4266换挡机械手【机械毕业设计全套资料+已通过答辩】
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本科生毕业设计（论文） 开题报告 学生姓名：杨少华 学 号： 14021218 班 级： 140212 专 业：机械工程及自动化 指导教师：高春甫 1 开 题 报 告 一、 课题介绍 1 课题名称： 液压式转向机实验台系统设计 2 课题背景： 近年来，随着电子技术 和液压技术 的不断发展，转向系统中愈来愈多的采用电子器件。相应的就出现了电液助力转向系统。电液 助力转向可以分为两大类：电动液压助力转向系统 电控液 压 助 力 转 向 在现代汽车上，转向系统是必不可少的最基本的系统之一，它也是决定汽车主动安全性的关键总成，如何设计汽车的转向特性，使汽车具有良好的操纵性能，始终是各汽车厂家和科研机构的重要课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对更多不同的驾驶人群， 汽车的操纵性设计显得尤为重要。 从上世纪四十年代起，为减轻驾驶员体力负担，在机械转向系统基础上增加了液压助力系统 它是建立在机械系统的基础之上的，额外增加了一个液压系统，一般有油泵、 V 形带轮、油管、供油装置、助力装置和控制阀。由于其工作可靠、技术成熟至今仍被广泛应用。现在液压助力转向系统在实际中应用的最多，根据控制阀形式有转阀式和滑阀式之分。这个助力转向系统最重要的新功能是液力支持转向的运动，因此可以减少驾驶员作用在方向盘上的力 。 在液压助力 系统基础上发展起来的，其特点是原来有发动机带动的液压助力泵改由电机驱动，取代了由发动机驱动的方式，节省了燃油消耗。 在传统的液压助力转向系统的基础上增加了电控装置构成的。电液助力转向系统的助力特性可根据转向速率、车速等参数设计为可变助力特性，使驾驶员能够更轻松便捷的操纵汽车。 由此 就 应运而生的就是如何对转向机进行检测和控制，从而使转向机的性能达到最优化，更好地适合现代汽车以及工程机械行业的发展。目前汽车工业，机械工业早已成为世界上各个国家关系到国际名声的头等大事。我国正处于社会主义的初级阶段，尚属 于第三世界国家，发展中国家；无论在经济上还是科 2 技上都远远落后于发达国家；尤其在机械工业上，世界上许多发达国家的机械工业都已达到了很好的程度，中华民族的复兴都在于此。 3 工作内容和要求 ： 设计并建立一个液压转向机 实 验台，该试验台用于对液压 助力 式转向机总成和阀体总成进行一般性能试验，从而得到转向机的各个性能参数的准确值，更好地设计或改进液压转向机，并使转向机的性能达到最优化，以适合当代汽车工业和机械工业的发展要求。其中需要检测的性能包括 529定的部 分 性能试验项目以及用户提出的其它试验项目 。 具体如下所示： 1. 转向器总圈数测定 2. 输入端 转动力矩测定 3. 输出端 自由 行程 测定 4. 转向力特性试验 5. 转向灵敏度特性试验 6. 传动效率试验 7. 线角传动比试验 本设计内容与要求 ： 原转向机存在的问题与不足 : 传统的汽车转向系统是机械系统，汽车的转向运动是由驾驶员操纵方向盘，通过转向器和一系列的杆件传递到转向车轮而实现的。普通的转向系统建立在机械转向的基础上，通常根据机械式转向器形式可以分为：齿轮齿条式、循环球式、蜗杆滚轮式、蜗杆指销式。常用的有两种是齿轮齿条式和循环球式 (用于需要较大的转向力时 )。这 种转向系统是我们最常见的，目前大部分低端轿车采用的就是齿轮齿条式机械转向系统。 虽然传统转向系统工作最可靠，但是也存在很多固有的缺点，传统转向系统由于方向盘和转向车轮之间的机械连接而产生一些自身无法避免的缺陷： 汽车的转向特性受驾驶员驾驶技术的影响严重； 转向传动比固定，使汽车转向响应特性随车速、侧向加速度等变化而变化，驾驶员必须提前针对汽车转向特性幅值和相位的变化进行一定的操作补偿，从而控制汽车按其意愿行驶。这就变相地增加了驾驶员的操纵负担，使汽车转向行驶存在很大的不安全隐患； 液压助力转向系统经济性差，一般轿车每行驶一百公里要多消耗 3 的燃料 。 本设计的要 求 ： 本实验台主要测量转向机型号有：捷达 10杯海狮 20代淮瑞风 20型号的转向机。 具体技术指标要求如下： （ 1） 输出端 液压 检测 系统 最大输出负荷： 6150 10000N 要求匀速施加驱动力（静压力），驱动速度为： s 液压缸的活塞杆所承受的载荷为转向机 输出 负荷的 1/3 油箱容积（有效）： 80 L （ 2） 液压 助力 系统 工作压力： 续可调，程序设定，示值精度 1% 设定值 工作流量： / 续可调（手动）， 油箱容积（有效）： 100 L （ 3） 转向器输入输出端 最大输入转矩： 5值精度 大输入转角：双向无限，示值精度 最大输入转速： 20 30r/ 出端 最大加载力 ： 6150 10000N，示值精度 出端要求匀速施加驱动力（静压力），驱动速度为： s 最大输出位移： 100 值精度 总体设计方案 ： 械系统 组成 ： 所示，可分为如下 5 个组成部分： (1)主机台架。包括被试转向机总成、被控 阀体总成、转向机输入轴电动驱动装置、转向机输出齿条液压加载装置、输入轴转矩传感器、输入轴转角 传感器、 输出端 压力传感器、 输出端 位移传感器、 各个仪表、 以及安装这些总成的基础平台和安装夹具。 (2)泵站。包括助力油泵 及 电机 总成 、 检测输出端油泵及电机总成、 油箱、恒压控制装置、调压调速回路 。 4 液压系统 ： 包括液压助立系统和输出端液压检测系统。 液压系统原理图 如图 2: 控制及检测 系统的组成如图 3 所示 : 图 2 液压系统原理图 图 1 系统总体图 5 控制及检测系统 可分为如下 几 个组成部分： 包括单片机（ 8051、 74742764、 6264、 8255、 A/D 0809、 D/量接口板、显示器、键盘 等。 4 课题的重点和难点： 互之间的传动关系，尺寸配合。 2. 输出端检测液压系统 ， 助力 液压系统的选择 和计算 。 各种传感器的选择。 