【正文】 對(duì)于全橋 4 個(gè)應(yīng)變片處于差分工作狀態(tài)，即一片感受正應(yīng)變，另一片感受負(fù)應(yīng)變，經(jīng)過推力可證明理論上不存在非線性問題。 ε 1,ε 2,ε 3,ε 4 可以是試件的縱向應(yīng)變 ，也可以時(shí)試件的橫向應(yīng)變，取決于應(yīng)變片的連接方向。 在應(yīng)變式傳感器中，最常用的是橋式電路，按電源性質(zhì)可分為直流電橋；交流電橋兩類，按橋臂工作數(shù)量可分為單臂工作橋；半橋和全橋。經(jīng)過比較，我們采用電阻應(yīng)變片式扭矩傳感器。此端位高電平時(shí)，電機(jī)一個(gè)旋向；此端為低電平時(shí)，電機(jī)為一個(gè)旋向。 步進(jìn)脈沖信號(hào) CP用于控制步進(jìn)電機(jī)的位置和速度，也就是說驅(qū)動(dòng)器沒接受一個(gè) CP 信號(hào)就驅(qū)動(dòng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一個(gè)步距角， CP 脈沖的頻率改變則同時(shí)使步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速改變。就能直接帶動(dòng)負(fù)載。一般最大靜轉(zhuǎn)矩較大的電動(dòng)機(jī)，可以帶動(dòng)較大的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，負(fù)載轉(zhuǎn)矩和最大靜轉(zhuǎn)矩的比值通常，按最大靜轉(zhuǎn)矩的值可以把步進(jìn)電動(dòng)機(jī)分為伺服步進(jìn)電動(dòng)機(jī)和功率步進(jìn)電動(dòng)機(jī)。 不通過使用不同的放大電路和不同參數(shù)的器件，可達(dá)到不同的放大的要求，放大后能夠得到較大的功率。步矩角的電動(dòng)機(jī) （ c） 選擇大于 176。使用時(shí)，可根據(jù)需要的脈沖當(dāng)量和可能選擇的傳動(dòng)比選擇步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的步距角。在有些系統(tǒng)不要求在斷電時(shí)負(fù)載中須保持固定位置，采用反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)比較合適。 1） 類型選擇 反應(yīng)式步進(jìn)電動(dòng)機(jī)在相繞組在不通電時(shí)沒 有定位轉(zhuǎn)矩，如果不通電，電機(jī)的轉(zhuǎn)軸可自由轉(zhuǎn)動(dòng)。兩個(gè)脈沖的間隔越短，步進(jìn)電機(jī)就轉(zhuǎn)的越快。 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)電路根據(jù)控制信號(hào)工作，控制信號(hào)由單片機(jī)產(chǎn)生，其基本原理如下： 控制換相順序：通電換相的過程稱為脈沖分配。 僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 19 伺服系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)部分設(shè)計(jì) ⑴ 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的選擇 步進(jìn)電動(dòng)機(jī)及其傳動(dòng)裝置在扭矩測(cè)試儀中主要是轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生扭矩。單片機(jī)控制系統(tǒng)和強(qiáng)電控制回路共地是引起干擾的主要原因，因?yàn)閺?qiáng)電控制回路中的電流和電壓往往很大，并會(huì)在強(qiáng)電用電器和地之間形成強(qiáng)大的脈動(dòng)干擾，這個(gè)脈動(dòng)干擾的有效必然會(huì)通過接地的不良電阻和電容耦合到單片機(jī)的主機(jī)回路中，消除這些脈沖干擾的有效方法是使單片機(jī)弱電部分和強(qiáng)電控制回路隔開，在電氣連接上切斷他們彼此間的耦合通路，所以單片機(jī)環(huán)脈沖分配之間接一個(gè)光電隔離器。 伺服系統(tǒng)的組成 扭矩測(cè)試儀的伺服系統(tǒng)是 I/O 口（單片機(jī)）、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)電器、光電耦合電路、環(huán)形脈沖分配器組成。例如： 01H，若吧它和平共處 17H 的列值低四位 相加，則相應(yīng)的關(guān)鍵字為 17H。竄鍵標(biāo)志寄存器在行掃描前清零，在行掃描期間用于記錄被按按鍵個(gè)數(shù)，幫發(fā)生故障時(shí)竄鍵標(biāo)志必須大于 01H。 在按 下某個(gè)按鍵時(shí)，被按按鍵簧片總會(huì)有清微的抖動(dòng)，這種抖動(dòng)常會(huì)持續(xù) 10ms 左右的時(shí)間，因此， CPU 在按鍵抖動(dòng)期間掃描鍵盤當(dāng)然會(huì)得到錯(cuò)誤的行值和列值，最好的方法是使 CPU 在檢驗(yàn)到鍵盤按下時(shí)的延遲 20ms 再進(jìn)行掃描。