基于at89c52單片機的超聲檢測控制系統(tǒng)

1、第3期(總第148期)2008年6月機械工程與自動化MECHANICALENGINEERING&AUTOMATl0NNo3Jun文章編號：1672—6413(2008)03—015402基于AT89C52單片機的超聲檢測控制系統(tǒng)景楓，張吉堂(中北大學(xué)機械工程與自動化學(xué)院，山西太原030051)摘要：介紹了一種基于AT89C52單片機的超聲自動檢測控制系統(tǒng)及系統(tǒng)的組成、硬件結(jié)構(gòu)和軟件構(gòu)成。從實驗情況來看。該控制系統(tǒng)可靠性好、精度高、自動化

2、程度高可用于多種超聲檢測系統(tǒng)，實現(xiàn)了超聲檢測系統(tǒng)和數(shù)控掃描系統(tǒng)的協(xié)調(diào)工作。關(guān)鍵詞：超聲檢測單片機數(shù)控掃描中圖分類號：TP273tTP3681文獻標(biāo)識碼：A0引言超聲檢測技術(shù)是無損檢測的重要方法之一，由于它的穿透能力強、檢測靈敏度高、對人體和材料無害、成本低等特點，已廣泛應(yīng)用于工業(yè)及高技術(shù)產(chǎn)業(yè)中。用單片機來控制檢測系統(tǒng)，使超聲檢測系統(tǒng)具有高穩(wěn)定性、實時性、低成本、體積小和攜帶方便等優(yōu)點，同時提高了檢測的精度和效率。本文介紹的超聲檢測控制系

3、統(tǒng)主要針對qb20mmq70mm的軸類零件。其最大的特點在于：借助于數(shù)控技術(shù)、現(xiàn)代電子技術(shù)和超聲檢測技術(shù)，研制了一種適合現(xiàn)場使用、性價比高的超聲自動檢測系統(tǒng)，將超聲檢測系統(tǒng)和三軸聯(lián)動的數(shù)控掃描運動系統(tǒng)集成于一體，使用方便，開發(fā)成本低。1超聲檢測控制系統(tǒng)設(shè)計超聲檢測控制系統(tǒng)工作原理為：根據(jù)檢測工件選定最優(yōu)的掃描方式及路徑并編制檢測控制程序(用通用數(shù)控程序)；當(dāng)單片機接收到插補輸出脈沖的觸發(fā)信號時，發(fā)送控制脈沖到控制電路的相應(yīng)端口，通過步進

4、電機驅(qū)動器對步進電機進行驅(qū)動，自動檢測裝置帶動超聲探頭對工件進行掃描；在掃描的同時，超聲探傷儀發(fā)射超聲波，并通過A／D卡對回波信號進行采集，存儲在上位機磁盤里，再利用軟件進行缺陷的自動識別、判傷和顯示LlJ。超聲檢測控制系統(tǒng)見圖1，它包括超聲檢測控制子系統(tǒng)、數(shù)控掃描控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)3部分。11超聲檢測控制子系統(tǒng)超聲檢測控制子系統(tǒng)包括超聲波探傷儀、探測器、單片機控制卡、A／D數(shù)據(jù)采集卡和對檢測信息進行處理及顯示的工控機。超聲波探傷儀激勵

5、探測器發(fā)射和接收超聲波，A／D采集卡把超聲回波信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號存儲在計算機中。12數(shù)控掃描控制系統(tǒng)數(shù)控掃描控制系統(tǒng)主要控制3個聯(lián)動的步進電機，保證超聲探頭與被探傷工件之間的正確定位和超聲探頭對被檢工件進行正常掃描運動。工控機1數(shù)字控制2數(shù)據(jù)處理3數(shù)字判讀4結(jié)果顯示A／D采集卡l檢測控制廣—]I子系統(tǒng)一通信lL—一1系統(tǒng)l廠—一I數(shù)控掃描I控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)L廣——一限位開關(guān)主軸電機超聲波探傷儀圖1超聲檢測控制系統(tǒng)13通信系統(tǒng)通信系統(tǒng)主要

6、完成上位機和下位機之間的數(shù)據(jù)傳送。2系統(tǒng)硬件設(shè)計系統(tǒng)采用美國ATMEL公司生產(chǎn)的AT89C52芯片作為微處理器。它與Intel80C51和80C52系列單片機完全兼容，是一種低功耗、高性能的新型電擦寫8位CMOS單片機[2]。本系統(tǒng)硬件電路主要由探傷儀和采集卡控制電路、以單片機為核心的數(shù)控掃描運動控制電路、接口通信電路3部分組成，見圖2。21探傷儀扣采集卡控制電路在檢測過程中，超聲發(fā)射脈沖和數(shù)據(jù)采集脈沖同頻有延時，且要求頻率、延時等參數(shù)

