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液压万能材料试验机数据采集及控制系统的设计与实现

刘喜荣  
【摘要】:材料试验机作为一种精密测试设备,对材料科学的迅速发展具有及其重要的作用。我国现有的老式材料试验机不能满足强实时性、可扩展性、执行机构的精确控制、自动测试的可靠性等性能要求。针对WE型液压万能试验机现存的问题,提出了利用现代计算机测试技术进行数字化改造的设计方案,该方案能够提高材料试验机的测量和控制精度,实现自动检测、自动处理数据,具有测量精度高、方便数据读取和存储、减少人为因素影响的优点。 液压万能材料试验机测控系统采用上、下位机结构。以PC机为上位机,负责发出控制命令、接收数据和管理工作;以AVR单片机为核心构成下位机,负责测控命令的具体执行。上、下位机之间通过串行通信联系。 按照模块化设计思想,上位机软件可分为数据发送与接收、数据显示与打印、数据存储、下位机控制等几个功能模块。以Delphi为开发工具开发上位机软件。使用图形显示组件实现下位机上传数据的实时图像显示。使用Delphi中的数据库组件实现对数据库的访问。将采集数据及时地存入数据库中,能够有效地提供科学的实验数据。 下位机硬件系统由AVR单片机、压力传感器、位移传感器、引伸计、油泵电机、键盘控制电路及液晶显示电路组成。下位机软件系统主要包括初始化模块、主程序模块、串口通讯模块、数据采集模块、数码显示模块、键盘输入模块和控制输出模块。以AVR单片机集成软件开发平台为工具,设计了各模块的程序流程及程序代码。基于Proteus软件对下位机硬件系统进行了仿真实验,取得了良好的实验效果。 上、下位机通过串口通信,联合对系统进行控制,实现了过程控制的分散,提高了系统的可靠性。由上位机实现管理、操作和显示的高度集中,系统具有良好的人机界面,提高了系统的易用性。该控制系统的完成,对旧设备进行了改造和重新利用,既满足了现代化教学和科研的需要,又为国家节省了大量资金,具有很好的社会效益和经济效益。


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