專利名稱：一種基于系統(tǒng)芯片材料試驗(yàn)機(jī)的制作方法
一種基于系統(tǒng)芯片材料試驗(yàn)機(jī)
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)控系統(tǒng)，具體的說，是一種基于系統(tǒng)芯片材料 試驗(yàn)機(jī)。
背景技術(shù)：
隨著物質(zhì)生活水平的提高，使人們對(duì)與生活息息相關(guān)的物質(zhì)及原材料提
出了更多的要求；新的復(fù)合材料及新工藝不斷出現(xiàn)，需要對(duì)這些新的材料的
性能及相關(guān)參數(shù)進(jìn)行測(cè)試和標(biāo)定；環(huán)境性和安全性等對(duì)產(chǎn)品的性能及材料特 性提出了更高的要求；各個(gè)國(guó)家和地區(qū)對(duì)各類材料均制定了相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，對(duì) 材料的性能提出了越來越苛刻的要求。在這種大時(shí)代的背景下，材料試驗(yàn)機(jī) 應(yīng)運(yùn)而生。
隨著集成電路的發(fā)展，現(xiàn)在已進(jìn)入系統(tǒng)芯片(System on Chip,簡(jiǎn)稱SoC) 時(shí)代，為了追求高速度、低功耗、小體積和低成本，在一塊芯片上實(shí)現(xiàn)系統(tǒng) 功能成為集成電路發(fā)展的趨勢(shì)。Cygnal公司的C8051F020是一款高性能的系 統(tǒng)芯片，基于它進(jìn)行控制系統(tǒng)開發(fā)，對(duì)變頻電機(jī)進(jìn)行控制，進(jìn)而控制萬能試 驗(yàn)機(jī)；與其它試驗(yàn)機(jī)比較，電子萬能試驗(yàn)機(jī)主要的特點(diǎn)是適用材料面廣，測(cè) 量和控制精度高，試驗(yàn)功能多；不象液壓萬能試驗(yàn)機(jī)一般只適合于金屬材料 的拉、壓、彎試驗(yàn)，夾具更換比較麻煩；且電子萬能試驗(yàn)機(jī)可實(shí)現(xiàn)功能可 實(shí)現(xiàn)拉伸、壓縮、彎曲、剪切、剝離、撕裂、保載、頂破、松持、循環(huán)、蠕 變等多種試驗(yàn)，配置相應(yīng)的裝置還可實(shí)現(xiàn)彎扭等試驗(yàn)。電子萬能試驗(yàn)機(jī)所適用的材料可適用于金屬(包括板材、棒材、管材、線材、箔等)、塑料、橡 膠、電線電纜，薄膜、紙張、食品包裝、紡織纖維、高分子材料、彈簧、復(fù) 合材料和制品等等；針對(duì)電子萬能試驗(yàn)機(jī)開發(fā)其控制系統(tǒng)有其實(shí)際的經(jīng)濟(jì)意 義。
Cygnal公司的C8051F系列性能遠(yuǎn)優(yōu)于經(jīng)典結(jié)構(gòu)的8051，它設(shè)法在保持 CISC結(jié)構(gòu)及指令系統(tǒng)不變的情況下，對(duì)指令運(yùn)行實(shí)行流水作業(yè)，推出了 CIP-51 的CPU模式。在這種模式中，摒棄了機(jī)器周期的概念，指令以時(shí)鐘周期為運(yùn) 行單位。平均每個(gè)時(shí)鐘可以執(zhí)行1條單周期指令，從而大大提高了指令運(yùn)行 速度。即與8051相比，在相同時(shí)鐘下單周期指令運(yùn)行速度為原來的12倍； 整個(gè)指令集平均運(yùn)行速度為原來8051的9.5倍，使8051兼容機(jī)系列進(jìn)入了 8 位高速單片機(jī)行列。迄今為止，I/O端口大都是固定為某個(gè)特殊功能的輸入/ 輸出口，可以是單功能或多功能，1/0端口可編程選擇為單向/雙向以及上拉、 開漏等。固定方式的I/0端口，既占用引腳多，配置又不夠靈活。在C8051F
中，采用交叉開關(guān)以軟件方式實(shí)現(xiàn)i/o端口的靈活配置。在這種通過交叉開關(guān)