5 可能用到的主要知识和技能： 机电一体化设计 单片机原理及接口技术 机电传动控制 机电控制系统设计与 分析 典型机械（电）产品构造 6 需要自学的知识和技能： 光电隔离 驱动电路 换向阀 控制电路 调速阀 扭矩传感 器 T 3 4 F N 线位移传感 器 C W Y 2 0 0 压力传感 器 角位移传感 器 5 U Y 8 2 5 5 图 3 微 机 系 统 原 理 框 图 光电隔离 驱动电路 驱动电路 光电隔离 步进 电机 微 机 6 传感器与执行器 单片机原理及接口技术 机械系统设计等 二、 工作计划 : 第七学期（已完成）： 调研，搜集资料，了解国内外研究状况； 了解原有试验台，阅读相关文献，做英语翻译，完成开题报告。 第八学期： 1 提出试验台改进方案，进行总体方案设计。 5 机械系统设计、加工、装配和调试。 8 测控系统设计、选购和装配。 10 系统软件设计和调试。 13 撰写设计说明书，准备答辩。 三、参考文献 : 1 高春甫，校内教材 . 2 朱喜林，科学出版社 . 3列单片机实用接口技术 . 李华，北京航空航天大学出版社 . 4）产品构造 . 郑玉华，科学出版社 . 5用及接口技术 北京 :国防工业出版社 6吴文琳 ,李美生 机械工业出版社 7顾冠群 ,万德均 江苏科学技术 出版社 8邓星钟 华中科技大学出版社 ,2001 吉林大学机械科学与工程学院 2002 级毕业设计题目审批表（暨设计任务书） 毕业设计题目 液压 式 转向机 实验台系统设计 （ 杨少华 ） 拟 指导学生数 1 课题类型：论文 结合课题情况：在研 指导教师姓名 高春甫 所在单位 机械电子工程系 毕业设计题目简介（主要包括工作内容、要求， 对指导多名学生的题目应明确个学生的工作内容 ） 设计任务： 设计试验台，用于对转向机的 输入端 转动力矩测定 、 输出端 自由 行程测定 、 线角传动比试验 等技术指标进行检测 。 设计要求： 入端 转动力矩测 定 试验 。 对 转向机 输出端 自由 行程 测定 。 驱动速度为 s。 确的输出显示并记录 。 工作内容： 成。搜集相应的资料，了解国内外的情况。 计检测系统的电器原理图。 图量不少于 4张 000汉字 。 万字设计说明书。 时间安排： 第七学期：调研，收集资料，了解国内外研究情况，做英文翻译。 第八学期： 1 完成 总体方案设计； 3 完成机器系统原理图设计。 7 完成 液压及 零件设计 。 9 完成 电气原理 设计 。 12 系统忧化。撰写设计 说明书。 参考资料：机电一体化手册 单片机原理与应用 测试与传感技术 微机测控技术 机械设计手册 系专家组审核意见： 年 月 日 住结合课题情况指 在研项目 预研项目；课题类型是指：设计 论文 软件 吉林大学本科毕业设计说明书 中 文 摘 要 本文开发设计了一种小型汽车转向机的性能测试系统 液压式转向机系统实验台。该系统利用液压助力系统驱动转向机输出端进行轴向运动，在转向机输出端也有一个液压检测系统为转向机为其提供负荷阻尼。同时采集各种传感器发来的信号，对其分析处理后，来检测被试验转向机的性能与可靠性。本系统是典型的机电液一体化系统。 根据本 实验的 要求，系统所测量的参数包括输入端的空载转动扭矩、 工作时转动力矩和旋转角度，输出端的输出力及输出位移等。整个系统包括液压助力系统，输入端液压检测系统，步进电机驱动系统，实验台台 架总成，台上卡具体总成，传感器，单片机，微机等部件。 本系统采用了步进电机控制输入端，使得输入转矩更佳平稳。利用了 液压系统对转向机输出端进行检测， 与传动效率相同的比较，液压传动装置重量轻，体积紧凑；可实现无级变速，调速范围很大，传动工作平稳；更容易与电气配合，实现动作和操作自动化； 本系统可以测出常见的各种小型汽车转向机的性能参数，并达到一定的精度，满足了设计要求。 关键词： 转向机 液压系统 步进电机 实验台 吉林大学本科毕业设计说明书 英文摘要 s f a s of of of of to s it to do At of is a by to by of is a As of of it is it is is of of to ,of to of it a a it so it a of is so it is to to of of it to a so it of 林大学本科毕业设计说明书 目 录 1 绪论 . 1 课题研究的目的和意义 . 1 课题任务 . 1 本 说明书 的主要研究内容 . 3 2 系统总体方案 . 4 实验台系统的组成及控制原理 . 5 液压系统的工作原理 . 5 3 机械系统设计 . 6 液压助力系统设计 . 7 输出端液压检测系统设计 . 10 转向机输入端系统设计 . 15 其他机械结构的设计 . 18 传感器的选择 . 19 其他主要元器件的选取 . 22 4 控制及检测系统设计 . 23 液压式转向机实验台系统控制及检测系统 . 23 控制及检测系统系统设计 . 23 5 程序设计 . 33 程序设计技术 . 33 程序设计说明 . 34 结论 . 37 致谢 . 38 参考文献 . 39 图 1 压力表支架三维立体模型 1 . 40 图 2 压力表支架三维立体模型 2 . 41 本科生毕业设计（论文）翻译资料中文题目： 程序操纵器英文题目：少华学 号：14021218班 级：140212专 业：机械工程及自动化指导教师：高春甫程序操纵器制造业的机械设备需要那些能够生成并且跟随制定的轨道和实现逻辑性的控制的控制单元。控制一个单元的主要条件是执行一个有效的控制顺序，这个控制顺序需要使用逻辑的发展逐步进展的顺序。程序逻辑操纵器已经在制造业和自动化工业运用上显露出来。在显微镜技术人员的帮助下，程序逻辑操纵器已经卷入了继电器逻辑推理的替换中，类似物和数字系统的控制中，并且经入了制造业的自动化细胞中、控制中。程序逻辑操纵器的崭新的发展来自于一个由自治能力的管理器，这个管理其能够履行一个继电器的逻辑任务，但是需要很大程度的可靠性。用金属线穿起的数字控制者的信号是难 的 程序逻辑操纵器是可操 的和可 的。大 数 是能够使用的，能够 辑出 于继电器逻辑 号 者是 程 使用的 。程序逻辑操纵器能够 跟 的 的 发一个 机程序的步发展。程序逻辑操纵器能够新的控制系统的。由于“的的力， 的运用在 的机器已经的 ”。程序逻辑操纵器是由 器的 数器和 单元这的主要的数字 制造的，程序逻辑操纵器 定一个的逻辑 ，程序逻辑操纵器在入信号上的执行，这个逻辑 生成 信号。 机操纵器和程序控制器的主要 是程序控制器的设 是了工业进程 生 ， 机系统要 ，信号进程，和逻辑， 备，并且在工 。