基于单片机的电动转向助力系统的设计与实现毕业设计(编辑修改稿)

基于单片机的电动转向助力系统的设计与实现毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

输出电压范围： ～ VCC＋ ； 峰值输入电流 (任一输入端 )： 177。 10mA； 总峰值输入电流 (所有输入端 )： 177。 30mA； 工作温度： TLC548C、 TLC549C： 0℃ ～ 70℃ TLC548I、 TLC549I：－ 40℃ ～ 85℃ TLC548M、 TLC549M：－ 55℃ ～ 125℃ 控制转矩信号的 TCL549 芯片的 AIN 引脚接输入信号， CS、 DO、 CLK 引脚分别是片选信号端、输出端和输入端，依次接单片机的 、 、 引脚；控制车速信号的 TCL549 芯片的 CS、 DO、 CLK 引脚分别接单片机的 、 、 引脚。 电机助力子程序 由于在电动助力转向系统中由于其本身的特性决定了助力电机需要经常性起动，并且要根据转矩信号的变化提供合适的 助力 ，在某些情况下需要急速反转时，可能会对电机造成损害。 本课题在设计助力控制子程序时通过输入信号的变化来改变电机的转速，从而达到调节电机助力大小的目标。 电机助力子程序框图如图 ： 黑龙江工程学院本科生毕业设计 10 图 电机助力子程序框 图 系统主程序 前面已经 主要 介绍 了 数字滤波程序、 A/D 数据采集模块和电机助力子程序 ， 将数据采集 子 程序和电机助力子程序 组 和在一起 ，根据 L298 的逻辑功能实现对电机旋转方向起到作用的单片机引脚进行相应的控制，并通过传感器信号的变化实现对电机转速进行 调频 控制。 本章小结 本章主要对 EPS 的软件部分进行了介绍 ，软件部分主要包括三大模块 ， 助力控制模块、数据采集模块及其主模块， 并且 还 对 助力特性曲线 、 Keil 开发软件 和 C 语言 进行了 部分 介绍。 初始化 电机顺时针旋转 电机逆时针旋转 电机转速改变 开始 结束 数据采集 单片机处理传感器信号 黑龙江工程学院本科生毕业设计 11 第 5章 软 件下载 及 系统的 试验 经过 前几 章对 整个系统的研究和 学习， 制作了硬件电路并且 编写 了控制 程序，首先 需要 把这段程序 下载 到单片机中， 观察是 否 能 实现 对直流 电机 旋转方向和转速控制的 转功能。 STC 单片机 程序 下载器 的 使用 STC 单片机 程序 下载 器 是专门用于 将 程序 下载 到单片机中 的应用软件 ，该软件使用 非常 方便。 启动软件之后 的界面如图 所示： 黑龙江工程学院本科生毕业设计 12 图 程序下载器界面 首先，要选择要下载程序的单片机的型号；然后，点击的程序在步骤 2 中的“ OpenFile/打开文件”按钮打开程序所在文件夹找到 hex 后缀 的程序文件， 如图 所示 ： 黑龙江工程学院本科生毕业设计 13 图 hex后缀的程序文件 将程序打开之后软件右上部分的程序文件出现变化即表明程序已经被软件打开，如图 所示； 图 程序文件窗口 在此之后还要选择步骤 3 中的串行接口（ Select COM Port)， 串行接口要先把下载线连接好后在“计算机管理”菜单中查询即可，步骤 4 默认即可；最后， 我们就可以把代码显示区域中的代码通过下载到 STC89C52单片机中 ， 点击步骤 5中的 “ Download/下载 ” 按钮 即可 ， 不过 由于设备的连接问题，可能需要多次下载才能成功将程序 载 入单片机中。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 14 系统的试验 系统的 实物 图如 图 所 示 ： 图 系 统的 实物 图 在试验中， 遇到过 系统无法模拟方向盘不转动时即车辆直线行驶时的不提供助力的情况，据此问题应对控制程序做出相应修改 ，即方向盘在一定转角范围内电机不提供转向助力。 本设计的电机调速采用的是变频调速方式，经过测试，变频调速方式可以有效调节电机转速。 图 为转矩与车速信号同时控制时电机高速旋转的状态 （由于采用高速数码相机拍摄，因此拍摄效果中电机旋转状态不明显） ： 图 电机高速旋转时状态 黑龙江工程学院本科生毕业设计 15 图 为转矩信号模拟方向盘未转动时即 汽车直线行驶时的状态，此时车速信号不起作用，系统不提供助力，电机不旋转： 图 电机不旋转时系统状态 系统的 调试 将 程序 载入 到 STC89C52 单片机中， 由于缺少该类型的设计经验 ，所以 系统的 程序经过 了多次修改 ， 下载 了 许多次 ， 每次将软件载入单片机后 ，都需要 对系统进行试验。 