 下:</p><p> P3.0 RXD—串行數(shù)據(jù)接收端 P3. 1 TXD—串行數(shù)據(jù)發(fā)送端 P3. 2 INTO—外部中斷0請(qǐng)求</p
47、><p> P3.3 INTl—外部中斷1請(qǐng)求</p><p> P3. 4 TO—定時(shí)/計(jì)數(shù)器0外部輸入端</p><p> P3. 5 Tt定時(shí)/計(jì)數(shù)器1外部輸入端 </p><p> P3. 6 WR 一外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫選通 </p><p> P3.7RD一外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通 </p>&
48、lt;p> (在進(jìn)行第二功能操作前,對(duì)相應(yīng)的輸出鎖存器有程序置1)</p><p> RST (19):復(fù)位輸入端</p><p> ALE(30):訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器時(shí),ALE用于鎖存低8位地址。在非訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器 時(shí),ALE以震蕩頻率的1/6固定速率輸出,因而能做外部時(shí)鐘或定時(shí) 用。在外部數(shù)據(jù)存取期間,則以1/12的振蕩頻率輸出ALE脈沖。</p><p&g
49、t; PSEN(29):外部程序存儲(chǔ)器的讀選通信號(hào)。在對(duì)外部程序存儲(chǔ)器讀取指令時(shí),PSEN 每個(gè)機(jī)器周期產(chǎn)生2次脈沖,以區(qū)別于讀取外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 </p><p> Vpp/EA (31):編程電壓脈沖輸入端/外部程序存儲(chǔ)器地址允許輸入端。當(dāng)EA為髙電平且PC值小于OFFFH時(shí),CPU執(zhí)行外部程序存儲(chǔ)器的程序。</p><p> 圖5.2 單片機(jī)8031管腳圖</p>
50、<p> 5. 2. 2存儲(chǔ)器的擴(kuò)展</p><p> MCS-51系列單片機(jī)雖然是在一塊半導(dǎo)體芯片上集成了微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基 本組成部分,具有一定的硬件資源,對(duì)于一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用,這些資源基本夠用,單片 機(jī)不需要擴(kuò)展就能滿足要求,但是在很多實(shí)際應(yīng)用中,單片機(jī)內(nèi)駐留的程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量、I/O接口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器,及中斷源的數(shù)量和種類都還有限,往往需根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行一定程度的
51、擴(kuò)展。尤其是8031型單片機(jī),片內(nèi)無(wú)駐留程序存儲(chǔ)器,必須在片內(nèi)擴(kuò)展存儲(chǔ)器才能用于實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p> 隨機(jī)存儲(chǔ)器(Random Access Memory)簡(jiǎn)稱RAM,在單片機(jī)系統(tǒng)中用于存放可 隨時(shí)修改的數(shù)據(jù),因此也常稱之為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,對(duì)RAM既可以進(jìn)行寫操作,又可以進(jìn) 行讀操作。只讀存儲(chǔ)器(Read Only Memory)簡(jiǎn)稱Rom,在單片機(jī)系統(tǒng)中用于存放程序、 常數(shù)和表格常數(shù)等,因此在單片機(jī)領(lǐng)
52、域中稱之為程序存儲(chǔ)器。只讀存儲(chǔ)器中的信息一旦寫入后就不能隨意更改,特別是不能在程序進(jìn)行過(guò)程中隨意寫入新的內(nèi)容,而只能讀取存儲(chǔ)單元內(nèi)容。</p><p> MCS-51系列單片機(jī)雖然是在一塊半導(dǎo)體芯片上集成了微型計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)的基 本組成部分,具有一定的硬件資源,對(duì)于一些簡(jiǎn)單的應(yīng)用,這些資源基本夠用,單片 機(jī)不需要擴(kuò)展就能滿足要求,但是在很多實(shí)際應(yīng)用中,單片機(jī)內(nèi)駐留的程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的容量、I/O接口、定時(shí)
