1、内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文） ，是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日 期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本
2、；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）II学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位
3、论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名： 日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）III注 意 事 项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300 字左右） 、关键词4）外文摘要、关键词 5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（
4、或绪论） 、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于 1 万字（不包括图纸、程序清单等） ，文科类论文正文字数不少于 1.2 万字。3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件） 。4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用 A4 单面打印，论文 50 页以上的双面打印4）图表应绘
5、制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）IV基于 freescale HCS12 系列单片机的结晶器振动控制系统CAN 通信部分摘要连铸是把液态钢用连铸机浇铸、冷凝、切割直接得到铸坯的工艺，他不仅是节约能源，提高成材率的重要措施，并且实现了炼钢浇铸的连续化、自动化，减轻了劳动强度，改善了环境，是炼钢生产的中心环节。而结晶器是连铸机的关键设备，为了保证连铸生产的顺利进行，需要通过一个振动装置使结晶器按一定的规律振动。本设计要着重研
6、究的是结晶器振动控制系统的 CAN 通信部分。CAN 总线是目前应用非常广泛的现场总线之一。CAN 总线起初是被用于汽车监控和监控，但是由于 CAN 总线本身的独特的设计思想、良好的功能特性、极高的可靠性和现场抗干扰能力，其在工业控制领域也有广泛的应用。本设计是基于 freescale HCS12 系列 16 位微控制器 MC9S12DG128 的 CAN 通信，详细阐述了其硬件和软件的实现过程。关键词：连铸机；结晶器；CAN 总线；MC9S12DG128 单片机内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）VBased on the freescale HCS12 series microcont
7、roller mould oscillation control systemCAN communication partAbstractContinuous casting is technics to casting condense incise the liquid steel by continuous casting machine to be casting blank, it is not only saving energy, improving ratio of success, and an important measure of the continuous stee
8、l casting realized, and reduce the labor intensity of automation, improve the environment, is a central part of the steelmaking. But the key is casting mould casting production equipment, in order to ensure the smooth, need through a vibration device makes the crystallizer according to certain rules
9、 vibration.This design will put emphasis on CAN communication part of mould oscillation control system. Thecan bus is very extensive fieldbus. Thecan bus was originally used in automobile monitoring and control, but due to the unique thecan bus itself the design thought and good features, high relia
10、bility and anti-interference ability in the field of industrial control, also widely used. The design is based on a series of 16 HCS12 freescale MC9S12DG128 micro controller of communication, this paper expounds the CAN of the hardware and the software realization.Keywords: conticaster； Mould；CAN bu
11、s； MC9S12DG128 microcontroller内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）VI目录摘要 .IAbstract.II目录 .III第一章 绪论 .11.1 研究背景 .11.2 本课题意义 .11.3 本课题研究方向 .2第二章 结晶器振动控制系统及 HCS 系列单片机简介 .32.1 结晶器的作用和发展历程 .32.2 结晶器振动控制系统总体结构和工作原理 .42.3 HCS12 系列微控制器简介 .52.4 HCS12 系列单片机的内核及片上资源 .62.4.1 MC9S12DG128 单片机的内部结构及引脚功能 .62.4.2 MC9S12DG128MCU 的功能