大 数程序逻辑操纵器使用微机来 辑， 替了 统的 工 。程序逻辑操纵器主要的 能是在继电器 逻辑中的继电器工 替，但是很 程序逻辑操纵器现在能够在 工 下在 ， ， 数 和 程序系统下 辑。一个 的程序逻辑操纵器的 造有数字数显 出来。这个操纵器 2 整的动力 应，中央处理器，入设备（ 和入设备有关联的感应器 转换器），出设备，固体继电器，指 灯，出系统相的发动机启动 。工业设备的结物是依靠入和出的 的表 方法来 成的。入设备的 设 成 收 进程和机器操纵器来的信号，并且把 转换成一种于程序逻辑操纵器来说是一种于程序逻辑操 器来说是一种可 受的 式。出设备的 把程序逻辑操纵器的控制信号转换成一种能够 例如象负载 激活的程序进程设备 使用的一种 式。入 和出 保持相的分 ，并且这两种类 设 成在组织 造上是 的。工部分是程序逻辑操纵器的主要组成部件，并且 执行 种逻辑 能实现入设备的操 ，并且决定 特定的出设备。近年来，这些设备已经纳入了曾其自身精确性和决策力的设 。程序控制器的 能 常用来储存详细说明入和出步的逻辑程序。. 程序逻辑操纵器系统纵览一台程序逻辑操纵器 于的系统 一个带有 散的和相似的入出设备的中央处理器。 入设备和出设备的仪器是由末端的条 片制造成的，并且这些设备覆盖了全部入设备的 和D 的电压量。并且于出设备达到了0安培的电 量。微机 ，一台程序逻辑操纵器 需要一个监视器，但是 却有能力拥有几种 号的 设备， 这些 能够看到设备正在运行的程序状态。微机是一种 常用于监视和规划程序逻辑操纵器的 设备，监督程序设备可 用于 收和规划程序逻辑操纵器程序逻辑操纵器并 要一个 程和运行时用的监视器 键盘。程序逻辑操纵器运行一个逐渐减少的指令，发出设 命令仅仅是了解决一个非常特殊的程序设 。程序逻辑操纵器没有能力 者是需要去执行任务操纵者的意思，是 无论在什么时候都只运行一个程序。 程序逻辑操纵器有能力 建网状系统，但是这些网络系统 常仅仅是相的制造者的程序逻辑操纵器，并且是极其深入的。 ，大 数程序逻辑操纵器的 划是有益的，提 了一条私人电脑系统和大 电脑系统 间的纽带。程序逻辑操纵器 常 设 用于粗糙的工业 。3 一个运行控制系统的控制系统，程序逻辑和程序逻辑操纵器的选择是 于几种事实的。 是 全部的序设 的 度入出设备的 工业 的能力减 系统的保 要技术 持和 减 电脑网络和系统相 性和其 系统的 换. 程序控制器的特 一个程序逻辑操纵器的 划是要由 的 表的帮助来 持的，一个 表， 是 式的逻辑方程式。这个程序系统 一个键盘来进入这个控制逻辑和其 的 信 ， 程者使用继电器体 表 者其 的辑 来把控制逻辑入到 存中。 持操 程序逻辑操纵器和 务的动力是出信号的一个动力来 。 常用于保 程序逻辑操纵器 受电线 的 。这个操 系统 一系的联系 的操 执行。 是入设备的，程序 ，出设备 ， 务 。在一个 逻辑中主要的要有 “， 线，入设备，出设备，时器和 数器。的线，提 能量来 继电器和逻辑系统。“是的并且 线，入设备和出设备。显 是 时候，入是的。显 时，入结 了。出可 一组线并且在“的”。一个 程序 一组用于控制一台机器 是一组程序的说明。进入微 操者的逻辑顺序 了 程序。 逻辑性是一种 于电力继电器 表的解式程序 。 了电力的持 ， 逻辑 到了逻辑“持。一个 有的在一个电器设备的 和 成 似的元。这个 4 看是如控制 的操 在实 自的系统操 。在一个 表， 有的入 在这一系 这个 的“的行的组 是 表的。的关于“的要是 收 在“上的一个入条件状态下的一个结 的动 行。. 说明纵览程序逻辑操纵器分类 减少 机指令并工业操 运用设 的。 下来的说明纵览是了提 一系的说明，这些说明于个说明都有一个的。说明能够 划分成如下的 进制说明时器和 数器说明信说明 说明，入和出 说明 说明数字说明， 动和逻辑的说明制 和 的说明进制转换，选入选出法和 的说明顺序说明，控制说明，和成 例的 整的 出说明. 进制说明一个说明的 是 进制说明，这个说明是有条件的说明，并且能够是入 出的说明。 应用到程序逻辑操纵器的设 中。这些说明中一是如 关 说是要 的。这个说明是一个有条件的入出说明，并 和状态， 制在 （）的时候，程序逻辑操纵器的入和出 成现实。下一个说明是明时的 。这个说明是一个有条件的入说明并 一个的逻辑状态 入出 ，并且 （0）的时候是实的。5下一个说明是出生动的说明。这是一个出说明， 于 是实的时候， 说明成现实 （）。出成 的 条件在逻辑的顺序 于这个出，那么是 的。. 时器和 数器的说明时器和 数器是出设备的说明，这些说明有用于建时间确的 说明、数、 （ ）、并且 安 （ ）。 时器和 数器有依靠这种类 的 时器和 数器说明的状态 。一个在这个 的说明是说明的 时器。这个出说明 时器间件 于 在“中是实的。 时器的出设备是的，器的 （ ）是相的 大的相于 安的 说明的状态 是 时器操 （这个 是器是的时候的出设 的， 时器能力 （ ），是条件是的并且是 新设 的 条件是 的时候设 的 并且 时器 时 （ ）是条件是的时候和 （ ） 安少的时候设 的，器操 （的 “条件是 的时候是 新设 的。下一个说明是 时器 耽搁说明。条件 于 是 的时候，出说明 时间隔。器是初能够依靠“条件成的时候， 时器出设备是实的，并且出设备属于实的 器的“条件成 的时候，并保持 的状态 到 时器的 安 近 （ ）。6. 说明说明是常用于在程序逻辑操纵器 间的出说明在一台程序逻辑操纵器网络工 的 的 。一项说明是段落阅读段落书写（ ）说明。这个说明在一台联网工 机上 一个节迁 材 到另一个节。信 迁 到 的迁 发生在程序浏览的时候一 是悬未定的。 项说明是 务 说明（V ）。的条件 于说明是正确的时候，这个说明 了程序于实行 务 操 循 的分配的浏览。7. 顺序说明6顺序说明是常用于的机器控制运用的出说明。几个顺序数一定是于 适的操 已经制定的。8. 控制说明控制说明是有条件的 者是遵守使用者于 命令的出说明，并且这个命令在制造者浏览程序中。这些说明的 的是把浏览的时间减到的程度。入设备和出设备的这两种类 于系统 分仪是组件和类似是有效的。组件入 是那些拥有 关 的出状态。分 的入 的事例是机械限制转换器、搜 转换器、推入纽、继电器 、 转换器、和有一个关 状态的任的大量其 。