若無鍵按下，則所讀列值必為 1FH；若有鍵按下，則列值必因被按按鍵的行列線接通而不等于 1FFH。 8=32 個(gè)就夠了。能自動(dòng)消除開關(guān)抖動(dòng)以及 N鍵輪回的保護(hù)。 而所謂動(dòng)態(tài)掃描就是指我們采用分時(shí)的方法，輪流控制各個(gè)顯示器的 COM 端，使各個(gè)顯示器的亮點(diǎn)時(shí)間是一個(gè)極為短暫的 (約 1ms),但由于人的視覺短暫停留現(xiàn)象及發(fā)光二極管余暉效應(yīng)，盡管實(shí)際上個(gè)位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只 要掃描速度足夠快給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感看了。 但是由于靜態(tài)的連接需要占用許多 I/O 線，而且我們用到的顯示器比較多，所以采用動(dòng)態(tài)串行連接方法。例如，對(duì)于共陰極 LED 顯示器，當(dāng)共陰極接地，而陽極 hgfedcba 各段為 1111 1111 時(shí)，顯示器顯示“ 8”字符，即對(duì)于共陰極 LED顯示器，“ 8”字符的字形代碼是 FFH。如圖 25 所示。在我們的設(shè)計(jì)中需要其3個(gè)數(shù)碼管 LED 顯示。如果 8051單片機(jī)沒有地址從 2020H開始的 RAM或 ROM，僅供參考，支持原創(chuàng)，鄙視抄襲！ 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 14 那么只好擴(kuò)充了；另外，系統(tǒng)應(yīng)實(shí)行 RAM、 ROM 統(tǒng)一編址，以免沖突。 根據(jù)設(shè)計(jì)的要求和對(duì)單片機(jī)的容量的要求 選用 8051，硬件上的 EA 按低電平，一般情況下，可以擴(kuò)展程序存貯器和數(shù)據(jù)存貯器。自頂向下的程序設(shè)計(jì)，在設(shè)計(jì)時(shí)先從主程序開始設(shè)計(jì)，從屬的程序或子程序用符號(hào)來代替。順序程序設(shè)計(jì)方法容易理解掌握，也滿足大 多數(shù)簡(jiǎn)單的應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)軟件的功能要求，但是缺點(diǎn)是軟件的結(jié)構(gòu)不夠清楚，軟件的修改擴(kuò)充比較困難時(shí)性差，對(duì)復(fù)雜應(yīng)用系統(tǒng)可采用實(shí)時(shí)的應(yīng)用系統(tǒng)。為了減少系統(tǒng)的錯(cuò)誤和可靠性。根據(jù)有關(guān)的資料和相關(guān)文獻(xiàn)設(shè)計(jì)硬件，以及工藝結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)加工，印制的制作、樣機(jī)的組裝等。 其次，在機(jī)型選擇上還要考慮到以下幾點(diǎn)： ⑴ 市場(chǎng)資源必須穩(wěn) 定充足。 ② 系統(tǒng)硬件組成 本系統(tǒng)的硬件部分由電源、主機(jī)、數(shù)據(jù)采樣電路、鍵盤輸入電路顯示器和打印機(jī)輸出電路共 6 部分組成。實(shí)踐證明，采樣交流采樣方法進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，通過算法運(yùn)算后獲得的電壓、電流有功功率、功率因數(shù)等電力參數(shù)有較好的精確度和穩(wěn)定性。它用軟件代替硬件的功能又使硬件的投入大大減小。此種方法軟件設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，對(duì)采樣值只需做一次比例變換即可的到被測(cè)量的數(shù)值。 在實(shí)現(xiàn) 自動(dòng)化化的過程中，最關(guān)鍵的環(huán)節(jié)是數(shù)據(jù)采集。不管是老產(chǎn)品的改造還 是新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)應(yīng)對(duì)產(chǎn)品可靠性、通用性、可維護(hù)性、先進(jìn)性以及成本等進(jìn)行綜合考慮，應(yīng)該注意技術(shù)指標(biāo)在研制的過程中還需要作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。 系統(tǒng)中單片機(jī)的選用及設(shè)計(jì) 單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的概述 由于單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)多種多樣，技術(shù)要求各不相同，因此，設(shè)計(jì)方法和研制步驟也不完全相同單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)的研制過程包括總體設(shè)計(jì)，硬件設(shè)計(jì)，軟件設(shè)計(jì)，在先調(diào)試產(chǎn)品化等幾個(gè)階段。 （ 4）、將測(cè)試結(jié)束后保存的測(cè)試數(shù)據(jù)由微型打印和輸出。 測(cè)試儀由 4大部分組成，分別是：設(shè)置部分，控制部分，執(zhí)行部分和打印部分。當(dāng)主電源 Vcc 發(fā)生故障，降低到低電平規(guī)定值時(shí)， VPD 將為 RAN 提供設(shè)備用 電源，以保證存貯在 RAM 中的信息不丟失。第二功能 Vpp 為對(duì) 8751 的 EPROM 的 21V編程電源輸入。 PSEN ：外部程序存貯器 ROM 的讀選信號(hào)。 ：雙向 I/O口。在編程和檢驗(yàn)時(shí)，用于接收低位地址字節(jié)。 單片機(jī)通過 I/O 口發(fā)送脈沖信號(hào)給步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)器，以控制步進(jìn)電動(dòng)機(jī)的方向和參數(shù)，用半導(dǎo)體應(yīng)變左為傳感器，將作用在被測(cè)工件上的扭矩值轉(zhuǎn)換為應(yīng)變片電阻的變化，通過電橋電路轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?hào)，由 A/D卡把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為單片機(jī)可以接受的數(shù)字信號(hào)，由單片機(jī)對(duì)數(shù)字信號(hào)進(jìn)行處理，并把步進(jìn)電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生擬定扭矩值顯示出來，通過鍵盤接口，打印機(jī)，將輸出的扭矩值打印出來，與 BCD撥碼盤的初量數(shù)據(jù)比較，當(dāng)輸出的扭矩值接近最大值時(shí)，停止操作結(jié)束流程， LED 閃爍 888，等待手工取下夾具，當(dāng)需要測(cè)量的 扭矩大于傳感器器的 測(cè)量范圍時(shí)強(qiáng)行測(cè)量會(huì)損壞傳感器，因此當(dāng)需要測(cè)量值超過量程時(shí)， LED 閃爍 000，要求用戶重新輸入。由物理學(xué)可知：金屬的電阻 R 為 : ALR /??? （ 21） 式中： ρ — 電阻率 L—— 金屬絲長(zhǎng)度 A—— 金屬絲截面面積 金屬絲受到拉伸和變形后，尺寸變化導(dǎo)致電阻值變化： dR/R= dL/LdA/A+dρ /ρ 推導(dǎo)整理后得： Δ R/R=Kε 式中： K金屬材料靈敏度系數(shù) K=1+2μ +dρ /（ε178。 。 這種形式的傳感器以往應(yīng)用較少。如：卡環(huán)式應(yīng)變傳感器、感應(yīng)式應(yīng)變傳感器。生產(chǎn)廠家也主要生產(chǎn)這種類型的傳感器，它已廣泛用于手工業(yè)、科研各個(gè)領(lǐng) 域。現(xiàn)場(chǎng)的鉆探表演，獲得美國(guó)、俄羅斯等 31國(guó)參加聯(lián)合國(guó)亞太地區(qū)鉆機(jī)學(xué)術(shù)會(huì)議專家的好評(píng)。 m扭矩轉(zhuǎn)速傳感器和數(shù)字扭矩轉(zhuǎn)速測(cè)盆儀。 電阻應(yīng)變式扭矩測(cè)量?jī)x是拾取粘貼在受扭軸上的電阻應(yīng)變片的阻值變化來測(cè)量扭矩的，故無須斷開軸系，而且測(cè)量?jī)x表也可采用通用的電阻應(yīng)變儀。其生產(chǎn)的 MDS820 產(chǎn)品，被測(cè)軸頸范圍為 ?50～ ?1000mm，已形成系列產(chǎn)品。 105 N178。 m，中大量程為 10～ 10179。 此外，美國(guó)的陶太克 (TORODUCTOR)公司生產(chǎn)無接觸式磁彈性扭矩儀；美國(guó)麻省理工學(xué)院研制成抗干擾性強(qiáng)的光纖扭矩傳感 器。此類儀器的扭矩測(cè)量是采用卡環(huán)式應(yīng)變傳感器敏感被測(cè)軸的扭轉(zhuǎn)變形角，變形量與扭矩成正比。既能適應(yīng)被測(cè)參數(shù)的變化來自選量程、自動(dòng)補(bǔ)償、自動(dòng)校正、人機(jī)對(duì)話、自尋故障，并 能方便的與總線接口，進(jìn)行多臺(tái)聯(lián)機(jī)通信及控制。如感應(yīng)方式或遙測(cè)體制，它克服了接觸式傳輸?shù)娜秉c(diǎn)。隨著家用電器的迅速發(fā)展，如電風(fēng)扇、微電機(jī)、縫紉機(jī)、剃須刀、電冰箱、洗衣機(jī)甚至開關(guān)都要測(cè)量扭矩，急待解決 g 178。 。目前傳感器主要發(fā)展動(dòng)向?yàn)椋? 入式發(fā)展成不介入式。所以只有在無法直接測(cè)量的場(chǎng)合下，才采用間接測(cè)量法。測(cè)量機(jī)體上的平衡力矩以確定機(jī)器主軸上作用扭矩大小的方法，就是平衡力法，亦稱反力法。 傳遞法是根據(jù)彈性元件在傳遞扭矩時(shí)所產(chǎn)生的物理參數(shù)的變化而測(cè)量扭矩的方法。