基于单片机的钢质材料变形温度力测定仪的研制

　　连翠玲¹,王晓端²,张翠华¹,柳晓云¹

　　(1.河北省自动化研究所,河北石家庄　050081;2.河北省行政学院信息工程系,河北石家庄　050030)

　　变形温度力是影响钢质材料力学性能的重要参数,研究变形温度力对钢质材料力学性能的影响规律,对于在实际生产中保证产品性能和设备安全、节约生产成本、提高生产效率具有重要意义^[1~3]。

　　1　钢质材料变形温度力测定仪的组成及功能

　　1.1　测定仪的组成

　　钢质材料变形温度力测定仪由主机、液晶显示屏、操作键盘、上位机管理软件、压力传感器、位移传感器和温度传感器以及传感器固定安装支架组成。

　　本测定仪的结构框图如图1所示。

　　1)主机

　　采用单片机(P89C51RD2FN)作为控制核心

　　图1　测定仪结构框图

　　Fig.1　Structure diagram of testing apparatus

　　该型号单片机具有64 KB并行可编程的非易失性Flash程序存储器,在10 000次擦除和编程之后仍能可靠保存Flash存储器的内容。其大容量的存储空间能够满足测定仪复杂程序代码的需求，稳定的性能保证测定仪中所存数据10年不变。

　　2)液晶显示屏、操作键盘及上位机管理软件测定仪采用240×64点阵液晶屏实现显示功能。主机采用8279作为键盘接口,软件采用键扫描的处理方式,实现了稳定可靠的按键功能。

　　测定仪通过USB接口实现与上位机的通信功能。将测试数据传输至上位管理机中保存,大大方便了数据的维护与管理。上位机管理软件采用VFP语言编制。

　　3)压力、位移和温度传感器

　　测定仪通过压力传感器、位移传感器和温度传感器采集压力、位移和温度三路模拟量,经A/D转换后传送至单片机进行运算。为了提高测量的精度,笔者采用了12位的A/D芯片(774),即其精度为0.025%。

　　①压力传感器采用康铜制成的箔式电阻应变片作敏感元件,量程为0~1 000 N,精度为0.1%(即引用误差为0.1%)。

　　②位移传感器采用日本进口高精度线绕电阻作敏感元件,通过差压方式输出信号,量程为0~20mm,精度为0.1%(即引用误差为0.1%)。

　　③温度传感器采用日本进口的高精度金属铂作敏感元件,量程为-15~70℃,精度为0.5%(即引用误差为0.5%)。

　　以上3种传感器均具有良好的环境适应性、使用寿命长、灵敏度和分辨率高的特点。

　　1.2　测定仪的功能

　　1)测定仪具有输入(可将测量点的有关参数送入单片机中)、查询、修改、测试、运算、清零、通信等项功能。