基于avr單片機系統(tǒng)的實驗加載閉環(huán)控制系統(tǒng)

1、第19卷V0119第6期No6電子設(shè)計工程ElectronicDesignEngineering2011年3月Mar201l基于AVR單片機的實驗加載閉環(huán)控制系統(tǒng)王丁，王磐炬(1蘭州交通大學光電技術(shù)與智能控制教育部重點實驗室，甘肅蘭州730070；2蘭州交通大學道路橋梁與地下工程甘肅省重點實驗室甘肅蘭州730070)摘要：針對科研實驗中對拉壓千斤頂加載過程控制的需要，采用ATmega128單片機控制步進電機進而實現(xiàn)對執(zhí)行系統(tǒng)的電動泵站實

2、行自動控制。對力和位移的數(shù)據(jù)采集與處理及用步進電機控制電動泵站手柄的技術(shù)細節(jié)作了重點描述。通過單片機的A／D變換器對AMP放大模塊采集的電橋信號作量化處理千斤頂?shù)牟倏厥直恢靡离妱佑捅瞄y門開啟的方向和大小作若干定位，單片機根據(jù)力或位移傳感器信號，實時控制步進電機驅(qū)動手柄旋轉(zhuǎn)到相應操控位置。關(guān)鍵詞：電動油泵；千斤頂；傳感器；AVR單片機；A／D變換；串口通信；VB編程中圖分類號：矸202文獻標識碼：A文章編號：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)、科學實驗等各類工程結(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：型號為QF100／200)油泵電機直接帶動泵軸旋轉(zhuǎn)，柱塞作往復運動，進油閥／排油閥工作，液壓油通過高壓油管進入千斤頂。用戶可通過泵站上的手柄，人工轉(zhuǎn)動泵內(nèi)卸荷閥處于不同位置，實現(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。在對力和位移數(shù)值或穩(wěn)壓時間等精度要求較高的科研實驗加載場合，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：201011082基金項目：交通部西部交通建設(shè)科技資助項目(20o9318Oo01O2)該設(shè)備增設(shè)電腦測控系統(tǒng)就成為一項與時俱進的技術(shù)革新，也是提高此類設(shè)備性價比的最佳方案。1下位機由ATmega128構(gòu)成下位機控制核心(見圖1)，其主要是對各通道放大模塊傳人的工作信號進行A／D變

10、換I21，并根據(jù)上位機的指令驅(qū)動步進電機達到控制執(zhí)行系統(tǒng)的工作目的。ATMega~28單片機圖1系統(tǒng)控制電路示意圖Fig1Schematicdiagramofthesystemcontrol作者簡介：王丁(1985一)，男，山東平度人，碩士研究生。研究方向：微機測控和單片機應用等。33王丁等基于AVR單片機的實驗加載閉環(huán)控制系統(tǒng)鹺麓蕊鞣贛礴翳躕鼴黼黼鼷髑隳鞣瓣躐國@￡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上位機窗體布局Fig5PCformlayout由于InByte()為動態(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。為防意外引起上／下位機數(shù)據(jù)不同步，對下位機發(fā)送到接收緩沖器的數(shù)據(jù)必須再確認：IfInByte(0)=lAndInByte(3)=2Then’確認收到的數(shù)據(jù)順序正確，若不對，重來。Label2Caption=InByte(0)Label3Capti

12、on=InByte(1)Label31Caption=InByte(2)Label32Caption=InByte(3)Label9Caption=InByte(4)Label10Caption=InByte(5)ElseGoToJ1’跳過數(shù)據(jù)處理部分，再采數(shù)據(jù)。EndIf這6個字節(jié)為兩組數(shù)據(jù)：對于監(jiān)控數(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)在臨界點附近徘徊，導致數(shù)據(jù)不穩(wěn)編程時應考慮跳出黏著。利用電腦系統(tǒng)時鐘

13、實現(xiàn)穩(wěn)壓延時功能。Ⅱup_l=FalseThenIfSlider2Value=Slider1ValueThenCommand13Click’驅(qū)動電機轉(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)動電機轉(zhuǎn)到2#住MSComm4Output=OutByte’發(fā)出指令up_95=Trueup_l=FalseEndIfEndIfEndIf3結(jié)束語AVR單片機的內(nèi)設(shè)10位ADC功能使得下位機的A，D變換電路設(shè)計和調(diào)試變得簡單易行。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手柄板定位控制欠佳時可由單片機I／O端口直接控制固態(tài)

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

16、2010，23(7)：99—100DENGShou—cheng，ZHAOLiang—FangAVRmicrocontrollerbasedwaterpressuretestdrillingcontrolsystem【J】IndustrialControlComputer，2010，23(7)：99—100【51閆冰一，朱登潔基于AVR單片機的自動化切線機控制系統(tǒng)fJ】電機與控制應用，2010，37(3)：50—54YANBing—yi，

17、ZHUDengjieAVRmicrocontrollerbasedautomaticcontrolsystemtangent『J1MotorandControlApplications，2010，37(3)：50—54『61陽兵，彭立艮基于單片機和FPGA的位移測量裝置的設(shè)計[J】電子設(shè)計工程，2010，18(9)：138—140YANGBing，PENGLi—genMicrocontrollerandFPGA—baseddisplac

18、ementmeasurementdevicedesign[J】ElectronicDesignEngineering，2010，l8(9)：138—140【7】劉如峰，李世平，宋兵，等基IfCAN總線和AVR單片機的溫度檢測模塊設(shè)計[J]工業(yè)儀表與自動化裝置，2010(3)：58—6064LIURu—feng，LIShi—ping，SONGBing，eta1Designoftemperaturedetectingmodulebasedo

19、nCANbusandAVRⅢIndustrialInstrumentation&Automation2010(3)：58_064【8】王丁用MCS一51單片機改造拉力試驗機『J1蘭州交通大學學報，2009，28(5)：109一l12WANGDingMCS一51microcontrollerwithmodifiedtensiletestingmachine[J1JournalofLanzhouJiaotongUniversity，2009