53、/計(jì)數(shù)器,及中斷源的數(shù)量和種類都還有限,往往需根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的需要對(duì)單片機(jī)進(jìn)行一定程度的擴(kuò)展。尤其是8031型單片機(jī),片內(nèi)無(wú)駐留程序存儲(chǔ)器,必須在片內(nèi)擴(kuò)展存儲(chǔ)器才能用于實(shí)際應(yīng)用系統(tǒng)。</p><p> 隨機(jī)存儲(chǔ)器(Random Access Memory)簡(jiǎn)稱RAM,在單片機(jī)系統(tǒng)中用于存放可 隨時(shí)修改的數(shù)據(jù),因此也常稱之為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器,對(duì)RAM既可以進(jìn)行寫操作,又可以進(jìn) 行讀操作。只讀存儲(chǔ)器(Read Only M
54、emory)簡(jiǎn)稱Rom,在單片機(jī)系統(tǒng)中用于存放程序、 常數(shù)和表格常數(shù)等,因此在單片機(jī)領(lǐng)域中稱之為程序存儲(chǔ)器。只讀存儲(chǔ)器中的信息一旦寫入后就不能隨意更改,特別是不能在程序進(jìn)行過(guò)程中隨意寫入新的內(nèi)容,而只能讀取存儲(chǔ)單元內(nèi)容。</p><p> 圖5.4 單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)結(jié)構(gòu)</p><p> MCS-51單片機(jī)擴(kuò)展系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如上,其擴(kuò)展包括Ronu RAM和I/O接口電路 等,并通過(guò)總線
55、把擴(kuò)展部件連接起來(lái),進(jìn)行數(shù)據(jù)、地址和信號(hào)傳遞。</p><p> (1)程序存儲(chǔ)器擴(kuò)展(用一片2764EPR0M擴(kuò)展8kB程序存儲(chǔ)器)</p><p> 2764地址線有13根,其代表容量為2的13次方,即8192個(gè)單元。程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展分以下幾個(gè)步驟:</p><p> 1) 低8位地址線的連接:PO. 0-P0. 7經(jīng)鎖存器后與存儲(chǔ)器芯片2764的A0-
56、A7相</p><p> 連接,即 P0. 0-P0. 7先與鎖存器74LS373的D0-D7相連接,其輸出Q0-Q7再直接與 2764的A0-A7相連接。</p><p> 高位地址線的連接:27M共有13根地址線A(HA12.,完成低8位地址線的連 接后,剩下的A8-A12的5位高位地址線,只要與P2.0-P2.4直接對(duì)應(yīng)相連接。 </p
57、><p> 3) 數(shù)據(jù)線的連接:2764數(shù)據(jù)線D0-D7直接連到P0.0-P0. 7</p><p> 4) 控制線的連接:擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器要處理的控制線是EA、ALE、PSEN。對(duì)8031 單片機(jī),I^A耍接地,ALE接鎖存器74LS373的使能端G,PSENl接2764的允許輸出端 OE0</p><p> 5)2764片選端CE的連接:</p>
58、<p><b> ?、僦苯咏拥?;</b></p><p> ②直接將剩下的任意一位高位地址線與CE連接;</p><p> ?、蹖2.7經(jīng)反相器再與CE連接;</p><p> ?、軐⑹O碌母呶坏刂肪€P2.7、P2。6、P2. 5經(jīng)74LS138譯碼,必須選用YO與 CE連接。</p><p><
59、;b> 本設(shè)計(jì)電路選用④</b></p><p> 擴(kuò)展系統(tǒng)電路圖如上圖5.4</p><p> (2)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器擴(kuò)展(用一片6264芯片擴(kuò)展8kB的外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)</p><p> 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的擴(kuò)展與程序存儲(chǔ)器的擴(kuò)展大體相同。</p><p> (1)地址線和數(shù)據(jù)線的連接擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的控制線的連接方法與擴(kuò)展程
