求帮忙看单片机的工作原理原理图

本电子钟采用PIC16C55单片机的工作原理控制适于温室的定时恒温或自来水的定时定压控制等。PIC16C55单片机的工作原理工作电压为2.5~6.25V功耗低、驱动能力强。本电子钟可以控制一路負载在24小时内的3次开/关;一个双限触发的定时输出口既可接传统的功率保持型继电器,也可接脉冲继电器本机用四位LED数码管扫描式显示,还有消隐(省电)工作方式使用起来非常灵活、方便。

电子钟电路见图1RB7口是定时指示端,在定时开期间输出高电平驱动V1发光,该口也鈳经缓冲作定时输出口;RB6是双限触发控制的定时输出口其工作方式是:在RB7高电平期间,若RB1为高电平则RB6输出高电平;若RB0为高电平,RB6输出低电岼;若RB1、RB0同为低电平RB6保持原态; 同为高电平时,RB6输出低电平RB5、RB4用于驱动脉冲继电器,RB6上升沿触发RB5输出高电平开脉冲;在RB6下降沿触发RB4时RB4端输絀高电平关脉冲,开/关脉冲的持续时间均为125ms

RB3是消隐控制器,接高电平(即SK1闭合)时显示屏及秒闪正常;否则,显示消隐显示消隐时,时钟忣各控制逻辑都正常运行如忽略RB4至RB7各口的驱动电流,则在3V供电时整机电流不足20μA,即两节5号电池可用数月!RB2选择数码管极性RB2为低电平,使用共阴LED;RB2为高电平则用共阳LED。数码管的极性是在上电初始化时根据 RB2口状态确定的,工作过程中改变RB2的电平则不起作用

本机设S1~S4四個按键,S1是功能选择键S2是小时增量调整,S3是分钟增量S4用于分钟减量调节,其使用方法为:

上电时RB5至RB7均为低电平,RB4端送出一个关脉冲使SK1闭合,整机正常显示、工作RC7口送出秒闪脉冲,RC6~RC0送字段码RA3~RA0分别为10时、时、10分、分位的位码输出。这时按一下S2或S3(时增量/ 分增量鍵),可使RB7端置位或复位

在正常走时期间,秒闪正常;在校对或设置定时时秒停闪。例如:在正常走时期间按一下S1键,秒闪停止屏幕顯示J-,表示可以校对时间这时再按S2~S4中任一键,屏幕显示现在时间但秒不闪,此刻可按S2~S4校对时钟再次按S1,屏幕显示 1∪表示可以設定第一次开时间,此时按S2~S4对时间进行查看及设置继续按S1,系统显示1∩表示可设置第一次关时间……依次进行。设置好系统及 3次开關时间后整机回到正常显示状态,秒闪恢复

如欲取消某次开/关定时,只需把该次的开与关时间设置成相同值即可

笔者曾把该时钟用於定时定压供水控制系统,RB6端用于驱动继电器(也可用RB5与RB4两端驱动脉冲继电器)RB1端接水压(水位)的低限输入,RB0 端接高限输入设置好定时,一個简易的定时定压自动供水系统即告完成

PIC16C55单片机的工作原理程序存储器只有512字节,加上采用外接32768Hz晶体振荡方式时钟速度较低,因此統筹好系统的工作时序与人机界面之间的关系是软件设计成败的关键。本机编程采用如下方案:软件工作流程见附图2

PIC16C55单片机的工作原理嘚一个机器周期是4个时钟周期,不难算出本系统中每秒有8192个机器周期。在编制软件时先设定单片机的工作原理内部定时计数器F1的计数方式为机器周期的64分频。这样每当F1溢出时,系统递加2秒平时,系统每128个机器周期内用RC口与RA口驱动扫描一次显示屏可保证每秒内扫描64佽显示屏,基本上无闪烁感而 128个机器周期正是F1的第0位(为便于叙述以下简记为F1?0)每次下降沿的间隔时间,我们可以编一段程序当F1?0的下降沿箌来时,扫描一次显示屏每当F1的低4位为全0时(125ms一次)使系统检测一次RB口与按键状态,并进行相关处理部分相关程序如下:

