基于CS5532的高精度拉压力试验机设计

　　0　前言

　　随着工业的快速发展,各种设备与器件生产出来都需要有一个完善的检测设备来检测该器件的性能。本文设计的高精度拉压力试验机是利用力量传感器通 过CS5532转换来传递力值,采用可旋转的编码器发出的脉冲个数计算被测器件变形距离,最终通过四线制触摸屏显示拉力或压力的精确力值和移动位移,并通 过触摸屏方便地点击操作,控制该机器的动作,既可观又实用。

　　1　系统概述

　　系统的硬件结构如图1所示,主要由以下几个部分构成:A/D转换,W78E516B单片机,240128触摸屏显示,时钟与复位电路,温度补偿 电路和存储器等。运行过程中,马达带动上横杆上升或下降,传感器受拉力或压力,将信号传出,经CS5532转换后输送给单片机,与此同时,捕捉到编码器旋 转产生的脉冲也输送给单片机,经过主芯片的运算,将数据传送给触摸屏显示当前的力值与变形位移。在本机测试时,本机可在触摸屏中设定最大安全容量,将其值 保存在存储器中,当力量到达设定容量时,能自动停机,并开始力值计时。为了避免操作者使用不当,造成仪器的损坏,故装了上极限和下极限2个微动装置限定其 移动范围,确保当上横杆到达最高点与最低点时,微动开关自动关闭电源,马达停止,保护荷重元。

　　2　硬件电路设计

　　(1)系统实现介绍

　　本系统采用的控制芯片为8位低功耗的W78E516B单片机,该单片机工作可靠,抗干扰能力强,性价比高,并且在线编程能力非常灵活。为了方便用户进行编程和验证,W78E516B内含的ROM允许电编程和电读写。一旦代码确定后,用户就可以对代码进行保护。

　　由于对测量的力值的精度和转换能力要求较高,故本系统的模数转换采用24位的CS5532高集成度的芯片,使其转换能力大大提高。该芯片运用了 电荷平衡技术,产生的信号准确度高,线性误差在±0. 0015,具有片内保护驱动输出缓冲器,所以稳定性方面也有所保障。而且为了方便与微处理器之间的通讯, CS5532内部还有一个SPITM与MicroalireTM和兼容的三线串行接口,在串行时钟口(SCLK)有一个施密特触发器。其对应的电路如图2 所示,当传感器信号进入AIN+与AIN-后经过A/D转换输送给单片机,最终将力值显示在触摸屏上,在操作时,操作人员提前通过触摸屏将设定的力值和保 持该力值的时间输入芯片,并存储在EEPROM中,在上拉或下压的过程中,力值不断增大,当达到设定的力值时,通过软件设计,马达停止运转,计时器开始计 时,计时期间,由于物体可能产生形变使力值变小,为了保住力值在设定的拉力或压力附近,电机实行点动方式。在设定的时间内,如果被测器件在规定的时间没有 损坏,说明该器件已经合格,具备承受一定抗拉压力的能力。外接的编码器是通过单片机的P3.3口接入,编码器每产生一个脉冲中断,计数器就计数一次,最后 将累计的脉冲个数按公式d=n(s/p)转换成上横杆移动的距离,并显示在触摸屏上(其中d为上横杆移动的距离,n为累计的脉冲数,s为横杆螺纹间距,p 为编码器旋转一周产生的脉冲数)。系统中的存储芯片采用24C02芯片,该芯片带有I2C总线接口,具有掉电记忆的功能,并且可以像普通RAM一样用程序 改写。