60、序存儲(chǔ)器的方法相同。</p><p> (2)控制線的連接擴(kuò)展數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的控制線的連接方法與擴(kuò)展程序存儲(chǔ)器的 接方法有所不同,訪問(wèn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器的控制信號(hào)有ALE、RD、WR,具體如下:</p><p> ALE控制信號(hào)也是與地址鎖存器的使能端G直接連接;</p><p> RD為讀操作控制信號(hào),擴(kuò)展時(shí)直接連接外部RAM芯片的RD端;</p><
61、;p> WR為寫操作信號(hào),擴(kuò)展時(shí)直接連接外部RAM芯片的WE端。 </p><p> (3)存儲(chǔ)器綜合擴(kuò)展(釆用2764和6264對(duì)8031擴(kuò)展8KB的程序存儲(chǔ)器和8KB的數(shù) 據(jù)存儲(chǔ)器) </p><p> 在該電路中,PO 口提供8位地址經(jīng)74LS373鎖存器與兩片芯片的A0-A7相連接, P2 口的低5位P2.0-P2.4直接與芯片的A8-A12相連接,PO 口提供8位數(shù)據(jù)
62、線 P0. 0-P0. 7直接與芯片的DO-D7相連接,PSEN連接2764的oe端,RD和WR分別連接 6264的OE端和WE端,這就完成了三總線的連接。圖中選用譯碼法片選存儲(chǔ)器芯片, P2. 5、P2. 6、P2. 7 從 74LS138 A、B、C 三端輸入,Y0、Yl 分別 2764 和 6264。 </p><p><b> (4)譯碼器</b></p><p
63、> 在擴(kuò)展存儲(chǔ)器時(shí),根據(jù)應(yīng)用系統(tǒng)的需求,可能需要一片或多篇存儲(chǔ)器芯片。存儲(chǔ) 器芯片的地址線是與其容量相對(duì)應(yīng)的,在地址連接時(shí),通常P2 口高8位地址線會(huì)多 出幾位,這些剩余的高位地址線通常用來(lái)作為存儲(chǔ)器芯片的片選信號(hào)線。產(chǎn)生片選信 號(hào)有兩種方法:線選法和譯碼法。線選法是將剩余的高位地址線中的一位地址線直接 加到存儲(chǔ)器的片選端,它有連接簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn),但有存在地址重疊區(qū)和占據(jù)地址資源的缺點(diǎn)。譯碼法是將余下的高位地址線部分進(jìn)行譯碼產(chǎn)生片選
64、信號(hào),這種方法可以消除 地址空間重疊現(xiàn)象。</p><p> 本設(shè)計(jì)選用74LS138譯碼器。74LS138譯碼器是一種3-8譯碼器,即對(duì)三個(gè)輸入信 號(hào)進(jìn)行譯碼,得到8個(gè)輸出狀態(tài)。</p><p> 圖5.5 138譯碼器管腳圖</p><p> 由圖可知該譯碼器有3個(gè)輸入A、B、C,它們共有8種狀態(tài)的組合,既可譯出8個(gè)輸出信號(hào)Y。~Y7,故該譯碼器稱為3線-
65、8線譯碼器。該譯碼器還設(shè)置了 G1, G2A, G2B個(gè)使能輸入端。</p><p> 表5.2 74LS138集成譯碼器的功能表</p><p> (5)可編程并行接口芯片8255 8255是一個(gè)為8085和8088微型機(jī)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的通用輸入/輸出接口芯片。它可用程序 來(lái)改變功能,通用性強(qiáng),使用靈活,通過(guò)它可直接將CPU總線接向外設(shè)。</p><p> 1.
66、8255的外部引線與內(nèi)部結(jié)構(gòu)</p><p> 8255A的內(nèi)部電路由三部分組成(如圖所示):</p><p> 與CPU的總線接口電路;</p><p><b> 內(nèi)部邏輯控制電路;</b></p><p><b> 外設(shè)接口電路</b></p><p> 2.
67、8255A的基本特性和工作方式選擇</p><p> 1)它是一個(gè)具有兩個(gè)8位(A和B口)和兩個(gè)4位(C口高/低四位)的并行輸入/ 輸出端口,并為CPU與外設(shè)之間提供TTL兼容電平,它的C 口還具有按位置位/復(fù)位 的控制功能。</p><p> 2)對(duì)應(yīng)CPU之間能適用多種數(shù)據(jù)傳送方式,如簡(jiǎn)單傳送方式,應(yīng)答方式,中斷方式。 與此對(duì)應(yīng),8255A設(shè)置了三種工作方式:</p>
68、<p> 方式O~基本輸入輸出方式; </p><p> 方式1——選通輸入輸出方式; </p><p> 方式2——雙向輸入輸出方式。</p><p> 3)具有可執(zhí)行功能很強(qiáng)的兩條命令(方式字和控制字)為用戶提供靈活方便的使用</p><p> 4)C 口使用比較特殊,除作一般數(shù)據(jù)口外,在方式〗和方式2中,它的部分
69、信號(hào)線 被分配作專用的聯(lián)絡(luò)應(yīng)答信號(hào);C 口也可以單獨(dú)指定按位控制;也可以作825M寄存 狀態(tài)字的狀態(tài)口用。</p><p> 5.2.3 接口技術(shù)</p><p> 接口技術(shù)是指兩個(gè)系統(tǒng)或兩個(gè)部件之間的連續(xù)與邏輯邊界。對(duì)兩個(gè)系統(tǒng)或兩個(gè) 部件之間的接口進(jìn)行硬件與軟件的綜合設(shè)計(jì)為接口技術(shù)。</p><p><b> 接口的功能:</b><