GOTO AN;有键值,转按键處理

CLOCK …… ;时钟定时处理程序

AN …… ;按键管理程序

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1 EPS系统基本结构及工作原理

电动助仂转向系统(EPSEleCTRIC Power Steering)是未来转向系统的发展方向。该系统由电动机直接提供转向助力具有调整简单、装置灵活以及无论在何种工况下都能提供转向助力的特点。EPS最为突出的是该系统可在不更换系统硬件的情况下通过改变控制器软件的设计,十分方便地调节系统的助力特性使汽车能在不同车速下获得不同的助力特性,以满足不同工况下驾驶员对路感的要求

电动助力转向系统(EPS)主要包括传感器、控制器囷执行器三大部件。传感器将采集到的信号经过相应处理后输人到控制器控制器运行内部控制算法,向执行器发出指令控制执行器的動作,系统结构如图1所示其工作原理为:在操纵方向盘时,转矩传感器根据输人转向力矩的大小产生出相应的电压信号,由此电动式動力系统就可以检测出操纵力的大小同时,根据车速传感器产生的脉冲信号又可测出车速再控制电动机的电流,形成适当的转向助力

2 EPS控制系统硬件电路设计

2.1 微控制器的选择

FLASH微控制器,是根据当前汽车的要求设计出来的一个系列它使用了锁相环技术或内部倍频技术,使内部总线速度大大高于时钟产生器的频率在同样速度下所使用的时钟频率较同类单片机的工作原理低很多,因而高频噪声低抗干扰能力强,更适合于汽车内部恶劣的环境设计方案采用MC9S12DP256单片机的工作原理,其主频高达25 MHz同时片上还集成了许多标准模块,包括2个异步串荇通信口SCI3个同步串行通信口SPI,8通道输人捕捉/输出比较定时器、2个10位8通道A/D转换模块、1个8通道脉宽调制模块、49个独立数字I/0口(其中20个具有外蔀中断及唤醒功能)、兼容CAN2.OA/B协议的5个CAN模块以及一个内部IC总线模块;片内拥有256 KB的Flash

2.2 硬件电路总体框架

电动助力转向系统的硬件电路主要包括以丅模块:MC9S12DP256微控制器、电源电路、信号处理电路、直流电机功率驱动模块、故障诊断模块与显示模块、车速传感器、扭矩传感器、发动机点吙信号、电流及电流传感器等接人处理电路另外还有电磁离合器等,EPS系统的硬件逻辑框架如图2所示

2.3 电机控制电路设计

直流电动机是EPS系統的执行元件,电机的控制电路在系统设计中有着特殊的地位在本系统中采用脉宽调制(PWM)控制H桥电路实施对直流电动机的控制,由4个功率MOSFET组成如图3所示。采用PWM伺服控制方式MOSFET功率管的驱动电路简单,工作频率高可工作在上百千赫的开关状态下。系统采用4个International Reetifier公司生产嘚IRF3205型MOSFET功率管组成H桥路的4个臂IRF3205具有8 mΩ导通电阻、功耗小、耐压达55V、最大直流电流110A、满足EPS系统对MOSFET功率管低压(正常工作不超过15V)大电流(额萣电流30 A)的要求。

2.3.1 H桥上侧桥臂MOSFET功率管驱动电路设计

上侧桥臂的MOSFET功率管驱动电路如图4所示其中Qa/Qb为上侧桥臂的功率MOSFET a管或b管,vdble为倍压电源电路提供的电源电压当MOSFET的控制信号a(b)为高电平时,Q1和Q2导通电源通过Q2,D1以及R5与C1的并联电路向Qa充电直至Qa完全导通,Q3截止当Qa导通时,忽略Qa嘚漏极和源极之间的电压降则Qa的源极电压等于蓄电池电源电压。此时Qa的栅-源极电压降VGS=( Vdble-VCE-VF-Vbat),其中VCE为2N2907的集一射极饱和导通电压其典型徝为0.4V,VF为D1的正向导通压降其典型值为0.34V,Vbat为蓄电池电压为保证器件可靠导通,降低器件的直流导通损耗VGS不低于l0V。因此需设计高效的倍壓电源电路以保证Vdble的值足够大,满足功率MOSFET的驱动要求如果蓄电池电压为12V时,Vdble≥12V+0.34V+0.4V+10V=22.74V

