健身器电磁阀系统控制设计论文.doc

健身器电磁阀系统控制设计毕业论文 1引言 1.1课题背景与意义 电磁阀是我们所熟知的一种自动化仪表执行器，作为与企业安全生产直接相关的重要工业产品，在众多领域有着不可或缺举足轻重的地位。由于电磁阀结构简单，使用安全，工作可靠，功率微小，成批产品的性能一致性好，在国外已被广泛地应用于汽车、工程机械、农业机械等许多方面。 与传统健身器相比普通的机械性健身器材虽然能直观地显示出运动时的拉力，但若要更加精确地调整掌握运动的力度则多有不足，尤其在对要求甚高的康复器械上更是如此。本文设计的气动健身器材弥补了普通机械健身器材的一些不足，在使用者锻炼时能够精确地得知身体的受力情况，通过给气缸增减压力来调节运动者所需要的拉力，可以更准确地控制运动量而不会对使用者造成身体上的负担[1]。 在本次设计中，涉及到传感器技术，电子测量技术，，以及数字信号处理等的多种学科知识的综合运用。通过本设计，提高本专业各个学科综合知识的实际运用能力，提高实际动手能力，提高自身的科学性、系统性、及全面性的综合设计素质。 电磁阀有着广泛的用途， 本文首先扼要对该课题的任务进行方案论证，包括硬件方案和软件方案的设计；继而介绍基于电磁阀健身器测压系统硬件设计，包括传感器选择，单片机选择，显示电路设计，89c51的硬件及外围电路；然后阐述了电磁阀测压的软件设计，包括数据处理子程序，报警处理程序；最后针对仿真过程中遇到的问题进行具体说明与分析，对本次设计进行系统的总结。具体硬件电路包括89C51的硬件及外围电路。软件设计包括芯片的初始化程序，定时报警子程序和显示子程序。软件采用C语言编程软件设计的思想主要是自顶向下，模块化设计，各个子模块逐一设计[2]。 1.3 电磁阀的发展现状 目前电磁阀制造技术正向着精简化、智能化、通用化和专用化的方向快速发展,同时伴随电磁阀产品应用领域的不断拓宽以及需求数量不断增加,这些都对电磁阀检测技术提出了更高的要求。电磁阀检测系统不仅应成为电磁阀产品开发及产品改造过程中用于检验产品性能和质量的有效手段,而且随着电磁阀新技术的不断发展对其检测系统的性能特性和质量要求也日益严格,这又进而推动了电磁阀检测技术的水平也不断的进步和发展[3]。 在国外由于计算机技术、信息技术和控制技术等发展较快,其计算机辅助检测(CAT)系统发展水平较快,同时,由于本身电磁阀的应用技术水平较高,因而也对测压系统的性能要求也较高。许多国外电磁阀元件制造公司都将电磁阀技术用于对测压元件的研制开发、出厂检验。美国、德国、英国、日本等在电磁阀方面开展的工作都有很多进展,他们采用高效宽频的传感器检测信号,利用目前先进的国外芯片制造技术和嵌入式开发技术,采用实时高效的数据处理系统和丰富计算机测试软件来完成电磁阀控制系统[4]。 据悉，现在我国国内已经出现了可以完全改变传统模拟控制方式的电磁阀，能够完全通过现场总线或是PC来实现远程控制。某些产品可以应用于传统的流量要求较大的生产场合或完全通过数字信号的反馈对压力比例阀控制，达到精确地控制；甚至某些产品设计可以满足客户对于电磁阀岛要求流量高、反应速度迅速、重复性精确等要求。 浙江永久科技实业有限公司的现场总线技术成功应用于工业过程控制，其不可忽略的重要原因是该公司开发了输出阀位信号的电磁阀，它的开关量直接进入远程IO控制箱。模拟信号也在本地通过AD模板转换成数字量，通过现场总线电缆传递至PLC。实现了工作过程的可视化，便于进行监控，发现异常还可以自动报警[5]。 2.系统总体方案设计 2.1设计任务与思路 本计的任务是：以电磁阀为核心，通过单片机对电磁阀进行控制，以实现对气缸内压强的控制，压强超出阈值报警并进行调节。 本系统总体思路如下：将电磁阀安装在气缸进出气口上，活塞动作时安装在气缸外侧的传感器能准确地感知电磁阀开关的数据。当系统供电、程序初始化之后，传感器进入工作状态。器材使用者开始运动带动气缸活塞运动时，传感器电路板开始检测电磁阀的开关数据，并相应地输出方波信号。所有的传感器所采集的数据经过寄存器移位寄存后，一位一位依次输入单片机的 I/O 端口进行分析处理。单片机接收信号后，根据信号的跳变，实时地计算出相应的拉力。当气缸中压强超出承受压力，即单片机接收到传感器收到的信号达到阈值时，对数据进行处理，做出相应动作，对气缸压强进行调节和报警。 2.2 设计方案 最终实现目标：对气缸中压强实时监控，系统能够自动报警并进行调节。 硬件电路设计是基础部分，它包括信号的捕获，放大，整形，单片机的计算处理，单片机外围基本电路的设计，两大主要器件是单片机和电磁阀。系统结构图如图2.2所示。 图2.2 系统结构图 传感器，能感受到被测量的信息，并能将检测感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其