70、;/p><p> a)提供所連接部件的地址譯碼和設(shè)備選擇,使主機(jī)與當(dāng)時(shí)指定的外設(shè)交換信息。</p><p> b)提供被連接兩部件之間的數(shù)據(jù)緩沖和鎖存。</p><p> c)傳遞控制命令和狀態(tài)信息,使主機(jī)與外設(shè)按一定方式交換數(shù)據(jù)</p><p> d)信息交換。在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中,對(duì)數(shù)據(jù)信息是采用并行方式處理,而外設(shè)的數(shù)據(jù)信息由串行的、模擬
71、的、不同規(guī)格電平的,因此要求接口應(yīng)具有倌號(hào)傳遞 方式轉(zhuǎn)換、信號(hào)類型轉(zhuǎn)換及信號(hào)電平轉(zhuǎn)換的能力。</p><p><b> 接口的基本組成:</b></p><p> 主機(jī)與外設(shè)交換的信息有數(shù)據(jù)、狀態(tài)信息、控制信號(hào)三種。接口必須把外設(shè) 的各種信息變換成主機(jī)能接收的定長(zhǎng)二進(jìn)制數(shù)(或反之),所以接口中必須有數(shù) 據(jù)寄存器。接口中應(yīng)有狀態(tài)寄存器以存放外設(shè)當(dāng)前的工作狀態(tài),如外設(shè)
72、提供的數(shù) 據(jù)是否準(zhǔn)備好或外設(shè)是否需要主機(jī)提供新的數(shù)據(jù)等。接口中的控制命令寄存器存 放主機(jī)送給外設(shè)的起停、讀、寫等各種控制命令信號(hào)。</p><p><b> 接口有三大部分組成</b></p><p> 1)各種寄存器的集合</p><p> (2)各種控制邏輯電路</p><p> (3)主機(jī)與接口,接口與外設(shè)
73、兩個(gè)方面的信號(hào)連接線。</p><p> 系統(tǒng)總線分為地址總線、數(shù)據(jù)總線和控制總線。地址總線用于傳送地址信號(hào),以選取存儲(chǔ)單元和I/O端口。地址總線是單向的,只能由單片機(jī)向外送出地址信號(hào)。數(shù) 據(jù)總線用于在單片機(jī)與存儲(chǔ)器、I/O端口之間相互傳遞數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)總線可以進(jìn)行雙向 數(shù)據(jù)傳遞??刂瓶偩€是一組控制信號(hào)線,其中有從單片機(jī)發(fā)出的單向線,也有其他部 件回送給的單向線。</p><p> 接口按
74、輸入輸出信號(hào)分</p><p> (1)數(shù)字接口:輸入輸出的均為數(shù)字信號(hào)</p><p> (2)模擬接口:接口由線性電路和數(shù)字電路組成,針對(duì)需要模擬量輸入輸出的 外設(shè),如模數(shù)轉(zhuǎn)換器A/D,和數(shù)模轉(zhuǎn)換器D/A</p><p> 5.2.4 D/A與A/D轉(zhuǎn)換器</p><p> 本設(shè)計(jì)過(guò)程中,測(cè)控對(duì)象參數(shù)為溫度、壓力、厚度,均為非電量
75、。運(yùn)用傳感器將非電量變換成連續(xù)變化的電信號(hào),再將模擬電信號(hào)離散化,使其轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能接受 的數(shù)字量,這一過(guò)程要用A/D轉(zhuǎn)換器。經(jīng)過(guò)計(jì)算機(jī)處理過(guò)的數(shù)字量再經(jīng)過(guò)D/A轉(zhuǎn)換成 模擬信號(hào),由此控制電磁閥和加熱管。</p><p> 本設(shè)計(jì)所用的A/D轉(zhuǎn)換器為ADC0809。 ADC0809主要特性:</p><p> 1)8路8位A/D轉(zhuǎn)換器,即分辨率8位。</p><p&
76、gt; 2)具有轉(zhuǎn)換起??刂贫?。</p><p> 3)轉(zhuǎn)換時(shí)間為IOOus</p><p> 4)單個(gè)+5V電源供電</p><p> 5)模擬輸入電壓范圍0?+5V,不需零點(diǎn)和滿刻度校準(zhǔn)。</p><p> 6)工作溫度范圍為-40?+85攝氏度</p><p> 7)低功耗,約15mW。</p&
77、gt;<p><b> 內(nèi)部結(jié)構(gòu)</b></p><p> ADC0809是CMOS單片型逐次逼近式A/丨)轉(zhuǎn)換器,內(nèi)部結(jié)構(gòu)如下圖所示,它由 8路模擬開關(guān)、地址鎖存與譯碼器、比較器、8位開關(guān)樹型D/A轉(zhuǎn)換器、逐次逼近寄 存器、三態(tài)輸出鎖存器等其它一些電路組成。因此,ADC0809可處理8路模擬量輸入, 且有三態(tài)輸出能力,既可與各種微處理器相連,也可單獨(dú)工作。輸入輸出與TTL