另一个组件入 是一个光 的把 电码，这种电码生成一个律动的拥有来和关信号的一个系，这些信号 于入轴的有关系的 。这种类 的 在个入 的 期拥有个脉冲， 电码 在程序溶解状态下的入 利用时，高 数器是要的。模 的入 有一个 间的 ，并 的出状态相结 。模 入 的 于状态 例如一个温度、压力、应力和拉力 是 量上的 的入条件出毫安 伏特的事例是换能器。其 类 的模 入出一个 间的化的 性在。的出 是那些动的时候，已经有了一个 关 的状态。例如 的出 和试验性的灯，电 继电器和 数器，气的和力的阅阀和 的角、各种声 、 者其 的相似 。模 的出系统是相于模 的入系统在一个程序逻辑操纵器程序中是相似的。沿 出系统的一个超主要的发生 能够 收 并程序逻辑操纵器运用。在一个 的 式中，模 的入是化的。出设备是由一个材 卡 在一起的，并 发动机操纵器提 信号 其 的辅助设备，这些设备要模 的入信号。9. 程序逻辑操纵器 辑的 础程序逻辑操纵器利用一种特的 辑格式来涉及到 程。这种 程序7?1 ?/*?E?*?0?1?2 ?*?/?*/?E?*?E?*?!?*?*?1?0002?1013?1104?010一的说明，这些说明表 了 部的入和出设备并且个别的其 说明 应用于使用者程序。使用者程序在 的程序逻辑操纵器控制器的操 下 ，并且这种入设备和出设备的状态 来使 辑的 逻辑入。 的应用说明是的 说明，这种说明在继电器逻辑中的 的公 是很相似的 如 ，这种 的关 继电器逻辑的 是相似的，并且出设备继电器线是相似的。一个 程序 个别性的“，这些“知道 一个出说明和一个 个入说明。出说明 设 在“较远的”，并且入说明在出说明的左”。一个说明都拥有一个表 用的一个入、出， 部联系和 部继电器、 时器、 数器，和其 说明的有关 。入和出设备拥有了实的 绝仿的 设备，和坚固的金属线 配 。入设备 这一些设备 提 一个依靠 机器条件生数字的 类似的信号。出设备 继电器、发动机 擎、 航灯，和其 的一个 的负载 有 的继电器逻辑的设备。部的入设备和出设备 可能和任安全防的设备相 ，但是 辑可 用于控制出设备。在程序逻辑操纵器控制器操 中，制造者决定 在 中的 的 关 的状态。这种 是在制造者分配 储存这种信 中的一个选定路线。一旦，制造者决定在 中的 的状态，那么 运行 逻辑并能在使用者程序中的 的逻辑来 出设备的状态。入说明决于在出设备将要 关 下的条件。在表中我看到的状态 指 关 时的 说明、 时的 说明、并且 的出状态总保持时全的。说明的 状态时控制器操 的 础， 在下来的段落中的表 。在控制者操 中，制造者决定 在材 中的 的 关状态，评定逻辑，并 的逻辑 出状态。分类 的，入说明建了在制造者将 出一个出说明 下的条件。这些条件如下 . 中到一条的的入说明的路径时，出8 105000002000000130000004175746b吉林大学本科毕业设计说明书 1 1 绪论 课题研究的目的和意义 21世纪是汽车工业飞速发展的时代，汽车工业逐步成为许多国家的支柱产业。为了控制汽车产品质量，提高汽车品质，势必对其总成及零部件提出更高更严格的要求。 近年来，随着电子技术 ，液压技术 的不断发展，转向系统中愈来愈多的采用电子器件。相应的就出现了电液助力转向系统。电液助力转向可以分为两大类：电动液压助力转向系统 电控液压助力转向 在现代汽车上，转向系统是必不可少的最基本的系统之一，它也是决定汽车主动安全性的关键总成，如何设计汽车的转向特性，使汽车具有良好的操纵性能，始终是各汽车厂家和科研机构的重要课题。特别是在车辆高速化、驾驶人员非职业化、车流密集化的今天，针对更多不同的驾驶人群，汽车的操纵性设计显得尤为重要。 由此应运而生的就是如何对转向机进行检测和控制，从而使转向机的性能达到最优化，更好地适合现代汽车以及工程机械行业的发展。目前汽车工业，机械工业早已成为世界上各个国家关系到国际名 声的头等大事。我国正处于社会主义的初级阶段，尚属于第三世界国家，发展中国家；无论在经济上还是科技上都远远落后于发达国家；尤其在机械工业上，世界上许多发达国家的机械工业都已达到了很好的程度，中华民族的复兴都在于此。 课题任务 设计并建立一个液压转向机实验台，该试验台用于对液压助力式转向机总成和阀体总成进行一般性能试验，从而得到转向机的各个性能参数的准确值，更好地设计或改进液压转向机，并使转向机的性能达到最优化，以适合当代汽第一章 绪论 2 车工业和机械工业的发展要求。其中需要检测的性能包括 529部分性能试验项目以及用户提出的其它试验项目。 具体如下所示： （ 1） 转向器总圈数测定 （ 2） 空载转动力矩测定 （ 3） 输出端自由行程测定 （ 4） 转向力特性试验 （ 5） 转向灵敏度特性试验 （ 6） 传动效率试验 （ 7） 线角传动比试验 本实验台主要测量转向机型号有：捷达 10杯海狮 20代淮瑞风 20 型号的小型汽车 转向机。 具体技术指标要求如下： （ 1）输出端液压检测系统 最大输出负荷： 6150 10000 N 要求匀速施加驱动力（静压力），驱动速度为： 0.1 m/s 液压缸的活塞杆所承受的载荷为转向机 输出 负荷的 1/3 油箱容积（有效）： 80 L （ 2）液压助力系统 工作压力： 续可调，程序设定，示值精度 1% 设定值 工作流量： ，连续可调（手动）， 油箱容积（有效）： 100 L （ 3）转向器输入输出端 最大输入转矩： 5 值精度 大输入转角：双向无限，示值精度 吉林大学本科毕业设计说明书 3 最大输入转速： 20 30 r/出端最大加载力 ： 6150 10000 N，示值精度 出端要求匀速施加驱动力（静压力），驱动速度为： s 最大输出位移： 100值精度 S。 本 说明书 的主要研究内容 根据以上所叙述的课题研究的任务，本文在查阅大量的国内外资料和类似实验台的基础上，在大量调研的基础上，对以下内容进行了重点研究。 系统总体方案的制定 ： 其中包括机械系统、液压系统、 电动输入系统、 电气检测系统及其它部分设计的制定。 （ 1） 机械系统的 设计 其中包括 实验台 台架、 油箱，所使用的卡具 设计等。 （ 2） 液压系统的设计 其中包括助力液压系统和输出端液压检测系统的设计等。 （ 3） 电动输入系统的设计 其中包括电机、减速器、相应的传感器件的选择和 计算。 （ 4） 电气系统设计 其中包括单片机及扩展芯片系统设计。 （ 5） 总结 其中包括设计小结、体会等。 