配置的I/0端口系統(tǒng)中，單片機(jī)外部為通用1/0 口，如P0 口、 Pl 口和P2 口。 內(nèi)有輸入/輸出的電路單元，通過相應(yīng)的配置寄存器控制的交叉開關(guān)配置到所 選擇的端口上。C8051F在8位單片機(jī)中率先配置了標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口(正EE1 149.1)。引入JTAG接口將使8位單片機(jī)傳統(tǒng)的仿真調(diào)試產(chǎn)生徹底的變革。每 一型號(hào)的產(chǎn)品都有多路不同精度的ADC和DAC。 C8051F是8位機(jī)中首先擺 脫5V供電的單片機(jī)，實(shí)現(xiàn)了片內(nèi)模擬與數(shù)字電路的3V供電(電壓范圍2.7— 3.6V),大大降低了系統(tǒng)功耗?；谏鲜龈咚賁oC單片機(jī)的優(yōu)越性能，本發(fā)明 采用一種基于C8051F系列單片機(jī)的經(jīng)濟(jì)型速度控制系統(tǒng)的材料試驗(yàn)機(jī)。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于系統(tǒng)芯片材料試 驗(yàn)機(jī)。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
一種基于系統(tǒng)芯片材料試驗(yàn)機(jī)，包括最小系統(tǒng)部分，位移、力值數(shù)據(jù)采 集部分，變頻器控制部分，下位機(jī)人機(jī)界面部分和上位機(jī)人機(jī)界面部分；最 小系統(tǒng)部分中的系統(tǒng)芯片通過數(shù)據(jù)和控制總線與位移、力值數(shù)據(jù)采集部分中 的CPLD位置數(shù)據(jù)采集模塊相連；最小系統(tǒng)部分中的系統(tǒng)芯片通過I/O 口和DA 端口與變頻器控制部分中的控制器相連；最小系統(tǒng)部分中的系統(tǒng)芯片通過IIC 總線與下位機(jī)人機(jī)界面部分中的鍵盤模塊相連，通過串口與下位機(jī)人機(jī)界面 部分中的微型打印機(jī)相連，通過數(shù)據(jù)和控制總線與下位機(jī)人機(jī)界面部分中的 LCD液晶模塊相連；最小系統(tǒng)部分中的系統(tǒng)芯片通過串口數(shù)據(jù)線與通信模塊相
連，通信模塊通過串口數(shù)據(jù)線與上位機(jī)人機(jī)界面部分中的PC機(jī)相連；
所述的最小系統(tǒng)部分，包括電源模塊，最小系統(tǒng)模塊和實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，
電源模塊通過一般物理連接到系統(tǒng)中，給系統(tǒng)供電；最小系統(tǒng)模塊由系統(tǒng)芯 片以及其外圍電路組成；實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊通過模擬的SPI總線連接到系統(tǒng)芯片 上，為系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘；
所述的位移、力值數(shù)據(jù)采集部分，包括16位AD模塊，光電編碼器采集 模塊，CPLD位置數(shù)據(jù)采集模塊，其中，位移信號(hào)通過光電編碼器采集模塊采 集并發(fā)送，由CPLD模塊進(jìn)行接收并采集，CPLD通過數(shù)據(jù)和控制總線與系統(tǒng)芯 片連接，通過總線將位移信號(hào)發(fā)送給系統(tǒng)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，完成位移信號(hào) 的采集；力傳感器信號(hào)，由力傳感器采集產(chǎn)生電壓信號(hào)，經(jīng)過放大電路放大 后通過普通連接到系統(tǒng)芯片的16位AD模塊，完成16位AD電壓轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)傳感器信號(hào)的采集；
所述的變頻器控制部分，包括12位DA模塊，變頻控制器，控制信號(hào)端， 其中，變頻器控制信號(hào)分為數(shù)字信號(hào)控制和模擬信號(hào)控制，數(shù)字控制信號(hào)由 控制端信號(hào)通過普通的I/O 口產(chǎn)生，通過控制端的高低電平來實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)正 轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)以及停止等狀態(tài)的控制；模擬控制信號(hào)由12位DA模塊直接通過系 統(tǒng)芯片產(chǎn)生，通過調(diào)節(jié)模擬信號(hào)的大小來實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制；