7、可調(diào)，需要專用控制電路產(chǎn)生。本系統(tǒng)采用以單片機AT89C52為核心，8253定時器、CD4046鎖相環(huán)芯片等外圍器件組成收稿日期。2007—10—25，修回日期：2008一Ol—II作者簡介：景楓(1982一)，男，四川通江人，碩士研究生主要從事機械設(shè)計制造嵌人式系統(tǒng)開發(fā)和應(yīng)用研究熬Ⅲ群超探一一測類叫L一被㈨廣L廣鐨一一萬方數(shù)據(jù)158機械工程與自動化2008年第3期方位角和高度角，消除了天氣因素，可以有效地提高太陽能吸收效率。參考文獻：

8、l主程序開始I跟蹤自動回初始I根據(jù)現(xiàn)時計算太陽位置II系統(tǒng)快速指向太陽位置l《毒多I自動調(diào)整子程序Il主程序結(jié)束I(a)主程序框圖自動調(diào)整子程序黼是否為正，／一一高度角電機按照脈沖量正轉(zhuǎn)高度角電機按照脈沖量反轉(zhuǎn)度角電機停止轉(zhuǎn)i鬻囂)J是否為正，／I!方位角電機按照脈沖量正轉(zhuǎn)方位角電機按照脈沖量反轉(zhuǎn)位角電機停止轉(zhuǎn)i(b)子程序框圖圖3系統(tǒng)的主程序和子程序框圖[1]沈輝。曾祖勤太陽能光伏發(fā)電技術(shù)EM3北京：化學(xué)工業(yè)出版社2004[2]三恒星

9、科技Mcs一51單片機易學(xué)通[M]北京；人民郵電出版社，2006[3]李業(yè)發(fā)，楊廷柱能源工程導(dǎo)論[M]安徽：中國科學(xué)技術(shù)出版社，1999DesignofAutomaticFollowingSystemforSolarCellWANLi—rlli(SchoolofMechanicalEngineering，UniversityofScienceandTechnologyBeijingBeijing100083，China)Abstract

10、：Thispaperintroducedanautomaticfollowingsystemforsolarcell，thecoreofwhichwasthetimingchipandthesinglechipmicrocomputerThesystemcalculatedthealtitudeangleandtheazimuthangle，andusedthesteppermotortodrivethebi—axialmechanic

11、altrackingsystemtoassurethesolarpanelsverticaltOthesolarincidentangletOimprovetheabsorbingefficiencyofthesolarenergyEverydaythesystemcanreturntheinitialsittingaftersolartrackingInthesecondday。itwillcontinuetrackautomatic

12、allytoremovetheaccumulativeerrorUsingthesteppermotorisabletOlettheadjustingofanglemoreexactlyInadditionthesolarpositioniScalculatedbythesolarorbitformulatoeliminatetheeffectofweatherKeywords：solartracking；altitudeangle；a

13、zimuthangle；steppermotor(上接第155頁)33串口通信模塊系統(tǒng)選用定時器TO作為波特率發(fā)生器，選用COMl為通信串口，波特率為9600，無奇偶校驗位，一位起始位，一位停止位。4結(jié)束語本文所介紹的基于AT89C52單片機的超聲自動檢測控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了超聲檢測和掃描運動的協(xié)調(diào)工作，已經(jīng)成功地應(yīng)用到軸類零件超聲自動檢測系統(tǒng)中，完成了系統(tǒng)要求的控制任務(wù)，取得了良好的控制效果。應(yīng)用結(jié)果表明：該方案所組成的系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，

14、實時性好，程序的可擴展性及通用性強，具有一定的研究參考價值及工程應(yīng)用價值。參考文獻：[1]楊辰龍，周曉軍復(fù)雜曲面工件的超聲無損檢測系統(tǒng)研制[J]中國機械工程，2005，16(18)：1622—1625[2]李朝青單片機原理及接口技術(shù)[M]北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2006[3]柳波中小模數(shù)齒輪超聲波檢測自動控制技術(shù)研究[D]太原：中北大學(xué)2005：34—42[43廖高華余紅粒，唐剛基于嵌入式計算機的超聲檢測系統(tǒng)[刀儀表技術(shù)與傳感器，

15、2006(4)：17—18ControlSystemofUltrasonicTestingBasedonAT89C52Single—chipMicrocomputerJINGFeng，ZHANGJi—tang(CollegeofMechanicaIEngineering＆AutomationNorthUniversityofChina，Taiyuan030051，China)Abstract：Thispaperintroducedaco

16、ntrolsystemofultrasonictestingbasedonAT89C52singlechipmicrocomputer，itincludedthehardwarearchitectureandthesoftwareconfigurationofthecontrolsystemTheeontrolsystemandnumericalcontrolscanningsystemworkincoordinationTheresu

17、ltofexperimentshowsthatthecontrolsystemhasthecharacteristicsofhighreliabilityhighprecisionwhichincreasestheautomationleveloftheultrasonictestingsystemKeywords：ultrasonictesting；single—chipmicrocomputerInumericalcontrolsc