基于avr單片機(jī)系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)加載閉環(huán)控制系統(tǒng)

1、第19卷V0119第6期No6電子設(shè)計(jì)工程ElectronicDesignEngineering2011年3月Mar201l基于AVR單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)加載閉環(huán)控制系統(tǒng)王丁，王磐炬(1蘭州交通大學(xué)光電技術(shù)與智能控制教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，甘肅蘭州730070；2蘭州交通大學(xué)道路橋梁與地下工程甘肅省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室甘肅蘭州730070)摘要：針對(duì)科研實(shí)驗(yàn)中對(duì)拉壓千斤頂加載過(guò)程控制的需要，采用ATmega128單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行系統(tǒng)的電動(dòng)泵站實(shí)

2、行自動(dòng)控制。對(duì)力和位移的數(shù)據(jù)采集與處理及用步進(jìn)電機(jī)控制電動(dòng)泵站手柄的技術(shù)細(xì)節(jié)作了重點(diǎn)描述。通過(guò)單片機(jī)的A／D變換器對(duì)AMP放大模塊采集的電橋信號(hào)作量化處理千斤頂?shù)牟倏厥直恢靡离妱?dòng)油泵閥門(mén)開(kāi)啟的方向和大小作若干定位，單片機(jī)根據(jù)力或位移傳感器信號(hào)，實(shí)時(shí)控制步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)手柄旋轉(zhuǎn)到相應(yīng)操控位置。關(guān)鍵詞：電動(dòng)油泵；千斤頂；傳感器；AVR單片機(jī)；A／D變換；串口通信；VB編程中圖分類號(hào)：矸202文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1674—6236(2011

3、)06—0033—03ClosedIoopcontrolsystemONloadbasedonAVRmicrocontrollerWANGDing，WANGPanju(1KeyLaboratoryofOptoelectronicTechnologyandIntelligentControl，MinistryEducation，LanzhouJiaotongUniver~iq，Lanzhou730070，China；2KeyLaborat

4、oryofRoad&曰randUndergroundEnginneering，GansuProvince，LanzhouJiaotongUniversity，Lanzhou730070，China)Abstract：ThisarticledescribestheuseofATmega128AVRmicrocontrollerseriesofDBSelectricpumpingstmionsandQF100／200separatetwow

5、ayhydraulicjacktoautomatetheprocessofmanipulatingtheworkofthetechnicalcontenLArticlesonforceanddisplacementdataacquisitionandprocessing，andsteppermotorcontrolelectricpumpwiththehandleofthekeytechnicaldetailsweredescribed

6、ThroughtheMCU’SA／DconvertermoduleiscollectedontheAMPamplificationquantifythesignalbridge，jackhandlepositioncontrolvalveopeningaccordingtothedirectionofelectricpumpsforanumberofpositioningandsizeofthemicrocontrollerbasedO

7、ilforceordisplacementsensorsignals，realtimecontrolsteppermotordrivecontrolhandlerot~etotheappropriatelocationKeywords：electricpump；jack；sensors；AVRmicrocontroller；A／Dconversion；serialcommunication；VBprogramming分離式液壓千斤頂在生

8、產(chǎn)建設(shè)、科學(xué)實(shí)驗(yàn)等各類工程結(jié)構(gòu)加載工作中具有廣泛的用途。該設(shè)備一般由電動(dòng)高壓油泵壓(拉)千斤頂組成，本文論及的加載系統(tǒng)規(guī)格如表1所示。表l手控雙作用(推拉式)千斤頂主要性能Tab1Mainpropertiesofjack(注：型號(hào)為QF100／200)油泵電機(jī)直接帶動(dòng)泵軸旋轉(zhuǎn)，柱塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，進(jìn)油閥／排油閥工作，液壓油通過(guò)高壓油管進(jìn)入千斤頂。用戶可通過(guò)泵站上的手柄，人工轉(zhuǎn)動(dòng)泵內(nèi)卸荷閥處于不同位置，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的加載／卸載、推力／拉力及加載速

9、率和穩(wěn)壓作業(yè)【11。在對(duì)力和位移數(shù)值或穩(wěn)壓時(shí)間等精度要求較高的科研實(shí)驗(yàn)加載場(chǎng)合，顯然這種僅靠手工操作的方式難以勝任。給收稿日期：2010一l1—29稿件編號(hào)：201011082基金項(xiàng)目：交通部西部交通建設(shè)科技資助項(xiàng)目(20o9318Oo01O2)該設(shè)備增設(shè)電腦測(cè)控系統(tǒng)就成為一項(xiàng)與時(shí)俱進(jìn)的技術(shù)革新，也是提高此類設(shè)備性價(jià)比的最佳方案。1下位機(jī)由ATmega128構(gòu)成下位機(jī)控制核心(見(jiàn)圖1)，其主要是對(duì)各通道放大模塊傳人的工作信號(hào)進(jìn)行A／D變