所述的下位機(jī)人機(jī)界面部分，包括鍵盤模塊，微型打印機(jī)模塊和LCD液 晶模塊，其中，鍵盤模塊通過IIC總線連接到系統(tǒng)芯片上，通過IIC總線讀 取鍵盤模塊中的芯片上的鍵值寄存器完成鍵盤功能；微型打印機(jī)通過串口連 接到系統(tǒng)芯片上，通過串口通信實(shí)現(xiàn)打印報(bào)表；LCD液晶模塊通過數(shù)據(jù)和控制 總線形式連接到系統(tǒng)芯片上；
所述的上位機(jī)人機(jī)界面部分，包括PC機(jī)，打印機(jī)以及Labview人機(jī)界面， 上位機(jī)人機(jī)界面通過通信模塊與系統(tǒng)芯片連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞。
本發(fā)明一種基于系統(tǒng)芯片材料試驗(yàn)機(jī)的積極效果是
(1) 本發(fā)明的控制對(duì)象為交流變頻電機(jī)，由于變頻電機(jī)在精度上有一定 的局限性，以及其對(duì)控制器電磁干擾，所以對(duì)控制方式，干擾問題，反饋控 制等提出了新的要求，而交流變頻電機(jī)價(jià)格低，在工業(yè)領(lǐng)域有很大的應(yīng)用空 間；
(2) 本發(fā)明成本低， 一是體現(xiàn)在交流變頻電機(jī)的價(jià)格低；二是在于使用 MCU上自帶的16位AD，采用過采樣技術(shù)，能達(dá)到20位的效果；三在于使用 MCU自帶的12位DA，采用隔離控制電機(jī)，三是MCU選用Cygnal的C8051F020 芯片，降低控制器的成本；
(3 )本發(fā)明采用了一系列的隔離措施來防止交流變頻電機(jī)對(duì)控制器的電磁干擾，采用光電隔離來隔離控制端信號(hào)，采用電壓跟隨器的高阻抗輸入和 低阻抗輸出來隔離DA控制信號(hào)；
(4) 本發(fā)明采用2個(gè)人機(jī)界面， 一是由240x128的液晶組成的人機(jī)友好 界面，二是用Labview軟件自開發(fā)的友好人機(jī)界面；并且能完成兩個(gè)控制界 面的無縫卻換；
(5) 本發(fā)明采用CPLD進(jìn)行三路光電編碼器進(jìn)行位置信號(hào)的采集；具有 采樣頻率高，精度高的特點(diǎn)。


圖1本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖來對(duì)本發(fā)明一種基于系統(tǒng)芯片材料試驗(yàn)機(jī)做進(jìn)一步的說明。
請(qǐng)參見附圖1， 一種基于系統(tǒng)芯片材料試驗(yàn)機(jī)，包括最小系統(tǒng)部分，位移、 力值數(shù)據(jù)采集部分，變頻器控制部分，下位機(jī)人機(jī)界面部分和上位機(jī)人機(jī)界 面部分；最小系統(tǒng)部分中的系統(tǒng)芯片通過數(shù)據(jù)和控制總線與位移、力值數(shù)據(jù) 采集部分中的CPLD位置數(shù)據(jù)采集模塊相連；最小系統(tǒng)部分中的系統(tǒng)芯片通過 I/O 口和DA端口與變頻器控制部分中的控制器相連；最小系統(tǒng)部分中的系統(tǒng) 芯片通過IIC總線與下位機(jī)人機(jī)界面部分中的鍵盤模塊相連，通過串口與下 位機(jī)人機(jī)界面部分中的微型打印機(jī)相連，通過數(shù)據(jù)和控制總線與下位機(jī)人機(jī) 界面部分中的LCD液晶模塊相連；最小系統(tǒng)部分中的系統(tǒng)芯片通過串口數(shù)據(jù)線與通信模塊相連，通信模塊通過串口數(shù)據(jù)線與上位機(jī)人機(jī)界面部分中的PC 機(jī)相連；
所述的最小系統(tǒng)部分，包括電源模塊，最小系統(tǒng)模塊和實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊， 電源模塊通過一般物理連接到系統(tǒng)中，給系統(tǒng)供電；最小系統(tǒng)模塊由系統(tǒng)芯 片以及其外圍電路組成；實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊通過模擬的SPI總線連接到系統(tǒng)芯片 上，為系統(tǒng)提供實(shí)時(shí)時(shí)鐘；