第二章 系统总体方案 4 2 系统总体方案 本次设计所研究的系统可以对小型汽车转向机进行包括 529得相关数据，从而了解转向机的性能状况。本实验台需要通过手动来操作，启动电动机从而带动整个液压系统和电动机系统的工作。同时通过单片机系统采集各种传感器发来的信号，进行处理并反馈到液压阀上，调节流量和方向。经过多次检测我们就可以得到所测转向机的基本性能参数了。目前我国一些研究机构也早已开展了对汽 车转向机性能研究和试验研究。本系统基本上属于液压系统加上电气系统所组成，机械部分和电动机部分相应少一些。 液压系统又分为两大部分，即：液压助力系统和输出端液压检测系统。液压助力系统主要是给转向机提供转向助力；输出端液压检测系统主要是给转向机的输出端提供一定量的输出负荷阻尼，从而检测转向机的性能。 本实验台之所以选择液压系统为转向机提供助力 并给转向机 输出端提供一定量的输出负荷阻尼 有以下几点原因： （ 1） 同其他传动方式比较， 传动 效率相同，液压传动装置重量轻，体积紧凑。 （ 2） 可实现无级变速，调速范围大。 （ 3） 运动件的惯性小，能 够频繁迅速转向；传动工作平稳；系统容易实现缓冲吸震，并能自动防止过载。 （ 4） 与电气配合，容易实现动作和操作自动化。与微电子技术和计算机配合，能实现各种控制工作。 （ 5） 元件以基本上系列化、通用化和标准化。利于 术的应用，提高工效，降低成本。 电气系统本实验台采用的是 列的 8051单片机并带有 A/、输出显示电路、检测电路等几部分组成。 片机集成度高，可靠性好，功能强，速度快，具有很高的性能价格比。 小巧灵活、成本低、易吉林大学本科毕业设计说明书 5 于产品化，它能方便的组装成各种智能式测控设备。适应的温度 范围宽。易扩展、控制功能强。便于实现多机和分布式控制。 在本实验台中机械部分的设计主要是作为实验台的台架、油箱、液压阀的法块盒，及的主要器件的卡具体。虽然在内容上看上去机械很简单，但是由于数量多、体积大、非标准件多，设计量占很大比重。 一般情况下，在小型轿车上，转向机的输入端是方向盘，但为了能达到转距匀速、平稳的效果，本实验采用步进电动机输入。 实验 台 系统的组成及控制原理 整个实验台系统主要包括的部分：助力液压系统、输出端液压检测系统，输入端电动机系统、电器控制系统、主机台架及油箱总成、转向机总 成，卡具体等。 其中电控部分采用单片机为主的测控系统。系统整体框图如图 2 液压系统的工作原理 在本实验台中液压系统属于主要工作部分。液压助力系统主要是为了给转向机提供助力转向，由三相异步电动机带动柱塞泵从油箱中吸取液压油经溢流阀调压后进入转向机工作，转向机所排出的液压油再经油路返回油箱。输出端图 2系统整体框图 第二章 系统总体方案 6 液压检测系统也是由三相异步电动机带动叶片泵从油箱中吸取液压油，液压油经溢流阀调压后再经调速阀调解流量和速度，而后在三位四通电磁换向阀的作用下即如液 压缸，并驱动液压缸推动转向机输出端，为其提供负荷阻尼 。 液压系统原理图如图 2 图 2液压系统原理图 吉林大学本科毕业设计说明书 7 3 机械系统设计 在前面的系统总体方案里已经说到 :本实验台的功能是对小型汽车转向机进行规定的部分性能试验项目进行检测，取得相关数据，从而了解转向机的性能状况。因此在本设计里采用液压系统带动阻尼缸对转向机的输出端进行检测，并利用电动机对转向机输入转矩。 液压助力系统设计 由于所测量转向机需要给于转向助力，所以本试验台需要设计一个液压助力系统帮助其实现。 其中应包括的主要元器件有：吸油滤清器、电机、液压泵、压力表、溢流阀、回油滤清器等。 液压泵 的选择 设计要求 本试验台主要测量转向机型号有：捷达 10杯海狮 20代淮瑞风 20型号的转向机。 流量： ： 10 最大输出负荷：6150 10000 N 液压泵的流量、压力计算 由于本液压系统属于一般系统，应该按照一本液压系统的计算方法计算。 ( Qs)p：液压泵的流量， L/s：同时动作执行元件的瞬时流量， L/：系统泄露系数， K=： ( Qs)(8+1)=：设通过溢流阀的流量为 1 L/ 泵的额定流量应该与计算所需流量相当，通过所算得的数据可以选择流量第三章 机械系统设计 8 略高于 12 L/ 泵的额定压力可以比系统工作压力高 25%，所以可以选择压力在 液压泵的选择 根据转向机所需要的工作流量和使用压力可以选择精度高，密封性能好，工作压力高的 101 如图 3示 。 排量： 10 ml/r 额定压力： 32 额定转速： 1500 r/流量： 15 L/ 10-5 m3/r，容积效率： 92% 重量： 19 则实际排量 =15 ，液压缸选择合理。 液压泵的转矩计算 输入转矩 Ti= m 压泵的输入转矩， N/m p：液压泵的工作压力， pa 压泵的排量， m3/r 图 3101B 型斜盘式轴向柱塞泵 吉林大学本科毕业设计说明书 9 m：液压泵的机械效率， 由于在斜盘式轴向柱塞泵中， 总效率 =容积 效率 v机械效率 m，（查表得容积效率： 92%总效率： 81%， 那么，机械效率大约等于总效率 /容积效率。 m=88/93=泵的工作压力为额定压力、排量为额定排量时： = m=32 106 1 10 、排量为实际排量时： = m=106 8 10 ： Pi= Q= Q 泵 v/60 p：泵的工作的压力， ：泵工作时出口处流量， m 3/s :总效率， 81% 88% Q= Q 泵 v/60=100=10-4 m 3/s Pi= =106 10867 W=W 电 动 机的选择 选择电动机应综合考虑以下几点因素： （ 1） 根据机械负载性质和生产工艺对电动机的启动、制动、反转、调速等要求，选择电动机。 （ 2） 根据负载转矩，速度变化范围选择电动机。 （ 3） 根据使用场所环境条件选 择电动机。 （ 4） 根据企业电网电压标准等选择电动机。 在这里我们着重考虑电动机的转矩是否能满足负载的要求，是否能带动起负载；电动机输出的功率是否满足泵的驱动轴的机械功率，这是问题的关键。第三章 机械系统设计 10 其中，电动机输出的功率是否满足泵的驱动轴的机械功率是选择电动机的主要参考因素，电动机的转矩是否能满足负载的要求为选择电动机的参考因素。 电动机转速的选择 由于泵的额定转速： 1500r/在这里我们也选择转速与其相同的电动机。 