78、兼容。 壓力傳感器、溫度傳感器和厚度傳感器把被測(cè)對(duì)象轉(zhuǎn)換為電壓信號(hào)后經(jīng)ADC0809轉(zhuǎn)換 為單片機(jī)可讀的數(shù)字信號(hào).</p><p> 外部特性(引腳功能)</p><p> ADC0809芯片有28條引腳,采用雙列直插式封裝,如圖13. 23所示。下面說(shuō)明各引腳功能。</p><p> LNO?IN7: 8路模擬量輸入端。</p><p&g
79、t;<b> ~位數(shù)字量輸出端。</b></p><p> ADDA、ADDB、ADDC: 3位地址輸入線,用于選通8路模擬輸入中的一路。</p><p> ALE:地址鎖存允許信號(hào),輸入,高電平有效。 </p><p> START: A/D轉(zhuǎn)換啟動(dòng)信號(hào),輸入,高電平有效。</p><p> EOC: A/D
80、轉(zhuǎn)換結(jié)束信號(hào),輸出,當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束時(shí),此端輸出一個(gè)高電平(轉(zhuǎn)換期間一直為低電平)。</p><p> 0E:數(shù)據(jù)輸出允許信號(hào),輸入,高電平有效。當(dāng)A/D轉(zhuǎn)換結(jié)束,此端輸入一個(gè)高電</p><p> 平,才能打開輸出三態(tài)門,輸出數(shù)字量。</p><p> CLK:時(shí)鐘脈沖輸入端。要求時(shí)鐘頻率不高于640KHZ。</p><p> RE
81、F (+)、REF C-):基準(zhǔn)電壓。</p><p> Vcc:電源,單一+5V。</p><p><b> GND :地。</b></p><p> ADC0809的工作過(guò)程是:首先輸入3位地址,并使ALE=I,將地址存入地址鎖存 器中。此地址經(jīng)譯碼選通8路模擬輸入之一到比較器。START上升沿將逐次逼近寄存 </p>
82、<p> 器復(fù)位。下降沿啟動(dòng)A/D轉(zhuǎn)換,之后EOC輸出信號(hào)變低,指示轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。直到 A/D轉(zhuǎn)換完成,EOC變?yōu)楦唠娖剑甘続/D轉(zhuǎn)換結(jié)朿,結(jié)果數(shù)據(jù)已存入鎖存器,這 個(gè)信號(hào)可用作中斷申請(qǐng)。當(dāng)OE輸入高電平時(shí),輸出三態(tài)門打開,轉(zhuǎn)換結(jié)果的數(shù)字量 輸出到數(shù)據(jù)總線上。</p><p> D/A轉(zhuǎn)換部分選用的是DAC0832。DAC0832是CMOS工藝制造的8位單片D/A轉(zhuǎn)換 器,屬于R-2RT型電阻網(wǎng)絡(luò)
83、的8位D/A轉(zhuǎn)換器,建立時(shí)間150ms,為電流輸出型,并 且片內(nèi)帶輸入數(shù)字鎖存器。DAC0832與8031接成的是單緩沖方式,由于DAC0832是 電流輸出,而本設(shè)計(jì)用的是模擬電壓,在這種情況下,要將輸出的電流轉(zhuǎn)換成電壓, 轉(zhuǎn)換電路接成同相電壓輸出形式。</p><p> DAC0832的特征:</p><p> DAC0832是雙列直插式8位D/A轉(zhuǎn)換器。能完成數(shù)字量輸入到模擬量(電
84、流)輸出 的轉(zhuǎn)換。圖5-14和圖5-15分別為DAC0832的引腳圖和內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。其主要參數(shù)如下: 分辨率為8位,轉(zhuǎn)換時(shí)間為lus,滿量程誤差為±1LSB,參考電壓為(+10?-10) V, 供電電源為(十5?+15)V,邏輯電平輸入與TTL兼容。從圖1-1中可見,在DAC0832 中有兩級(jí)鎖存器,第一級(jí)鎖存器稱為輸入寄存器,它的允許鎖存信號(hào)為ILE,第二級(jí) 鎖存器稱為DAC寄存器,它的鎖存信號(hào)也稱為通道控制信號(hào)/XFER。&
85、lt;/p><p> 圖中,當(dāng)ILE為高電平,片選信號(hào)/CS和寫信號(hào)/WRl為低 電平時(shí),輸入寄存器控制信號(hào)為 1,這種情況下,輸入寄存器的輸 出隨輸入而變化。此后,當(dāng)/WRl 由低電平變高時(shí),控制信號(hào)成為低 電平,此吋,數(shù)據(jù)被鎖存到輸入寄 存器中,這樣輸入寄存器的輸出端 不再隨外部數(shù)據(jù)DB的變化而變化。</p><p> 對(duì)第二級(jí)鎖存來(lái)說(shuō),傳送控制信號(hào)/XFER和寫信號(hào)/WR2同時(shí)為低電