12、模块 .13第三章 CAN 总线概述 .153.1 概念 .153.2 CAN 总线的位数值表示 .173.3 CAN 总线的通信距离 .183.4 CAN 总线的分层结构 .193.5 CAN 报文的帧结构 .193.6 位定时与同步 .233.7 CAN 总线高层协议介绍 .243.7.1 概述 .243.7.2 DeviceNet.243.7.3 CANOpen.263.7.4 SDS.263.8 MSCAN12 模块简介 .27内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）VII3.8.1 MSCAN12 特性 .273.8.2 外部引脚 .283.8.3 报文存储结构 .283.8.4 标
13、识符验收滤波 .30第四章 硬件设计 .334.1 硬件的基本组成 .334.2 电路图 .334.3 硬件模块和外围电路 .334.3.1 总线收发器 .334.3.2 时钟电路 .344.3.3 电源电路 .354.3.4 复位电路 .35第五章 CAN 软件设计 .365.1 MSCAN12 初始化 .365.2 发送子程序 .375.3 接收子程序 .37结论 .39参 考 文 献 .40致谢 .41附录 A.42附录 B .47内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）第一章 绪论1.1 研究背景在连续铸钢的生产过程中，结晶器振动技术被广泛使用。它的主要功能是使结晶器按给定的振幅、频率
14、和波形偏斜特性沿连铸机外弧线运动。其目的是便于“脱模” ，防止铸坯在凝固过程中与结晶器铜壁发生粘结而出现粘挂漏钢事故。在连铸结晶器振动技术的发展过程中，相继出现了同步振动、负滑动振动、正弦振动、非正弦振动等多种振动方式。但迄今为止，工业中广泛使用的仍然是用直流电机或交流变频电机通过偏心凸轮驱动双摇杆机构实现结晶器正弦振动。; 结晶器振动控制的精度与稳定性是保障铸机稳定运行、安全高效生产的前提。在连铸结晶器振动技术的发展过程中，相继出现了同步振动、负滑动振动、正弦振动、非正弦振动等多种振动方式。但迄今为止，工业中广泛使用的仍然是用直流电机或交流变频电机通过偏心凸轮驱动双摇杆机构实现结晶器正弦振动
15、。这主要是因为用偏心凸轮实现正弦波振动波形精确，而且加工容易；同时，正弦波振动与铸坯拉速没有严格要求，即不像同步振动那样，要求结晶器下降速度与铸坯同步，上升比拉速大三倍；也不像负滑动振动那样，结晶器上、下振动与铸坯拉速有较严格的关系。而且，正弦振动的结晶器速度和加速度分别按正弦和余弦规律变化，在上、下死点速度变化瞬间，冲击力不会过大，速度变化较平稳。因此，近年来在板坯和方坯连铸机上得到了广泛应用。1.2 本课题意义结晶器振动装置是连铸过程中的一个非常重要的生产装置，其目的是使结晶器按给定的振幅和频率沿着铸机半径作仿弧运动。使脱膜更为容易，防止铸坯在凝固过程中与结晶器铜壁发生粘结而出现粘连漏钢事
16、故。由于加工不同的钢材需要结晶器按不同的频率和振幅进行振动，而原有的振动台台面在工作过程中没有在线监测振动的振幅，频率和相位装置，所有的振动台的调整都是离内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）2线进行的，这对于连续生产高质量产品的加工过程来说缺乏一定的科学性。为此，建立一套实时在线连续振动监测系统对于提高产品质量，防止漏钢现象具有十分重要的意义。1.3 本课题研究方向在本设计中，结晶器的振动由摩托罗拉公司生产的 freescale HCS12 系列单片机进行控制。freescale HCS12 系列单片机是基于 16 位 CPU 的控制器，其内部功能非常丰富。HCS12 系列拥有大容量内存（
17、可达 12KB RAM 和 256 KB 闪存）和 5VDC 工作电压。HCS12 系列的各种型号可工作在最高 25MHZ 的时钟频率下。内部集成有模数转化系统（ATD） 、脉冲宽度调制系统、CAN 控制器，定时器系统配备一个 8 通道、16 位的定时器。我所做的 CAN 通信部分是结晶器振动系统的一部分，剩下的部分由另外三位同学完成。CAN 是 ContmllerAtcaNctwork 的英文缩写，属于现场总线的一种，是一种简化型网络结构，为了有别于 LAN 故称为控制器局域网。本设计是基于freescale HCS12 系列 16 位微控制器 MC9S12DG128 的 CAN 通信，文中
18、详细阐述了其硬件和软件的实现过程。内蒙古科技大学毕业设计说明书（毕业论文）3第二章 结晶器振动控制系统及 HCS 系列单片机简介2.1 结晶器的作用和发展历程进入 21 世纪以来，我国连铸技术处于高速发展时期，2001 年全国生产钢15163 万吨，全国连铸比达到 89.68%，首次超过世界连铸平均水平。结晶器振动技术是钢厂连铸生产的关键技术，对结晶器振动控制系统的研究具有重要的现实意义。结晶器是连续铸钢中的铸坯成型设备，也是连铸机心脏设备和关键技术。回顾连续铸钢的发展历史，连续浇铸的生产方式首先是从有色金属开始的。铸机采用的是垂直固定的结晶器，拉坯过程中，坯壳极易与结晶器壁发生粘结，从而导致
19、拉不动或拉漏事故。据有关文献记载，1913 年瑞典人皮尔逊（AHPehrson）曾提出结晶器应按照一定的振幅和频率做往复运动的想法，但真正将这一想法付诸实施的却是德国人容汉斯（SJunghans） 。容汉斯开发的结晶器振动装置于 1933 年成功的应用于有色金属黄铜的连铸。1949 年容汉斯的合作者美国人艾尔文罗西（IrvingRossi）获得了容汉斯振动结晶器的使用权，并在美国的阿勒德隆钢公司（Allegheng Ludlum Steel Corporation）的 Watervliet 厂的一台方坯试验连铸机上采用了振动结晶器。与此同时，容汉斯振动结晶器又被应用于德国曼内斯曼（Mannesmann）公司胡金根厂（Huckiugen）的一台连续铸钢试验连铸机。容汉斯振动结晶器在这两台连铸机上的成功应用，使其在钢连铸中迅速得到了推广。从此，结晶器振动便成了连铸生产的标准操作。可以看出是振动的结晶器使连续铸钢生产实现了工业化。结晶器由静止变为振动，引起了连铸工作者的广泛关注和兴趣，人们纷纷进行试验研究工作，对粘结性漏钢机理进行了研究，发展了各种结晶器振动规律。最早出现的是矩形速度振动规律，基于“拉裂焊合” 理论，其特点是结晶器在下降时与铸坯做同步运动，然后以 3 倍的拉坯速度上升，即所谓的 3:1