其中，電源模塊由220v交流引進(jìn)，通過變壓器轉(zhuǎn)換出三路獨(dú)立的電源。 三路電源分別整流濾波后然后再穩(wěn)壓成需要的電壓，最后三路電源在試驗(yàn)機(jī) 的機(jī)殼上供地；這樣做的目的是將數(shù)字供電和模擬供電分開，以提高系統(tǒng)的 穩(wěn)定性，同時(shí)也可以減少電源對(duì)A/D和D/A轉(zhuǎn)換的干擾，提高轉(zhuǎn)換精度；結(jié) 果證明效果很好；實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊該模塊用于系統(tǒng)時(shí)鐘的計(jì)時(shí)采用模擬SPI 總線與系統(tǒng)芯片通信；本系統(tǒng)選用DS1302時(shí)鐘芯片來完成該功能；系統(tǒng)時(shí)鐘 計(jì)時(shí)要求系統(tǒng)斷電后任然能夠進(jìn)行計(jì)時(shí)，本系統(tǒng)才用可充電的鑷電池來實(shí)現(xiàn); 最小系統(tǒng)模塊是組成控制器的基礎(chǔ)，最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有著 很大的影響；最小系統(tǒng)模塊包括電源模塊，復(fù)位模塊以及時(shí)鐘模塊。其中時(shí) 鐘模塊的PCB布線要特別注意；因?yàn)楸鞠到y(tǒng)的工作頻率非常高，很容易產(chǎn)生 干擾；所以對(duì)時(shí)鐘模塊進(jìn)行PCB布線的時(shí)候盡量要減少模塊布線所包括的面 積； 、
所述的位移、力值數(shù)據(jù)采集部分，包括AD模塊，光電編碼器采集模塊， CPLD位置數(shù)據(jù)采集模塊，其中，位移信號(hào)通過光電編碼器采集模塊采集并發(fā) 送，由CPLD模塊進(jìn)行接收并采集，CPLD通過數(shù)據(jù)和控制總線與系統(tǒng)芯片連接， 通過總線將位移信號(hào)發(fā)送給系統(tǒng)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，完成位移信號(hào)的采集； 力傳感器信號(hào)，由力傳感器采集產(chǎn)生電壓信號(hào)，經(jīng)過放大電路放大后通過普通連接到系統(tǒng)芯片的AD模塊，完成16位AD電壓轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)傳感器信號(hào)的采集;
其中，AD模塊，采集力信號(hào)用到的是S型壓力傳感器；S型壓力傳感器 主要由彈性體、電阻應(yīng)變片、電纜線等組成，內(nèi)部線路采用惠更斯電橋；具 體為Transcell Technology公司的S型Bss系列稱重傳感器此傳感器具有較 高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，抗振、抗沖擊、穩(wěn)定性好，由于利用了剪切原理的優(yōu)越性及 彈性體采用工字梁，使得力點(diǎn)位置變化對(duì)傳感器輸出信號(hào)的影響小，從而保 證了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量精度，同時(shí)大大提高了縱向和橫向的抗彎強(qiáng)度且保證了 過載和抗橫向測(cè)力性能；該傳感器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、安裝維修方便，適用 于各種設(shè)備的安裝；CPLD位移數(shù)據(jù)采集模塊本系統(tǒng)對(duì)位移采集的精度和實(shí) 時(shí)行要求較搞；針對(duì)這個(gè)特點(diǎn)，本系統(tǒng)才用CPLD來實(shí)現(xiàn)位移型號(hào)的采集；CPLD 具有精度高，實(shí)時(shí)性好的特點(diǎn)；系統(tǒng)芯片通過模擬總線來讀取CPLD的24位 位移信號(hào)，并且可以實(shí)現(xiàn)正反向加減計(jì)數(shù)；實(shí)踐證明這樣能實(shí)現(xiàn)高精度和實(shí) 時(shí)的位移信號(hào)采集；光電編碼器模塊該模塊完成位移的采集，其精度要求 較高；本系統(tǒng)采用1000p/r的光電編碼器，其精度能夠滿足系統(tǒng)的精度要求; 編碼器用9v供電，有A， B， Z三路脈沖信號(hào)輸出，可以實(shí)現(xiàn)正反的位移計(jì)數(shù);