86、平時(shí),二級(jí) 鎖存控制信號(hào)為高電平,8位的DAC寄存器的輸出隨輸入而變化,此后,當(dāng)/WR2由 低電平變高時(shí),控制信號(hào)變?yōu)榈碗娖剑谑菍⑤斎爰拇嫫鞯男畔㈡i存到DAC寄存器中。 圖1-1中其余各引腳的功能定義如下:</p><p> ?。?)DI7~ DI0。: 8位的數(shù)據(jù)輸入端,DI7為最高位。</p><p> (2)Icn :模擬電流輸出端1,當(dāng)DAC寄存器中數(shù)據(jù)全為1時(shí),輸出電流最大,
87、當(dāng)DAC 寄存器中數(shù)據(jù)全為O吋,輸出電流為O。</p><p> ?。?)Iom :模擬電流輸出端2, Iout1與Iout2的和為一個(gè)常數(shù),即Iout1+ Iout2= 常數(shù)。</p><p> ?。?)Rfb:反饋電阻引出端,DAC0832內(nèi)部己經(jīng)有反饋電阻,所以Rra端可以直接接 到外部運(yùn)算放大器的輸出端,這樣相當(dāng)于將一個(gè)反饋電阻接在運(yùn)算放大器的輸出 端和輸入端之間。</p&g
88、t;<p> ?。?)Vhh-:參考電壓輸入端,此端可接一個(gè)正電壓,也可接一個(gè)負(fù)電壓,它決定O 至255的數(shù)字量轉(zhuǎn)化出來(lái)的模擬量電壓值的幅度,Vref范圍為(+10?-10)V。Vrh- 端與D/A內(nèi)部T形電阻網(wǎng)絡(luò)相連。</p><p> ?。?)Vcc :芯片供電電壓,范圍為15)V。</p><p> ?。?)AGND :模擬量地,即模擬電路接地端。</p>
89、<p> (8)DGND :數(shù)字量地。</p><p> K型熱電偶的測(cè)溫電路,電路中釆用K型熱電偶專用集成電路 ad595,片內(nèi)包括儀器放大器熱電偶冷端溫度補(bǔ)償電路和熱電偶斷線檢測(cè)電路,LEDl 指示熱電偶是否斷線,為避免LEDl的電流使集成芯片發(fā)熱發(fā)生溫度誤差,所以要接 緩沖電路,其中VT為晶體管。AD538及運(yùn)放A1~A4等組成線性化電路,進(jìn)行線性補(bǔ)償。為減小非線性誤差,分量程進(jìn)行線性補(bǔ)償。
90、該電路總測(cè)量溫度范圍CT1200攝氏度在每個(gè)測(cè)量范圍內(nèi),大約都有IOmv/C的靈敏度,其輸出電壓和溫度具有良好的線性關(guān)系。</p><p> 圖5.16 K型熱電偶測(cè)溫電路</p><p> 測(cè)溫電路進(jìn)行線性校正與不進(jìn)行線性校正結(jié)果有很大差別。如圖,</p><p> 在沒(méi)有進(jìn)行線性校正前,整個(gè)測(cè)量結(jié)果有近1%的非線性誤差,而有了線性校JE 電路后,只有0.1
91、%~0.2%的非線性誤差。</p><p><b> 5.3傳感器的選擇</b></p><p> 壓力傳感器 CBLGM-I型壓力傳感器 測(cè)量范圍:IOkg-IOt電壓:15v 溫度傳感器 k型熱電偶</p><p> 厚度傳感器 cts-30型袖珍數(shù)字超聲測(cè)厚儀測(cè)量范圍:0. Imm- 200. Omm </p><
92、;p> 5.4電器系統(tǒng)的參數(shù)計(jì)算 </p><p> 厚度放大器信號(hào)放大電路放大倍數(shù)計(jì)算 分析如下圖:</p><p><b> 釆用疊加原理整理得</b></p><p> U0=2(1+2R/R1)(Ui2-Ui1)</p><p> 5.5電器系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)</p><p>
93、 本電器方案設(shè)計(jì)分測(cè)試系統(tǒng)與控制系統(tǒng)兩部分。測(cè)試系統(tǒng)即由壓力傳感器、溫度 傳感器和厚度傳感器把各測(cè)量信號(hào)分別轉(zhuǎn)化為電信號(hào)后,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換孿為數(shù)字信號(hào), 再由8031識(shí)別。控制系統(tǒng)即由8031接受數(shù)據(jù)后作出反應(yīng),其發(fā)出的指令經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換 器變?yōu)殡娦盘?hào),用電信號(hào)控制電熱管的加熱和電磁閥的換向。其中測(cè)量的數(shù)據(jù)均可由顯示器顯示。</p><p><b> 5.6部分程序設(shè)計(jì)</b></p&g
94、t;<p><b> 內(nèi)容:鍵盤處理程序</b></p><p><b> 包括:</b></p><p> 1)判斷鍵盤中有無(wú)鍵按下。由8255PA口輸出00H,再將PC 口的狀態(tài)讀入, 若PC0-PC2全為1,說(shuō)明無(wú)鍵按下;若不全為1則表示有鍵按下。</p><p> 2)消除抖動(dòng)。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有鍵按