如果 不能 满足要求就要找到原因并进行解决 ，比如 在制作电路板时 出现的焊接失误， 比如程序本身编写的问题 导致 的电机不能按要求运转。 本章小结 通过 对 系统硬件 的制作、程序的设计、程序的 下载 以及反复调试 ，系统 最后终于达到任务的要求。 本章 主要 介绍了 程序的 下载 软件 和程序下载 过程，简单介绍了调试时 所遇到的困难。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 16 结 论 电动助力转向系统是未来汽车发展趋势的高新技术，本文在对 EPS 的原理和助力控制的基本过程进行了研究，通过硬件和软件的设计，主要工作如下： （ 1）通过对 EPS 的有关文献资料进行研究，对电动助力转向系统的关键部件进行研究和分析，选择合适的传感器信号模拟部件，电动机及其它部件。 （ 2）以 STC89C52 为核心设计了电控单元，其中主要有电机驱动电路，信号采集电路，单片机最小电路，利用 变频 调制的方法对直流电机的电流大 小进行控制，利用H 桥实现对电机正反转的控制。 （ 3）利用 Keil 软件编写了控制程序，软件的主要功能是对转矩和车速的信号进行采集和数字滤波，然后将经过处理的信号输入单片机，采用 P 控制策略完成对直流电动机的控制。 （ 4）将程序下载到单片机中，将电路板通电试验，经过测试表明，控制器能有效对电机进行旋转方向和转速的调节。 本次设计制作的电路板对转矩信号和车速信号用电位计进行了信号的模拟，并用TCL549 模数转换芯片对信号采集并送入单片机，电机在单片机和 L298 电机控制芯片的调控下进行相应的旋转，从而实现在不同的情况 下进行对助力的调节。 总结以上的工作，有以下几点展望： （ 1） 电控单元的进一步设计和开发。 如电路中抗干扰及保护措施的完善。 故障诊断功能的完善等。 （ 2） EPS 控制策略的研究。 如何采用更加先进的控制策略，增强对 EPS 系统控制的效果，以及对 EPS 数学模型的建立和助力特性曲线的建立。 （ 3）对助力系统的控制不够准确，需要大量的试验，从而使 EPS 系统更加完善。 虽然做出了 一定的 成果，但由于个人能力和时间限制，系统仅仅是在 电动助力 方面的一个 验证性实验 ， 离最后的实用化、产品化还有一定的距离 ，未来进一步的研究方向主要是在程 序上设计的更加贴近实用性，以达到更加合理的助力目标。 黑龙江工程学院本科生毕业设计 17 参考文献 [1]王晓明 ,电动机的单片机控制 [M],北京航空航天大学出版社 ,:125136 [2]赵良红 ,张渭泷 .汽车底盘电控技术 [M].机械工业出版社 ,:209214 [3]解福泉 ,周建平 .汽车典型电控系统构造与维修 [M],人民交通出版社 ,:199202 [4]李朝青 .单片机原理及接口技术第 3 版 [M],北京航空航天大学出版社 , [5]朱华 ,汽车电动助力转向系统研究现状及趋势 [J],汽车 与配件 ,2020 [6]王豪 ,许镇琳等 .电动转向系统的发展及其现状 [J],汽车运用 ,2020(8) [7]龚小平 ,杜志强 .电动助力转向技术发展的新动向 [J],汽车研究与开发 ,2020(7) [8]陈志恒 ,胡宁 .汽车电控技术 [M],高等教育出版社 ,:211214 [9]钱学武 ,汽车电动助力转向控制系统设计与开发 [D],扬州大学硕士论文 ,2020:35 [10]秦曾煌 ,电工学电子技术第六版 [M],高等教育出版社 , [11]林敏 ,丁金华 ,田涛 .计算机控制技术及工程应用 [M].北京国 防工业出版社 .2020,8 [12]俞方磊 ,动助力转向系统控制器的研究与开发 [D],江苏大学硕士学位论文 ,2020 [13]周冬林 ,电动助力转向系统仿真及控制系统设计 [D], 南昌大学 硕士学位论文 ,2020 [14]蒋春斌 ,汽车电动助力转向控制系统的研究设计 [D],江苏大学硕士学位论文 ,2020 [15]毕大宁 ,汽车转阀式动力转向器的设计与应用 [M],北京人民交通出版社 ,1998 [16]Nakayama T,Suda and future of electric power steering[J]. 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