电动机功率的计算 由常用电动机计算公式： P=T N/9550 得 ： P：电动机功率， ：电动机转矩， N/m N：电动机转速， r/1= N/9550=1500/9550=W N/9550=1500/9550=W 电动机的选择 可见，当液压泵额定工作时，所需要的最大功率为 W，而当系统 实际工作时，所需要的最大功率为 W,两者有较大的差距。根据实际情况，电动的功率应该选择其二者之间的数值，这样既能保证不浪费资源，又能保证液压泵正常工作，系统正常运行。 综上，我们可以选择三相异步电动机 主要性能参数： 额定功率： W 额定电流： 转速： 1440 r/率： 功率因数： 重量： 79 输出 =W = W =W； P 输出 W 电 动机选择合适。 输出端液压 检测 系统设计 本实验台所测量的转向机为齿轮齿条式动力转向机，转向机的输出端有载荷输出，需要测量（输出力、位移等）；因此，需要设计一个系统装置来测量其吉林大学本科毕业设计说明书 11 具体数值，以方便了解转向机的具体性能。 其中应包括的主要元器件有：吸油滤清器、电机、液压泵、单向阀、压力表、溢流阀、调速阀、换向阀、液压缸、回油滤清器等。 液压缸的选择 设计要求 本试验台主要测量转向机型号有：捷达 10杯海狮 20代淮瑞风 20型号的 转向机。 最大输出负荷： 6150 10000N 要求匀速施加驱动力（静压力），驱动速度为： s 液压缸的活塞杆所承受的载荷为转向机前轴负荷的 1/3 液压缸的选择与计算 根据转向机的最大输出负荷： 6150 10000N，液压缸的活塞杆所承受的载荷为转向机前轴负荷的 1/3，可以算出液压缸的最大输出载荷。 F=6150/3 10000/3 N=2050 3334 N 在设计液压缸的过程中，我们需要选取较高的一个数值，并在取稍大一些，选取 F=3500 N 根据所确定的输出推力，查表选择： 图 3 缸径： 32活塞杆直径： 18力型） 推力： 拉力： 额定压力：最高工作压力： 10 允许最高工作速度： 300mm/s 最低工作速度： 8 mm/s 。 图 3第三章 机械系统设计 12 液压缸的输出力校核 F=P S= P 额定 106 066 N 所计算出的数值大于所要求的最低数值 3500 N，该液压缸是合适的。满足输出推力的最小压力 500/ 液压缸额定工作时，流量的计算 Q=V S Q:液压缸的额定流量， m3/r V：液压缸所要求的驱动力的速度， s S:液压缸的内腔面积， 则： Q=V S= 10-5 s=、压力计算 由于本液压系统属于一般系统，应该按照一本液压系统的计算方法计算。 ( Qs)p：液压泵的流量， L/s：同时动作执 行元件的瞬时流量， L/：系统泄露系数， K=： ( Qs)( 其中：设通过溢流阀的流量为 1 L/ 泵的额定流量应该与计算所需流量相当，通过所算得的数据可以选择流量略高于 。 泵的额定压力可以比系统工作压力高 25%， P 额定 以可以选择输出压力在 液压泵的选择 根据液压缸所需要 的工作流量和使用压力可以选择结构简单、性能稳定、排量范围大、压力流量脉动小、噪声低、寿命长的 作吉林大学本科毕业设计说明书 13 用）。 主要性能参数： 理论排量： r 额定压力： 7额定转速： 1000r/输出流量：积效率： 80% 总效率： 65% 82% 重量： 10 液压泵的转矩计算 输入转矩 Ti= m 压泵的输入转矩， N/m p：液压泵的工作压力， pa 压泵的排量， m 3/r m：液压泵的机械效率， 由于在双作用叶片泵中， 总效率 =容积效率 v机械效率 m，（查表得容积效率： 80%总效率： 65%， 那么，机械效率大约等于总效率 /容积效率。 m=82/94=泵的工作压力为额定压力、排量为额定排量时： m=7 106 10 、排量为实际排量时： P= q= 10-6 m 3/r m=106 10 m 当泵的工作压力为满足输出推力的最小压力 量为实际排量时： q/2 =106 10 m 液压泵输入轴功率的计算 驱动泵轴的机械功率： Pi= Q= Q 泵 v/60 p：泵的工作的压力， 三章 机械系统设计 14 Q：泵工作时出口处流量， m 3/s :总效率， 62% 82% Q= Q 泵 v/60=100=10 106 1014 W= 电 动 机的选择 在这里我们着重考虑电动机的转矩是否能满足负载的要求，是否能带动起负载，这是问题的关键。其中，电动机输出的功率是否满足泵的驱动轴的机械功率是选择电动机的主要参考因素，电动机的转矩是否能满足负载的要求为选择电动机的参考因素。 电动机转速的选择 由于泵的额定转速： 1000r/在这里我们也选择转速与其相同的电动机。 电动机功率的计算 由常用电动机计算公式： P=T N/9550 得： P：电动机功率， ：电动机转矩， N/m N：电动机转速， r/1=N/9550=1000/9550=W 2 N/9550=1000/9550=W N/9550=1000/9550=W 电动机的选择 可见，当液压泵额定工作时，所需要的最大功率为 W，而当系统实际工作时，所需要的最大功率为 W,两者有较大的差距。根据实际情况，电动的功率应该选择其二者之间的数值，这样既能保证不浪费资源，又能保证液压泵正常工作，系统正常运行。 综上，我们可以选择三相异步电动机 吉林大学本科毕业设计说明书 15 主要性能参数： 额定功率： W 额定电流： 转速： 910r/率： 功率因数： 重量： 21动机的实际输出功率 P 实际 =W = W W； 动机选择合适。 转向机输入端系统设计 本实验台所测量的转向机均为小型车辆上所使用的转向机，所要求的输入转矩很小。在车辆的实际行驶中，车辆的转向系统由方向盘来操作，并由人手动输入来完成；但为了在测量转向机性能过程中保证输入力矩平稳、匀速、固定、可靠，在这里采用电机输入，并利用减速器来达到所要求的转速和转矩。其中，需要对输入的扭矩和转角进行测量，还要在系统中加 上扭矩传感和转角传感器。 步进电机的选型和计算 设计要求 最大输入转矩： 5N m ； 最大输入转速： 20 30r/ 电 动 机的选择 本实验台所选用的电机为步进电机。 步进电机的介绍 步进电机是根据组合电磁铁的理论设计的，是一种把电脉冲信号转换为相应的角位移或直线位移，并用电脉冲信号进行控制的特殊运行方式的同步电动机，在数字控制系统中作执行元件。它通过专用电源把电脉冲按一定顺序供给定子各相控制绕组，在气隙中产生类似于旋转磁场的脉冲 磁场。