95、下時(shí),延時(shí)一段時(shí)間后再判斷鍵盤的狀態(tài),若仍 鍵保持按下狀態(tài),則判斷定有鍵按下;否則認(rèn)為是抖動(dòng)。</p><p> 3)求鍵號(hào)。從PA口依次輸出下列掃描信號(hào)</p><p> 每次輸出掃描信號(hào)后,檢查PC 口的狀態(tài),若某一位為0,說(shuō)明閉合的鍵在該 行,即可判斷閉合的鍵的行和列。.例如:當(dāng)由PA 口輸出11111011,從PC 口 讀入的狀態(tài)為1101說(shuō)明閉合鍵位于一行二列。</p
96、><p> 4)等待閉合鍵的釋放。為了避免一次閉合多次求其鍵碼,等待閉合鍵釋放后 再將鍵號(hào)送入A。</p><p> 根據(jù)以上功能,鍵盤處理程序框圖如圖所示: 鍵盤程序如下:其中KSl為判斷有無(wú)鍵閉合子程序,TIM為延時(shí)6nus子程序。</p><p> KEY1: ACALL KS1 ;判斷有無(wú)鍵的閉合</p><p>
97、; JZN LK1 ;(a)=/0,轉(zhuǎn)去抖動(dòng)</p><p> ACALL TIM ;延時(shí)6ms</p><p> LK1: AJMP KEY1 ;無(wú)鍵閉合返回</p><p> ACALL TIM ; 延時(shí)6ms</p><p> ACALL
98、KS1 ;判斷有無(wú)鍵的閉合</p><p> JZN LK2 ;(a)不等于0,有鍵閉合,轉(zhuǎn)求閉合,轉(zhuǎn)求鍵碼</p><p> ACALL TIM ;延時(shí)6ms</p><p> AJMP KEY1 ;無(wú)鍵閉合返回</p><p> LK
99、2:MOV R2,#0FEH ;R2—第一次掃描輸出信號(hào)</p><p> MOV R4,#00H ;R4—列號(hào)</p><p> LK3:MOV DPRT,#7F01H ;DPRT—A口</p><p> MOV A,R2 </p><p>
100、 MOVX @DPTR,A ;輸出掃描信號(hào)</p><p> INC DPRT </p><p> INC DPRT ;指向C口</p><p> MOVX A,@DPRT ;讀C口狀態(tài)</p><p>
101、JB ACC0,L1 ;pc0=1,轉(zhuǎn)移</p><p> MOV A,#00H ;A—0行0列鍵號(hào),準(zhǔn)備求鍵號(hào)</p><p> AJMP LK </p><p> L1: JB ACC.1,L2 ;PC1=1,轉(zhuǎn)移</p&
102、gt;<p> MOV A,#08H ;A—1行0列鍵號(hào)</p><p> AJMP LK </p><p> L2: JB ACC.2,L3; ; PC2=1,轉(zhuǎn)移</p><p> MOV
103、A,#10H ;A-----2行0列鍵號(hào)</p><p> AJMP LK </p><p> LK: ADD AR1 ;形成鍵碼</p><p> PUSH ACC ;暫存鍵碼</p&g
104、t;<p> LK4: ACALL TIM</p><p> ACALL KSL</p><p> JNZ LK4 ;等待鍵碼釋放</p><p> POP ACC ;鍵號(hào)送回A</p><p>&
105、lt;b> NS: RET</b></p><p> NEXT: INC R4 ;列號(hào)為1</p><p> MOV A,R2</p><p> JNB ACC.7,NS ;8列掃描完畢,返回主程序</p><
106、p> RL A ;形成下次掃描輸出信號(hào)</p><p> MOV R2,A</p><p> AJMP LK3</p><p> KS1: MOV DPRT,#7F01H</p><p> MOV A,#00H</p><
107、p> MOVX @DPRT,A ;輸出掃描信號(hào)00H</p><p> INC DPRT </p><p> INC DPRT</p><p> MOVX A,@DPRT ;讀入C口狀態(tài)</p><p> CPL A
108、 ;求反</p><p> ANL A,#0FH ;屏蔽高四位</p><p><b> RET</b></p><p><b> 6 液壓系統(tǒng)圖</b></p><p> 此回路用于本壓機(jī)。當(dāng)閥A切換至左位時(shí),壓
109、力油經(jīng)過(guò)閥E流入液壓缸的上腔, 下腔經(jīng)平衡閥F回油,工作活塞向上移動(dòng)以常壓工作。當(dāng)負(fù)載增加后,油壓增髙,壓 力油經(jīng)順序閥B與減壓閥C流入增壓器的右腔,推動(dòng)增壓器活塞左移,實(shí)現(xiàn)增壓。調(diào) 解減壓閥C即可改變?cè)鰤浩鞯妮斎雺毫?。工作完畢后,閥A切換到右位,壓力油使增 壓器活塞與工作活塞依次退回。</p><p> 圖6.1壓縮機(jī)液壓系統(tǒng)圖</p><p><b> 結(jié) 論</b
110、></p><p> 本試驗(yàn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能較可靠,精度高,可以完成多溫度、多壓力的剎車 片壓縮性能測(cè)試。</p><p> 試驗(yàn)臺(tái)充分利用了智能化的優(yōu)勢(shì),采用單片機(jī)對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制,利用多個(gè)傳感 器對(duì)測(cè)量項(xiàng)進(jìn)行測(cè)量,釆用液壓系統(tǒng)提供動(dòng)力。</p><p> 液壓系統(tǒng)可提供較大壓力,從而可以模擬汽車剎車片實(shí)際受到的壓力。同時(shí), 釆用液壓系統(tǒng)還可以實(shí)現(xiàn)降低勞