隨著工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化和智能程度的提高，在大型復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)中各種扭矩的準(zhǔn)確測(cè)量和監(jiān)控成為急需解決的問題。目前單片機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)主要是分布式的測(cè)、控系統(tǒng)。例如一個(gè)加工中心的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)由多片單片機(jī)構(gòu)成，每個(gè)單片機(jī)完成某個(gè)獨(dú)立功能，如機(jī)床加工運(yùn)行控制，控制對(duì)刀系統(tǒng)、坐標(biāo)系統(tǒng)、刀庫管理、狀態(tài)監(jiān)視、伺服驅(qū)動(dòng)等。 （ 4）智能接口 在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，特別是較大型的工業(yè)測(cè)、控系統(tǒng)中，如果用單片機(jī)進(jìn)行接口的控制與管理、單片機(jī)與主機(jī)可并行工作，大大 提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度。如溫度、壓力、流量、濃度顯示、控制儀表等。 在一個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)中，只使用一片單片機(jī)，這是目前應(yīng)用最多的方式，單片機(jī)應(yīng)用的主要領(lǐng)域有： （ 1） 測(cè)控系統(tǒng) 用單片機(jī)可構(gòu)成各種工業(yè)控制系統(tǒng)、自適應(yīng)控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等。 4． 控制功能強(qiáng)。 關(guān)鍵字： 單片機(jī) 電阻式傳感器 扭矩測(cè)試 2 Abstract The instrument has the reliability to be high, the repsone may quickly the overload protection merit, but widely uses in each kind of work piece test the torque reflectoscope reflector which control using the monolithic integrated cricuit, tries the sensor using the resistance, uses the monolithinc integrated cricuit to make the central processing chip, can correclty survey the torque which the torque which the work piece may withstand Has the structure simple performance stable surveyaccurate easy to operate, the technical parameter achieved merit and so on design request, has the certain use vaule Keyword: singlechip resistance sensor torque testing 目 錄 第一章 緒論 .........................................................................................................................................................................1 單片機(jī)概述、應(yīng)用及發(fā)展 .................................................................................................................1 單片機(jī)簡(jiǎn)介 .................................................................................................................................................1 單片機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域 ................................................................................................................................1 單片機(jī)的發(fā)展趨勢(shì) ...................................................................................