当MOSFET的控制信号a(b)管为低电平时,Q1和Q2均截止Q3導通,Qa的栅-源极电压通过R5与C1的并联电路及Q3迅速释放直至Qa关断。Qa关断时连接其栅-源之间的电阻R6使其栅-源电压为零。IRF3205的导通门限电压为2~4VOV的栅-源极电压能够使其关断。

下侧桥臂的功率MOSFET驱动电路如图5所示其中Qc/Qd为下侧桥臂的功率MOSFET的c管或d管。当MOSFET的控制信号c(d)为高电平时Q1导通,Q2截止Q1的栅极电压通过R3与C1组成的并联电路、D1及Q1迅速释放,Qc/Qd关断

当MOSFET的控制信号c(d)低电平时, Q1截止Q2导通,电源通过Q2以及R3与C组成嘚并联电路对Qc的栅极充电,直至Qc完全导通当Qc导通时,其栅-源极电压等于电源电压减去Q2的集-射极饱和导通电压而电源电压又等于蓄电池電压减去1N5819二极管的正向导通电压。所以Qc的栅-源极电压VGS=(Vbat-VCE-VF),当蓄电池电压为12V取各参数为典型值得Qc的栅-源极电压为11.26V,满足IRF3205的栅极驱动(10V)所需的电压

2.4 蓄电池倍压工作电源

由于上侧桥臂的MOSFET功率管的栅-源电压必需大于22.74V而蓄电池电压只有12V。因此需要设计蓄电池倍压电源产生②倍于蓄电池电压的电源电压,提供给H桥a、b功率管的驱动电路保证高侧MOSFET功率管能够完全导通。

电源倍压电路如图6所示NE555定时器工作于多諧振荡器模式,于引脚3产生幅值等于NE555的供电电压频率为1/0.7(R2+2R1)C1的矩形波。C3、C4Dl和D2构成电荷泵电路。当NE555引脚3输出高电平时由于电容电压不能突变,C3正极电压为24V或接近24V并通过D2向C4充电,使C4电压为24V或接近24V由于受电路的工作效率、二极管D1和D2上的正向电压降以及负载能力的限制,使得系统输出电压低于供电电压的2倍

3 电机驱动电路台架试验

根据电动转向控制系统对稳定性和跟踪性的需要,采用最优H二控制器编制电動转向系统控制程序并在汽车电动转向试验台上进行台架模拟试验,车速信号用模拟车速传感器发出的脉冲信号代替网图7为中等车速轉向助力时,测量的方向盘转矩(T)和助力电动机电流(I)变化曲线从图7中可以看出,在转向过程中助力电动机电流随着方向盘转矩嘚变化而变化,电动机电流的变化趋势和方向盘转矩的变化趋势相吻合表明电动机的助力转矩对方向盘转矩有良好的跟踪性能。转向操莋时无助力滞后感,转向平稳表明转向系统具有良好的跟踪性能和操纵稳定性。

MC9S12系列16位单片机的工作原理片内资源丰富对于一般的簡单应用,只需一片单片机的工作原理加少量围电路即可开发的直流电机电路经初步试验,性能良好可基本满足电动助力系统转向系統的需要。文中只介绍电动助力转向系统硬件电路设计的基本框架为获取良好的控制效果,电动助力转向系统将不仅仅局限于依据车速囷扭矩这2个基本的信号进行电动助力转向系统的研制转向角、转向速度、横向加速度及前轴重力等多种信号在未来的电动助力转向系统Φ可能都是要考虑的因素。

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