111、動(dòng)強(qiáng)度的優(yōu)點(diǎn)。其操作方便、控制簡(jiǎn)單可靠。</p><p> 傳感器有精度高、工作范圍寬、本質(zhì)安全、體積小、壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。本試驗(yàn)臺(tái) 釆用了 K型熱電偶溫度傳感器,CBLGM-I型壓力傳感器和cts-30型袖珍數(shù)字超聲 測(cè)厚儀,利用這些傳感器可以輕松實(shí)現(xiàn)具體溫度、壓力的檢測(cè),并可以測(cè)出剎車片 受壓后的厚度變化。</p><p> 本試驗(yàn)臺(tái)利用單片機(jī)作為控制系統(tǒng)可以輕松實(shí)現(xiàn)控制要求。其功能強(qiáng)
112、大、可靠, 是試驗(yàn)臺(tái)的核心部分。</p><p> 總之,此摩擦材料壓縮性能試驗(yàn)臺(tái)采用了先進(jìn)制造技術(shù),可以可靠的實(shí)現(xiàn) 目標(biāo)要求。</p><p><b> 參考文獻(xiàn)</b></p><p> 1濮良貴等.機(jī)械設(shè)計(jì).北京:高等教育出版社,2006年5月 </p><p> 2朱熹林張代治等:機(jī)電一體化設(shè)計(jì).北京:科
113、學(xué)出版社,2004年8月</p><p> 3曹克澄主編.單片機(jī)原理及應(yīng)用.北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005 </p><p> 4蘇平主編.單片機(jī)原理與接口技術(shù).北京:電子工業(yè)出版社,2003</p><p> 5何立民編著.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,</p><p> 6朱善軍孫新亞吉吟東編著
114、.單片機(jī)接口技術(shù)及應(yīng)用.北京:清華大學(xué)出版社,2005 </p><p> 7王治剛主編.單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)與實(shí)訓(xùn).北京:清華大學(xué)出版社,2004</p><p> 8何立民主編.MCS-51系列單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)系統(tǒng)配置與接口技術(shù).北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2001 </p><p> 9劉躍南主編.機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000 </p
115、><p> 10馮博琴主編.微型計(jì)算機(jī)原理與接口技術(shù).北京:清華大學(xué)出版社,2002 </p><p> 11趙繼文主編.傳感器與應(yīng)用電路設(shè)計(jì).北京:科學(xué)技術(shù)出版社,2002 </p><p> 12曲波等:工業(yè)常用傳感器選型指南,北京:清華大學(xué)出版社,2002年 </p><p> 13趙家貴付小美董平主編.新編傳感器電路設(shè)計(jì)手冊(cè).北京
116、:中國(guó)計(jì)量出版社,2002</p><p> 14機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè)編委會(huì)編.機(jī)電一體化技術(shù)手冊(cè).北京:機(jī)械工業(yè)出版社,</p><p> 15張建民:機(jī)電一體化系統(tǒng)設(shè)計(jì)(第二版),北京:北京高等教育出版社,2001年 8月</p><p> 16周文武主編.機(jī)電一體化實(shí)用技術(shù)手冊(cè).北京:兵器工業(yè)出版社,1994</p><p> 1
117、7徐灝等主編:機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)2、3、4卷,1991版,機(jī)械工業(yè)出版 </p><p> 18韓致信編著.機(jī)械自動(dòng)控制工程.北京:科學(xué)技術(shù)出版社,2004 </p><p> 19李剛民曹巧媛曹琳陳忠平等編著.單片機(jī)原理及實(shí)用技術(shù).北京:高等教育出版 社,2005</p><p> 20南建輝熊鳴王軍茹編著.MCS-51單片機(jī)原理及應(yīng)用實(shí)例.北京:清華大學(xué)出版社,
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