所述的變頻器控制部分，包括12位DA模塊，變頻控制器，控制信號(hào)端， 其中，變頻器控制信號(hào)分為數(shù)字信號(hào)控制和模擬信號(hào)控制，數(shù)字控制信號(hào)由 控制端信號(hào)通過普通的I/O 口產(chǎn)生，通過控制端的高低電平來實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)正 轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)以及停止等狀態(tài)的控制；模擬控制信號(hào)由12位DA模塊直接通過系 統(tǒng)芯片產(chǎn)生，通過調(diào)節(jié)模擬信號(hào)的大小來實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制；
其中，所述的12位DA模塊，采用低噪聲高精度運(yùn)算放大器；設(shè)定變頻 器的輸入電壓為0—10V， DA輸出為0—2.4V，所以需要一個(gè)電壓放大器進(jìn)行 電壓放大；低噪聲高精度運(yùn)算放大器0P07高精度運(yùn)算放大器具有極低的輸入失調(diào)電壓，極低的失調(diào)電壓溫漂，非常低的輸入噪聲電壓幅度及長(zhǎng)期穩(wěn)定等
特點(diǎn)；可廣泛應(yīng)用于穩(wěn)定積分、精密絕對(duì)值電路、比較器及微弱信號(hào)的精確 放大；變頻器控制器，采用海利普變頻器HOLIP-C+，由DA來控制變頻器的頻 率，進(jìn)而控制變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速；變頻控制器；本系統(tǒng)選用臺(tái)安公司地EV300 變頻控制器。
所述的下位機(jī)人機(jī)界面部分，包括鍵盤模塊，微型打印機(jī)模塊和LCD液
晶模塊，其中，鍵盤模塊通過nc總線連接到系統(tǒng)芯片上，通過IIC總線讀
取鍵盤模塊芯片上的鍵值寄存器完成鍵盤功能；微型打印機(jī)通過串口連接到 系統(tǒng)芯片上，通過串口通信實(shí)現(xiàn)打印報(bào)表；LCD液晶模塊通過數(shù)據(jù)和控制總線 形式連接到系統(tǒng)芯片上；
其中，鍵盤模塊選自ZLG7290，所述的ZLG7290可采樣64個(gè)按鍵或傳 感器可檢測(cè)每個(gè)按鍵的連擊次數(shù)，采用ZLG7290來進(jìn)行按鍵掃描，并將掃描 結(jié)果通過I2C總線，傳給單片機(jī)(只需3個(gè)引腳)可節(jié)約端口，并保證采集 的可靠性；ZLG7290基本功能如下鍵盤去抖動(dòng)處理，雙鍵互鎖處理，連擊鍵 處理，功能鍵處理；所述的鍵盤去抖動(dòng)處理是指當(dāng)鍵被按下和放開時(shí)可能會(huì) 出現(xiàn)電平狀態(tài)反復(fù)變化稱作鍵盤抖動(dòng)若不作處理會(huì)引起按鍵盤命令錯(cuò)誤所以 要進(jìn)行去抖動(dòng)處理以讀取穩(wěn)定的鍵盤狀態(tài)為準(zhǔn)；所述的雙鍵互鎖處理是指當(dāng) 有兩個(gè)以上按鍵被同時(shí)按下時(shí)ZLG7290只采樣優(yōu)先級(jí)高的按鍵優(yōu)先順序?yàn)?(S1〉S2〉…〉S64，如同時(shí)按下S2和S18時(shí)采樣到S2);所述的連擊鍵處理是 指連擊次數(shù)計(jì)數(shù)器(R印eatCnt)可區(qū)別出單擊(某些功能不允許連擊如開關(guān)) 或連擊；判斷連擊次數(shù)，可以檢測(cè)被按時(shí)間以防止某些功能誤操作；所述的 功能鍵處理是指功能鍵能實(shí)現(xiàn)2個(gè)以上按鍵同時(shí)按下來擴(kuò)展按鍵數(shù)目或?qū)崿F(xiàn) 特殊功能如PC機(jī)上的"Shift、 Ctrl、 Alt"鍵典型應(yīng)用；LED液晶模塊為內(nèi)置T6963C控制器型的240X128液晶，所述的內(nèi)置 T6963C控制器型的液晶顯示模塊的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng)是由液晶顯示控制器T6963C 及其周邊電路，行驅(qū)動(dòng)器組，列驅(qū)動(dòng)器組以及液晶驅(qū)動(dòng)偏壓電路組成；T6963C 最大特點(diǎn)是具有獨(dú)特的硬件初始值設(shè)置功能，顯示驅(qū)動(dòng)所需的參數(shù)如占空比 系數(shù)、驅(qū)動(dòng)傳輸?shù)淖止?jié)數(shù)/行及字符的字體選擇等均有引腳電平設(shè)置，這樣 T6963C的初始化在上電時(shí)就基本設(shè)置完成，軟件操作就可以集中于顯示畫面 的設(shè)計(jì)上； ，
