基于51單片機控制的連續(xù)式搗固車起撥道補償設計

2．2 起撥道補償控制系統(tǒng)要求
由模擬控制系統(tǒng)可知，起撥道補償控制系統(tǒng)主要包括模擬量輸入輸出、數(shù)字量輸入以及外部中斷信號。模擬量輸入包括7路：即衛(wèi)星小車位置、左前起道量、右前起道量、后擺超高差、作業(yè)點理論正矢、前端偏移、模擬地；模擬量輸出有3路：包括左起道補償值、右起道補償值、撥道補償值；此外有2路數(shù)字量輸入，即左超高信號和衛(wèi)星小車在后位信號。
對于系統(tǒng)的輸入信號范圍，由于其左右起道量的轉換關系為50 mV／mm，故根據(jù)最大起道量可得出其輸入電壓范圍為±7．5 V；而作業(yè)點的理論正矢傳感器轉換關系為25 mV／mm，故其輸入電壓范圍為±3．75 V；衛(wèi)星小車位置可根據(jù)衛(wèi)星小車驅動控制板位移傳感器得出，其輸入電壓范圍為±10 V；此外，其前端偏移量轉換關系為50mV／mm，輸入電壓范圍為±7．5 V。
而對于系統(tǒng)的輸出信號范圍，可根據(jù)補償算法反推，其輸出信號范圍為-3．1387～+1．046 V。

3 起撥道補償系統(tǒng)的硬件設計
3．1 硬件電路結構
根據(jù)系統(tǒng)需求，本文設計的基于單片機的多功能起撥道補償控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結構如圖3所示。該系統(tǒng)以單片機為控制核心，外加模擬量采樣輸入單元A／D、模擬量輸出單元D／A、數(shù)字量輸入單元8255A、I2C通訊單元、串口通訊單元以及其他外圍電路構成。該系統(tǒng)具有可視化操作界面，可將不同車型的作業(yè)參數(shù)通過串口通訊的方式在顯示器上顯示出來，并可通過鍵盤修改作業(yè)參數(shù)，參數(shù)修改值可通過I2C通訊方式保存到一片EEPROM24C08存儲器中，從而可保證前后作業(yè)參數(shù)的一致性。

3．2 電路器件說明
系統(tǒng)的單片機采用的是DALLAS公司生產(chǎn)的DS80C320，該單片機與8051單片機的引腳和指令集均兼容。因其采用CHMOS工藝，因而具有高速度、高密度、低功耗等特點。DS80C320具有256個字節(jié)的內部數(shù)據(jù)存儲單元，其最大尋址能力為64 KB ROM和64 KB RAM，指令周期可由8031的12個機器周期縮短為4個，最高時鐘頻率為33 MHz，故可大大縮短指令周期，滿足系統(tǒng)的高速要求，同時具有雙數(shù)據(jù)指針，可利用雙數(shù)據(jù)
指針進行數(shù)據(jù)的快速移動，這一點在菜單修改和顯示時尤其重要，此外，DS80C320還具有可編程看門狗定時器和斷電預警中斷功能。
系統(tǒng)中的模擬量輸入單元采用BURRBROWN公司的A／D轉換芯片ADS7805和8通道多路選擇開關組成，并通過程序控制來實現(xiàn)對各通道模擬量的采樣與轉換。ADS7805采用先進的CMOS結構，是一個完整的16位A／D轉換器，其輸入電壓范圍為±10 V，可滿足系統(tǒng)輸入電壓范圍的要求，ADS7803的采樣頻率為100 kHz，且轉換精度高(ILSB=0．305 mV)，其最大積分非線性度為±3LSB，可滿足系統(tǒng)精度要求和信號范圍的要求。
模擬量輸出單元采用AD公司的D／A轉換芯片AD7841，該芯片的基準電源為±5 V，具有14位并行數(shù)據(jù)輸入，分辨率為14位，因而分辨率高(1LSB=1．22mV)，并可輸出8路模擬信號，輸出電壓范圍為-10～10 V。