每输入一个脉冲信号，电动机就移动一步。因此，步进电机又称为脉冲电动机。反应式步进电动机是我国目前应用最广泛的一种，它具有调速范围广，动态性能好，能快速启动、制动和反转等特点。 步进电机的选择 第三章 机械系统设计 16 （ 1）负载转矩的折算 根据最大输入转矩： 5N m 得： /m a x m 0 . 3 0 . 50 . 3 0 . 5 52 . 5 ，步 进 电 机 的 最 大 静 转 矩（ ）（ ）（ （ 2）步进电动机的技术参数 经过计算本设计选用 86如图 3 表 3动机技术参数： 表 3机型号 相数 步距角 相电流 驱动电压 最大静转矩 相电阻 相电感 重量 空载启动频率 /转速 * 转动惯量 86 0V 76转 /分 图 386吉林大学本科毕业设计说明书 17 步进电机的控制 图 3把电脉冲信号变换成角位移或直线位移，其角位移量 或直线位移量 转速 步进电动机的控制特性分析可见，在 额定负载范围内，角位移量 或直线位移量 s、转速 载大小、环境条件的波动而变化，因而很适合在开环系统中作执行元件，使控制系统成本下降。 当用微电脑进行数字控制时，它不需要进行 D/直接把数字脉冲信号转换为角位移，力求定子各绕组间没有互感，定、转子都采用凸极结构，不考虑空间磁场谐波的有害影响，尽一切可能去增加定位转矩的幅值和定位精度，把转速控制和调节放在次要地位。目前，步进电动机的功率做的越来越大，已经生产出功率步进电动机，它可以不通过传动齿轮等力矩放大装置，直接由功率步进电动 机来带动机床运动，从而简化结构，提高系统精度。 图 3步进电机控制示意图 第三章 机械系统设计 18 减速器的选择 根据选择的步进电机，在本实验台中选择 型单级谐波传动减速器。 主要性能参数 ： 表 3所选减速器的主要性能参数 见表 3由于所选的电动机的 转速与减速器的额定转速有较大的差距，因此无法根据减速器的性能参数表格来判断减速器所输出的转矩；但经过经验及其他试验台所选型号和实验数据所得，选此减速器可以达到预定要求。输出转速小于 20 30r/ 出转矩小于最大 输入转矩： 5N m。所以减速器选择合适。 谐波传动减速器的介绍 谐波传动减速器是一种结构简单、重量轻、体积小、传动比范围大的减速器。它具有承载能力高、损耗小、效率高等特点；此外，减速器本身的齿轮摩擦小且均匀、运动平稳、无冲击，可以向密封空间传递动力。 其他机械结构的设计 台架总成的设计 输入转速3000r/入转速1500r/ 入转速1000r/动比 100 100 100 输出转矩/N m 30 33 出转速/r 0 15 10 输入功率 /林大学本科毕业设计说明书 19 台架是支撑转向机实验台的实体和安装实验台台下装置的空间。其空间的大小和台面的高度及面积都与台下设备的安装和台上设备的装卡、操作人员的操作有很大的关系。因此设计的一定要合理。 本实验 台所设计的台架为一个长方体（长： 1600： 1100： 760 台架由四根台架立柱（方钢 40 40）所支撑。支撑台面的由两根台架长横梁（方钢 40 40）和两根台架短横梁（方钢 40 40）所连接而成的长方形支架。此外还有台架底座总成等部件组成（具体见零件图 油箱总成的设计 油箱是实验台液压系统的油源，其空间的大小关系到系统的油量是否够用、是否省油、节省空间，达到最优化效果。 本实验台所设计的油箱也是一个长方体（长： 1000： 500： 600，板厚 见总装图 . 传感器的选择 各参数的测量和采集主要靠各种传感器来实现，传感器是借助于检测元件(敏感元件 )接收一种形式的信息，并按一定的规律将它转换成另一种信息的装置。它获取的信息，可以是各种物理量、化学量和生物量，而转换后的信号也有各种形式。无论何种传感器，作为测量与控制系统的首要环节，通常都必须具有快速、准确、可靠且又经济的实现信息转换的基本要求。因此，对传感器有以下要求 : (1) 足够的容量。传感器的工作范围或量程足够大 ;具有一定过载能力。 (2) 与测量 或控制系统相匹配性好，转换灵敏度高，线性程度好。 (3) 反应快，工作可靠性高。 (4) 精度适当且稳定性好，即传感器的静态响应与动态响应的准确度能满足要求，并长期稳定。 (5) 适用性和适应性强，即动作能量小，对被测量的状态影响小 ;内部噪声小而又不易受外界干扰的影响，使用安全等。 第三章 机械系统设计 20 (6) 使用经济。即成本低、寿命长，且易于使用、维修和校准。 所选的传感器的型号如表 3 表 3所选传感器的型号及性能参数 型号 性能指标 数量 备注 扭 矩传感器 m 1 线位移传感器 压力传感器 0 角度变化检出器 出感度 : 0 1 直线性 %( 1(300) 位移传感器 小量程 测量长度 30命1000万次，分辨率无穷小 , 适用于工程机械 ,宇宙装置、导弹、飞机雷达天线的伺服系统以及注塑机 ,木工机械 ,印刷机 ,电子尺 ,机器人 ,工程监测 ,电脑控制运动器械等需要 精确测量位移的场合 。 如图 3 图 3线位移传感器 林大学本科毕业设计说明书 21 扭矩传感器 矩法兰专为静态和动态的扭矩测量和速度测量设计的，可以应用于实验室，测试部门以及生产监控和质量管理。 由于转子可单独安装 ,因此灵活性大大增加。如图 3 压力传感器 在对转向机输出端进行性能试验中， 压力传感器 当液压缸输出端活塞杆与转向机输出端活塞杆相向输出时，采用电阻应变片式压力传感器， 将它装置在两活塞杆同一轴向内，利用应变片的变形测量转向机输出端的输出力的大小。 电阻应变片的工作原理 工作时，将应变片用粘合剂粘贴在弹性体上，弹性体受外力作用变形所产生的应变就会传递到应变片上，从而使应变片电阻值发生变化，通过测量阻值的变化，就能得知外界被测量的大小。 在传感器中实际采用多个电阻丝片，一般把四个测量应变片，两片贴在正应变片区，并将接在电桥两个相对的臂上；另两个贴在负应变区，接在另两个相对臂上，以使一个应变片的电阻温度效应为另一个相邻应变片所抵消。这样图 3扭矩传感器 三章 机械系统设计 22 的电路不但补偿了温度效应，而且可以得到较大输出信号，这种补偿电路称全桥连接。 