微型打印機(jī)模塊系統(tǒng)需要打印測(cè)試報(bào)表，本系統(tǒng)選用煒煌漢字微型打 印機(jī)；為了節(jié)省系統(tǒng)芯片0/I資源，采用串口通信模式；通過程序編寫微型 打印機(jī)驅(qū)動(dòng)，來實(shí)現(xiàn)報(bào)表的打印。
所述的上位機(jī)人機(jī)界面部分，包括PC機(jī)，打印機(jī)以及Labview人機(jī)界面， 上位機(jī)人機(jī)界面通過RS232通信與系統(tǒng)芯片連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳遞。
通信模塊為了方便的完成與PC機(jī)之間的通信，本系統(tǒng)采用RS232串 行通信；通過個(gè)MAX232進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換后與PC機(jī)通信。
通過系統(tǒng)中各個(gè)部分之間的協(xié)調(diào)工作實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的反饋控制。假定通過 最小系統(tǒng)部分或下位機(jī)人機(jī)界面部分人機(jī)界面設(shè)定一個(gè)工作速度(速度1)。 通過變頻器控制部分啟動(dòng)電機(jī)，但是實(shí)際的工作速度(速度2)與設(shè)定的速度 有一定的誤差(變頻電機(jī)有轉(zhuǎn)差率以及控制信號(hào)本身的誤差)。啟動(dòng)電機(jī)后通 過位移、力值數(shù)據(jù)采集部分采集位移信號(hào)以及實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊提取時(shí)間，系統(tǒng) 芯片由位移和時(shí)間兩變量計(jì)算出速度2，然后系統(tǒng)芯片將速度1和速度2進(jìn)行 比較。根據(jù)比較的結(jié)果，系統(tǒng)芯片將再次通過變頻器控制部分產(chǎn)生控制信號(hào)， 將速度2控制在速度1附近，從而實(shí)現(xiàn)速度的反饋控制。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普 通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾， 這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1. 一種基于系統(tǒng)芯片材料試驗(yàn)機(jī)，包括最小系統(tǒng)部分，位移、力值數(shù)據(jù)采集部分，變頻器控制部分，下位機(jī)人機(jī)界面部分和上位機(jī)人機(jī)界面部分；其特征在于，最小系統(tǒng)部分中的系統(tǒng)芯片通過數(shù)據(jù)和控制總線與位移、力值數(shù)據(jù)采集部分中的CPLD位置數(shù)據(jù)采集模塊相連；最小系統(tǒng)部分中的系統(tǒng)芯片通過I/O口和DA端口與變頻器控制部分中的控制器相連；最小系統(tǒng)部分中的系統(tǒng)芯片通過IIC總線與下位機(jī)人機(jī)界面部分中的鍵盤模塊相連，通過串口與下位機(jī)人機(jī)界面部分中的微型打印機(jī)相連，通過數(shù)據(jù)和控制總線與下位機(jī)人機(jī)界面部分中的LCD液晶模塊相連；最小系統(tǒng)部分中的系統(tǒng)芯片通過串口數(shù)據(jù)線與通信模塊相連，通信模塊通過串口數(shù)據(jù)線與上位機(jī)人機(jī)界面部分中的PC機(jī)相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于系統(tǒng)芯片材料試驗(yàn)機(jī)，其特征在于， 所述的最小系統(tǒng)部分，包括電源模塊，最小系統(tǒng)模塊和實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊，電源 模塊通過物理連接到最小系統(tǒng)模塊的系統(tǒng)芯片中；最小系統(tǒng)模塊由系統(tǒng)芯片 以及其外圍電路組成；實(shí)時(shí)時(shí)鐘模塊通過模擬的SPI總線連接到最小系統(tǒng)模 塊的系統(tǒng)芯片上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于系統(tǒng)芯片材料試驗(yàn)機(jī)，其特征在于， 