基于单片机的液压节流调速实验的自动测试系统设计

　　液压节流调速是工业生产中常用的技术措施,也是《液压传动与控制》课程中实验教学的重要内容。传统的液压节流调速实验的控制和测试都是手动操作完成的。随着电子技术和计算机技术的发展,出现了许多应用微型计算机和可编程控制器实现液压节流调速实验的自动控制和自动测试系统,这些系统的不足之处是成本太高,利用单片机技术可以弥补这一不足。作者设计了一种利用AT89C51单片机实现液压节流调速实验的自动控制与测试系统。

　　1　液压节流调速实验简介

　　液压节流调速回路结构简单可靠、成本低、使用维护方便,但效率较低,因此在小功率系统中得到广泛应用。它根据流量控制阀在回路中安装位置的不同可分为进油路节流调速回路、回油路节流调速回路和旁油路节流调速回路。图1为液压节流调速实验系统图,验方法见文献[1]。

　　在液压节流调速实验系统图中,与单片机测试系统连接的电信号有: 2个电磁换向阀的4个电磁线圈1ZT、2ZT、3ZT、4ZT和2个行程开关1XK、2XK。

　　2　单片机控制液压节流调速实验硬件电路设计

　　单片机控制液压节流调速实验硬件电路是自动测试系统的技术平台,其硬件电路原理框图如图2所示。电路以AT89C51单片机为核心,晶振采用24MHz,其目的是为了缩短程序运行时间,复位电路设置为上电复位和手动复位双重功能。

　　实验状态控制与指示电路有3个功能: (1)实验启动按键和实验进行与停止状态指示; (2)与软件程序相配合的显示实验台液压压力值的按键; (3)根据键盘操作的4种不同液压节流调速方式的状态指示。

　　液压油路换向电磁阀的电磁铁驱动电路采用了晶体管驱动中间继电器的工作方式,为防止误动作加入了信号互锁逻辑;行程开关取样电路采用了光电耦合技术措施,以消除环境因素对自动测试系统的干扰。LED数码管电路用于显示液压压力值和实验测试的油缸运动的速度值,有效位为4位,并与软件程序相配合使小数点为浮点方式。硬件电路供电为+5 V。

　　3　单片机控制液压节流调速实验软件程序设计

　　软件程序是实现单片机控制液压节流调速实验自动化的核心,主要分为3个模块,充分利用了单片机的中断资源,有机地实现了自动测试。

　　图3为主程序流程图。单片机复位后进入主程序,实时显示通过键盘输入的液压压力值,按R值处理键可以进入计算并显示油缸克服的负载R值,显示R值5 s后自动恢复到实时显示通过键盘输入的液压压力值状态。

　　图4为INT0程序流程图。INT0中断是用于处理键盘输入的专用程序,当4×3键盘有键按下时自动产生外部0号中断,程序进入INT0后,在确认有键按下后,查键号,根据不同的输入按键转入不同的处理程序:输入的是数字键时作为更新压力值处理;输入的是小数点键时按输入顺序点亮相应的数码管小数点,实现带小数点的数字的输入与显示;输入的是项目指针键时作为设定4种不同液压节流调速方式的循环操作。