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工程机械冷却能力单片机控制系统

作　者: 孟建
导　师: 郭新民
学　校: 山东农业大学
专　业: 农业机械化工程
关键词: 工程机械冷却系统单片机控制系统比例阀
分类号: TU60
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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引　用: 3次
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内容摘要

本文设计了一种新型的冷却系统,它可以解决工程机械在施工过程中经常出现的发动机过热和液压传动系统冷却不足的问题。本文将工程机械原冷却系统分成了发动机冷却系统和液压油冷却系统两个独立的系统,由单片机控制系统对它们进行控制。发动机冷却系统采用液力方式驱动冷却风扇,它单独对发动机进行冷却,风扇和水泵转速由电磁比例溢流阀来调节。单片机控制系统可以根据冷却液温度调节液力驱动油路中电磁比例阀的溢流量,进而控制风扇和水泵转速。在液压油冷却系统中,冷却风扇采用直流电机驱动,单片机控制系统根据液压油的温度控制电机的工作状态。两个系统中的冷却风扇驱动方式不同,且分别根据不同的冷却要求,独立工作。本文主要论述了整个冷却系统的工作原理以及单片机控制系统的设计。研究内容主要是包括:整体设计方案的完善,单片机控制系统的硬件电路设计、软件设计和抗干扰设计,单片机控制系统与电磁比例溢流阀的合理匹配等。单片机控制系统的硬件电路设计主要包括A/D转换电路、D/A转换电路和放大电路的设计等几个部分。软件设计采用的是模块化程序设计方法,主要程序模块包括温度循环采样模块、数字滤波模块、水温控制程序模块、油温控制程序模块、D/A转换程序模块,主程序模块和T₀中断程序模块等。软件设计力求简洁,大量运用子程序,使程序具有易扩展、可修改移植的优点。单片机控制系统的抗干扰设计主要包括硬件电路的抗干扰设计和软件抗干扰设计。总之本系统不仅可以有效解决工程机械发动机过热和液压油冷却不足等问题,而且系统还具有安装灵活、节省燃油、降低噪声、体积小、功率低等优点。将之推广会获得较大的经济效益。

全文目录

摘要  9-10
ABSTRACT  10-12
1 前言  12-17
  1．1 当前工程机械冷却系统存在的问题  12-13
  1．2 国内外的研究状况  13-14
  1．3 本课题的研究意义  14-15
  1．4 研究内容和技术要求  15-16
    1．4．1 研究内容  15
    1．4．2 单片机控制电液混合驱动冷却系统的技术要求  15-16
  1．5 研究方法和技术路线  16-17
2 系统整体设计方案与完善  17-21
  2．1 系统整体设计方案  17-18
  2．2 单片机控制系统的设计方案  18
  2．3 单片机控制系统实现的功能  18-21
    2．3．1 单片机控制系统在发动机冷却系统中实现的功能  19-20
    2．3．2 单片机控制系统在液压油冷却系统中实现的功能  20-21
3 单片机控制系统的设计  21-52
  3．1 单片机控制系统的硬件设计  21-23
    3．1．1 温度采样元件的组成  21
    3．1．2 温度采样元件的选择  21-23
  3．2 系统的硬件设计  23-37
    3．2．1 单片机的选择及其引脚功能  23-27
      3．2．1．1 单片机的选择  23
      3．2．1．2 AT89C51的管脚功能  23-26
      3．2．1．3 单片机的复位电路及时钟电路  26-27
    3．2．2 D/A转换电路设计  27-30
      3．2．2．1 DAC0832的主要技术指标  27-28
      3．2．2．2 AT89C51和DAC0832的硬件接口电路  28-30
    3．2．3 A/D转换的原理及其接口电路设计  30-35
      3．2．3．1 ADC0809的主要技术指标  30-32
      3．2．2．2 ADC0809转换原理和硬件接口电路  32-33
      3．2．3．3 AT89C51与ADC0809连接电路  33-35
    3．2．4 硬件电路的设计及实现功能  35-37
      3．2．4．1 硬件电路的设计及说明  35-37
      3．2．4．2 硬件电路实现的功能  37
  3．3 单片机控制系统软件设计  37-47
    3．3．1 程序的总体设计及设计步骤  37-38
      3．1．1 程序的总体设计  37
      3．3．1．2 程序的设计步骤  37-38
    3．3．2 程序地址空间分配  38-39
      3．3．2．1 ROM地址的分配  38
      3．3．2．2 RAM地址的分配  38-39
    3．3．3 系统主要程序模块  39-45
      3．2．3．1 主程序模块  39-40
      3．2．3．2 中断服务程序模块  40-43
      3．2．3．3 发动机冷却液温度采样控制程序模块  43
      3．2．3．4 油温采样控制程序模块  43-44
      3．2．3．5 D/A转换程序模块  44-45
    3．3．4 数字滤波模块  45-47
  3．4 系统的抗干扰设计  47-52
    3．4．1 系统硬件的抗干扰设计  47-50
      3．4．1．1 从选用元器件、电路板设计考虑  48
      3．4．1．2 从时钟电路的抗干扰方面考虑  48-49
      3．4．1．3 从印刷线路板的合理设计与布局方面考虑  49-50
    3．4．2 系统软件的抗干扰设计  50-52
      3．4．2．1 数字滤波技求  50
      3．4．2．2 指令冗余  50
      3．4．2．3 软件陷阱  50-51
      3．4．2．4 睡眠抗干扰  51-52
4．液压元件的选择和液压试验台的改进  52-61
  4．1 主要液压元件选型计算  52-59
    4．1．1 原冷却系统中水泵和风扇消耗功率及转矩的确定  52-56
      4．1．1．1 冷却系统需要散热量的计算  52-53
      4．1．1．2 冷却水的循环量及水泵消耗功率的计算  53-54
      4．1．1．3 冷却空气需要量及风扇功率计算  54-55
      4．1．1．4 计算原冷却系统驱动水泵及风扇的转矩  55-56
    4．1．2 功率和转矩修正  56-57
    4．1．3 液压马达选型计算  57
    4．1．4 液压油泵的选型  57-58
    4．1．5 电液比例阀的选型  58-59
    4．1．6 直流电机的选型  59
  4．2 液压试验台的改进设计  59-61
5．单片机控制系统在液压试验台上的试验结果与分析  61-68
  5．1 一体化温度变送器的性能测试  61-62
    5．1．1 测试目的  61
    5．1．2 试验仪器  61
    5．1．3 试验步骤  61-62
    5．1．4 误差分析及结论  62
  5．2 水温与A/D转换数值之间关系的测试  62-63
    5．2．1 测试目的  62
    5．2．2 试验仪器  62-63
    5．2．3 试验步骤  63
    5．2．4 试验结果分析  63
  5．3 单片机控制系统性能测试  63-65
    5．3．1 试验目的  63
    5．3．2 试验仪器  63-64
    5．3．3 试验步骤  64-65
    5．3．4 试验结果分析  65
  5．4 调速性能测试  65-68
    5．4．1 试验目的  65
    5．4．2 试验仪器  65
    5．4．3 试验步骤  65-66
    5．4．4 试验结果分析  66-68
6．结论与展望  68-70
  6．1 结论  68-69
  6．2 展望  69-70
参考文献  70-76
致谢  76-77
攻读学位期间发表论文  77

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