所述的位移、力值數(shù)據(jù)采集部分，包括16位AD模塊，光電編碼器采集模塊， CPLD位置數(shù)據(jù)采集模塊，其中，位移信號(hào)通過光電編碼器采集模塊采集并發(fā) 送，由CPLD模塊進(jìn)行接收并采集，CPLD通過數(shù)據(jù)和控制總線與系統(tǒng)芯片連接， 通過總線將位移信號(hào)發(fā)送給系統(tǒng)芯片進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，完成位移信號(hào)的采集； 力傳感器信號(hào)，由力傳感器采集產(chǎn)生電壓信號(hào)，經(jīng)過放大電路放大后通過普 通連接到系統(tǒng)芯片的16位AD模塊，完成16位AD電壓轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)傳感器信號(hào) 的采集。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于系統(tǒng)芯片材料試驗(yàn)機(jī)，其特征在于， 所述的變頻器控制部分，包括12位DA模塊，變頻控制器，控制信號(hào)端，其中，數(shù)字控制信號(hào)由控制端信號(hào)通過普通的i/o口產(chǎn)生，通過控制端的高低電平來實(shí)現(xiàn)對(duì)電機(jī)正轉(zhuǎn)，反轉(zhuǎn)以及停止的控制；模擬控制信號(hào)由12位DA模 塊直接通過系統(tǒng)芯片產(chǎn)生，通過調(diào)節(jié)模擬信號(hào)的大小來實(shí)現(xiàn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的控制。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于系統(tǒng)芯片材料試驗(yàn)機(jī)，其特征在于， 所述的下位機(jī)人機(jī)界面部分，包括鍵盤模塊，微型打印機(jī)模塊和LCD液晶模 塊，其中，鍵盤模塊通過IIC總線連接到系統(tǒng)芯片上，通過IIC總線讀取鍵 盤模塊中的芯片上的鍵值寄存器完成鍵盤功能；微型打印機(jī)通過串口連接到 系統(tǒng)芯片上，通過串口通信實(shí)現(xiàn)打印報(bào)表；LCD液晶模塊通過數(shù)據(jù)和控制總線 形式連接到系統(tǒng)芯片上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于系統(tǒng)芯片材料試驗(yàn)機(jī)，其特征在于， 所述的上位機(jī)人機(jī)界面部分，包括PC機(jī)，打印機(jī)以及Labview人機(jī)界面，上 位機(jī)人機(jī)界面通過通信模塊與系統(tǒng)芯片連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于系統(tǒng)芯片材料試驗(yàn)機(jī)，包括位移、力值數(shù)據(jù)采集部分，變頻器控制部分，最小系統(tǒng)部分，下位機(jī)人機(jī)界面部分和上位機(jī)人機(jī)界面部分；位移、力值數(shù)據(jù)采集部分中的CPLD位置數(shù)據(jù)采集模塊通過數(shù)據(jù)和控制總線與最小系統(tǒng)部分中的系統(tǒng)芯片相連；變頻器控制部分中的變頻控制通過普通的I/O口和DA端口與最小系統(tǒng)部分中的系統(tǒng)芯片相連；最小系統(tǒng)部分中的系統(tǒng)芯片通過IIC總線與下位機(jī)人機(jī)界面部分中的鍵盤模塊相連，通過串口與下位機(jī)人機(jī)界面部分中的微型打印機(jī)相連，通過數(shù)據(jù)和控制總線與下位機(jī)人機(jī)界面部分中的LCD液晶模塊相連。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)成本低，應(yīng)用廣泛，友好人機(jī)界面，以及頻率高，精度高的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01N3/00GK101441153SQ20081020756
公開日2009年5月27日 申請(qǐng)日期2008年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月23日
發(fā)明者唐斌紅, 徐水元, 易建軍, 趙少華, 陳昌明 申請(qǐng)人:華東理工大學(xué)