他主要元器件的选取 通过电阻应变片 式压力传感器传出的微小电压再经过放大和滤波，经 A/ 名称 型号 性能指标 数量 备注 空气滤清器 1 低压溢流阀 1 单向节流阀 2 调速阀 1 吸油过滤器 0103L/0u 2 直回式回油过滤器 0101 电磁换向阀 341 压力表 0 吉林大学本科毕业设计说明书 23 表 3其他主要元器件的选取 先导式溢流阀 20 1 第四章 控制及检测系统设计 24 4 控制及检测系统设计 液压式转向机实验台 系统 控制及检测系统 实验台控制及检测系统的组成 控制系统的由以下主要器件组成：单片机 8051、址锁存器 74码器 74序存储器 2764、数据存储器 6264、 I/255、模数转换器 A/模转换器 D/盘、 矩传感器力传感器 位移传感器 位移传感器 。 液压式转向机性能实验台控制及检测系统框图如图 4示： 光电隔离 驱动电路驱动电路光电隔离步进电机微 机光电隔离 驱动电路 换向阀控制电路 调速阀扭矩传感器 W Y 2 0 0压力传感器 P - 5 U 控制及检测系统框图 控制及检测系统系统设计 单片机的选择 吉林大学本科毕业设计说明书 25 单片机选用： 051单片机，理由如下： 靠性好，功能强，速度快，具有很高的性能价格比。 小巧灵活、成本低、易于产品化，它能方便的组装成各种智能式测控设备。适应的温度范围宽。易扩展、控制功能强。便于实现多机和分布 式控制。 即用 8051外接 2764、 6264及 8255 等芯片扩展成一个较简单的微机控制系统。编程的用户程序由键盘盘输入，修改程序也由键盘来完成。程序存入外部果系统需要保存该程序，可以把录音机接在录音输出口上将程序录下来，每段程序输入都可以显示。系统中有时钟电路模块、复位电路、数码显示接口电路。 时钟电路和复位电路的 设计 时钟是单片机的心脏，各部分都以时钟频率为基准，有条不紊地一拍一拍地工作。因此，时钟频率直接影响单片机的速度，时钟电路的质量也直接影响微机系统的稳定性。 由此，在本 次设计中选用：内部时钟电路，即晶振电路。图形见电气原理图。其中，振荡频率： 60容器 2 在 30 单片机在接通电源启动或出现故障后，程序需从头开始执行，机器内部全部寄存器 I/以要求接复位电路。 由此，在本次设计中选用：复位电路。图形见电气原理图。其中，电阻阻值为 82容为 10f。 列单片机的引脚及其功能 0根引脚的双列直插式器件。 程和 正常操作时的电源电压为 +5V。 电平。 0P：一个 8位开漏双向 I/访问外部存储器的低 8位地址和数据总线，在程序检验时它也输出指令字节，0个 入。 第四章 控制及检测系统设计 26 1P 口：具有提升电阻的 8位双向 I/O 口，专供用户使用，在程序检验时它也接收低位地址字节， 1P 口能吸入 /输出 3个 2P 口：具有提升电阻为 8位双向 I/O 口，供系统扩展时作高 8位地址线用。在没有外部存储器扩展时，它也可以为用户 I/程序检验时，它也接收高位地址和控制信号。 2P 口能吸入 /输出 3个 入。 3有提升电阻为 8位双向 I/O 口，该口的每一位单元可以独立地定义为第一 I/。作为第一功能使用时，口的结构与操作与 1P 口完全相同，第二功能如下所示： 口引脚 第二功能 行输入口） 行输出口） 外部中断） 外部中断） 时器 0外部输入） 定时器 1外部输入） 外部数据存储器写选通） 外部数据存储器读选通） 3放出 3 个 ： 访 问外部存储器时，用于锁存地址低字节的地址锁存允许输出。 从外部程序存储器取指时把0一个机器周期 个引脚吉林大学本科毕业设计说明书 27 也是 程序存储器允许输出，是外部程序存储器的读选通信号。在工外部程序存储器取指时， 个周期有效二次，在从内部程序存储器取指时，无冲。 低电平时， 用 8051时， 须接地。 8751个引脚为 21 1震荡器的反相放大器输入，使用外部震荡器时必须接地。 2震荡器反相放大器输入和内部时钟发生器的输入，使用外部震荡器时用于输入外部震荡信号。 ：复位控制，在震荡器运行时，使 实现复位操作。 程序存储器 和 数据存储器的选用 试验台系统采用 051 作为主控制器。 对于不同的 单片机进行比较：首先要选择合适的存储器。单片机内部有两种存储器：一种是专门用来存放用户程序和常数的程序存储器；另一种是专门用来存放数据的数据存储器。两者是严格分开的，不同的单片机这两种存储器的容量也不一 致。一般选用片内无程序存储器的单片机，通过片外扩展组成单片机最小系统。这种最小系统使用灵活，改写程序方便。（ 1）选择单片机还应注意接口能力、指令系统、寻址方式及功耗等问题。（ 2）必须具备配套的开发系统。（ 3）选择市场上的主流产品。 综合以上因素，在与 051单片机相配合的众多器件中可以第四章 控制及检测系统设计 28 选用： 程序存储器： 2764如 图 4； 程序存储器扩展为 8K， 数据存储器：6264， 数据存储器扩展为 8K。 如图 4示。图 4程序存 储器 2764引脚图 图 4数据存储器 74吉林大学本科毕业设计说明书 29 地址锁存器和译码器的选用 由于 数据总线，因此在进行程序存储器扩展时，必须利用地址锁存器将地址信号从地址 /数据总线中分离开来。 通 常，地址锁存器可使用带三态缓冲输出的八 4 8282,也可以使用带清除端的八 4址锁存信号为 74 综合以上因素，结合所选用的单片机 8051，从以上器件中选用锁存器744，译码器 74 并 行 I/O 扩展接口的选用 本试验台系统中所检测得到的数据需要用显示器显示，并且用键盘输入。因此需要与 I/众多器件中我选用 8255。 8255的 防止功率放大器高雅的干扰，步进电机及接口与功率放大器之间采用光电隔离。键盘与显示 设计在一起， 8255的 051的 系统采用 40 个列式键盘和 五 位八段共阴极显示器。 在软件设计上 8255的 8255 的工作方式 8255有三种基本工作方式： 方式 0：基本输入输出 方式 1：选通输入输出 方式 2：双向传送 表 48255接口工作状态选择表 1A 0 工作状态 0 0 1 0 据总线 第四章 控制及检测系统设计 30 0 0 1 1 0 0 1 0 0 1 0 据总线 据总线 0 0 0 1 1 0 1 1 1 0 0 1 0 0 1 0 0 1 0 0 总线数据： A 口 总线数据： B 口 总线数据： C 口 总线数据：控制字寄存器 1 1 1 0 1 0 1 1 0 数据总线：三态 非法状态 数据总线：三态 三种
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