基于51單片機(jī)控制的連續(xù)式搗固車起撥道補(bǔ)償設(shè)計(jì)

2．2 起撥道補(bǔ)償控制系統(tǒng)要求
由模擬控制系統(tǒng)可知，起撥道補(bǔ)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(hào)。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(diǎn)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(bǔ)償值、右起道補(bǔ)償值、撥道補(bǔ)償值；此外有2路數(shù)字量輸入，即左超高信號(hào)和衛(wèi)星小車在后位信號(hào)。
對(duì)于系統(tǒng)的輸入信號(hào)范圍，由于其左右起道量的轉(zhuǎn)換關(guān)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(diǎn)的理論正矢?jìng)鞲衅鬓D(zhuǎn)換關(guān)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(qū)動(dòng)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(zhuǎn)換關(guān)系為50mV／mm，輸入電壓范圍為±7．5 V。
而對(duì)于系統(tǒng)的輸出信號(hào)范圍，可根據(jù)補(bǔ)償算法反推，其輸出信號(hào)范圍為-3．1387～+1．046 V。

3 起撥道補(bǔ)償系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
3．1 硬件電路結(jié)構(gòu)
根據(jù)系統(tǒng)需求，本文設(shè)計(jì)的基于單片機(jī)的多功能起撥道補(bǔ)償控制系統(tǒng)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。該系統(tǒng)以單片機(jī)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(gòu)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(guò)串口通訊的方式在顯示器上顯示出來(lái)，并可通過(guò)鍵盤修改作業(yè)參數(shù)，參數(shù)修改值可通過(guò)I2C通訊方式保存到一片EEPROM24C08存儲(chǔ)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(shuō)明
系統(tǒng)的單片機(jī)采用的是DALLAS公司生產(chǎn)的DS80C320，該單片機(jī)與8051單片機(jī)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(diǎn)。DS80C320具有256個(gè)字節(jié)的內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)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(gè)機(jī)器周期縮短為4個(gè)，最高時(shí)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(shí)具有雙數(shù)據(jù)指針，可利用雙數(shù)據(jù)
指針進(jìn)行數(shù)據(jù)的快速移動(dòng)，這一點(diǎn)在菜單修改和顯示時(shí)尤其重要，此外，DS80C320還具有可編程看門狗定時(shí)器和斷電預(yù)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(zhuǎn)換芯片ADS7805和8通道多路選擇開(kāi)關(guān)組成，并通過(guò)程序控制來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)各通道模擬量的采樣與轉(zhuǎn)換。ADS7805采用先進(jìn)的CMOS結(jié)構(gòu)，是一個(gè)完整的16位A／D轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(hào)范圍的要求。
模擬量輸出單元采用AD公司的D／A轉(zhuǎn)換芯片AD7841，該芯片的基準(zhǔn)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(hào)，輸出電壓范圍為-10～10 V。