10、換I21，并根據(jù)上位機(jī)的指令驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)達(dá)到控制執(zhí)行系統(tǒng)的工作目的。ATMega~28單片機(jī)圖1系統(tǒng)控制電路示意圖Fig1Schematicdiagramofthesystemcontrol作者簡(jiǎn)介：王丁(1985一)，男，山東平度人，碩士研究生。研究方向：微機(jī)測(cè)控和單片機(jī)應(yīng)用等。33王丁等基于AVR單片機(jī)的實(shí)驗(yàn)加載閉環(huán)控制系統(tǒng)鹺麓蕊鞣贛礴翳躕鼴黼黼鼷髑隳鞣瓣躐國(guó)@￡I嘣皤瞎螽f一啪；跫ll一牙：‘t口口蚺n赫。圉、0!|、、|7、J●

11、／霄Otlifi5一／袁jo＆m—’網(wǎng)5上位機(jī)窗體布局Fig5PCformlayout由于InByte()為動(dòng)態(tài)數(shù)組，其中InByte(0)=1和InByte(3)=2定為力和位移兩組數(shù)據(jù)編號(hào)。為防意外引起上／下位機(jī)數(shù)據(jù)不同步，對(duì)下位機(jī)發(fā)送到接收緩沖器的數(shù)據(jù)必須再確認(rèn)：IfInByte(0)=lAndInByte(3)=2Then’確認(rèn)收到的數(shù)據(jù)順序正確，若不對(duì)，重來(lái)。Label2Caption=InByte(0)Label3Capti

12、on=InByte(1)Label31Caption=InByte(2)Label32Caption=InByte(3)Label9Caption=InByte(4)Label10Caption=InByte(5)ElseGoToJ1’跳過(guò)數(shù)據(jù)處理部分，再采數(shù)據(jù)。EndIf這6個(gè)字節(jié)為兩組數(shù)據(jù)：對(duì)于監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，若等于或大于上限值，手柄回到3#位(停，穩(wěn)壓)。為防傳感器數(shù)據(jù)在臨界點(diǎn)附近徘徊，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不穩(wěn)編程時(shí)應(yīng)考慮跳出黏著。利用電腦系統(tǒng)時(shí)鐘

13、實(shí)現(xiàn)穩(wěn)壓延時(shí)功能。Ⅱup_l=FalseThenIfSlider2Value=Slider1ValueThenCommand13Click’驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)到3#位MSComm4Output=OutByte’發(fā)出指令up_l=Trueup_95=FalseEndIfEndIf若小于095上限值，手柄到2#位(推／慢)，慢加載。IfuD1=TrueThanIfuD95=FalseThenIfSlider2Value(095Slider1Valu

14、e)ThenCommandl2_Click’驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)到2#住MSComm4Output=OutByte’發(fā)出指令up_95=Trueup_l=FalseEndIfEndIfEndIf3結(jié)束語(yǔ)AVR單片機(jī)的內(nèi)設(shè)10位ADC功能使得下位機(jī)的A，D變換電路設(shè)計(jì)和調(diào)試變得簡(jiǎn)單易行。增加電橋調(diào)零電路后AMP1放大模塊才有較寬調(diào)節(jié)范圍。實(shí)際使用中由于各廠家液壓系統(tǒng)內(nèi)部構(gòu)造及制作工藝的差別按全自動(dòng)手柄板定位控制欠佳時(shí)可由單片機(jī)I／O端口直接控制固態(tài)

15、繼電器繼而控制油泵電機(jī)同樣可以獲取較好的工作效果。參考文獻(xiàn)：【1】BDS電動(dòng)泵站使用說(shuō)明書(shū)【M】20093【2】陳冬云，杜敬倉(cāng)ATmega128單片機(jī)原理與開(kāi)發(fā)指導(dǎo)【M】北京：機(jī)械工業(yè)出版社2006【3】銳選自動(dòng)化AMPI~大模塊電氣原~[EB／OEl(20062009)【2010—08—051http：／／wwwhytekautomationcomen『4】鄧守城，趙亮方基于AVR單片機(jī)的鉆孔壓水試驗(yàn)控制系統(tǒng)研究[J】工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，

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19、nCANbusandAVRⅢIndustrialInstrumentation&Automation2010(3)：58_064【8】王丁用MCS一51單片機(jī)改造拉力試驗(yàn)機(jī)『J1蘭州交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，28(5)：109一l12WANGDingMCS一51microcontrollerwithmodifiedtensiletestingmachine[J1JournalofLanzhouJiaotongUniversity，2009