基于A(yíng)RM的鋼鐵材料裂紋電磁無(wú)損檢測電路設計
加入技術(shù)交流群
S3C2440A是近年來(lái)推出的一款基于ARM920T架構的高性能、低功耗的嵌入式Soc處理器。其典型主頻400 MHz，最高可達533 MHz，CPU內部集成SDRAM控制器、LCD控制器、4通道DMA、3通道UART、I2C總線(xiàn)、I2S總線(xiàn)、SD接口、PWM定時(shí)器、觸摸屏接口、8通道10位A/D控制器、camera接口等，非常方便系統開(kāi)發(fā)，因此應用十分廣泛[4]。在本設計中，S3C2440A控制芯片連接A/D轉換器、外接控制鍵盤(pán)、液晶顯示和存儲電路。
3.4.1 A/D轉換電路
A/D轉換器選用TI公司的ADS1110芯片。ADS1110是精密的連續自校準△-∑型A/D轉換器，帶有差分輸入和高達16位的分辨率，提供內置的2.048 V的基準電壓，使用可兼容的I2C串行接口，可以在2.7 V至5.5 V的單電源下工作，ADS1110最高可以每秒采樣240次/s進(jìn)行轉換，片內可編程的增益，放大器PGA提供高達8倍的增益并且允許以高分辨率對較小的信號進(jìn)行測量，使用靈活，可擴展性強。ADS1110在設計中的應用電路如圖4所示。本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/152033.htm
本設計使用了單端輸入的方式，因此在信號輸入前，使用了一個(gè)加法電路保證輸入端電壓IN為正；同時(shí)為了保護ADS1110，防止過(guò)壓和瞬間電流沖擊，在輸入端設計了分壓和限流保護電路。I2C接口的數據端SDA和時(shí)鐘端SCL分別與S3C2440X控制器的M9、U8管腳相接，管腳配置成I2C工作模式。
3.4.2 鍵盤(pán)及其他控制電路
鍵盤(pán)電路的設計采用ZLG7290控制芯片[5],設計為4×4矩陣鍵盤(pán)，通過(guò)I2C總線(xiàn)與S3C2440A控制器進(jìn)行連接，按照I2C總線(xiàn)協(xié)議的要求，信號線(xiàn)SCL和SDA必須分別加上拉電阻，其典型值是10kΩ，鍵盤(pán)控制電路如圖5所示。鍵盤(pán)主要完成設置硬件系統各項功能的參數，包括選擇不同的脈沖電流值、工作模式、基本參數設置等，并且為了適應今后硬件系統功能的擴展，特別預留了F0～F45個(gè)按鍵作為候補功能按鍵使用。響應通過(guò)延時(shí)處理程序，進(jìn)行按鍵的中斷完成，并且在處理程序中判斷按鍵是否彈起，保證每一次按鍵的有效性和準確性，鍵盤(pán)按鍵的延長(cháng)時(shí)間設定為50 ms。
設計的外部存儲器采用2 MB的NorFlash (SST39VF160)、64 MB的NandFlsh (K9F1208)、2片32MB的SDRAM (HY57V56162 0FTP)，其中NorFlash用于存放執行代碼，NandFlsh用于存儲鋼鐵材料數據參數值，SDRAM用于存放運行代碼。
顯示電路由外接液晶屏構成，因為S3C2440A內置了LCD控制器，并且支持STN液晶屏與TFT液晶屏，尺寸從3.5寸到12.1寸，屏幕分辨率可以達到1 024×768像素。為了簡(jiǎn)化電路，充分發(fā)揮ARM的性能，采用3.5寸TFT液晶屏，使用S3C2440A內置了LCD控制器直接進(jìn)行控制。
聲光報警電路由峰鳴器和紅色發(fā)光二極管構成。當檢測到損傷裂紋時(shí)，驅動(dòng)蜂鳴器發(fā)聲，報警的同時(shí)LED燈閃亮。
4 測試實(shí)驗
試驗選用形狀相同的30根鋼管試樣進(jìn)行裂紋分選，采用最小分段二乘法對A/D采樣的數值進(jìn)行算法處理，為達到試驗效果，其中部分鋼管人為造成各種表面裂紋，1號工件為理化檢測的標準工件。試驗表明本設計的電路系統對鋼鐵件表面損傷的檢測非常有效。選取部分鋼件，試驗結果如表1所示，該試驗可以使用多個(gè)性能指標進(jìn)行標樣。為了說(shuō)明儀器檢測數據的差異性，表中的測量值為儀器的直接測量值。
測量顯示數據可以看出，測量值大于標準1號工件值32 200時(shí)表示試樣無(wú)裂紋，當測量值小于標準1號工件值時(shí)表示試樣有裂紋，從而驗證了鋼鐵儀器損傷后應力發(fā)生變化，使得初始磁導率值下降， 實(shí)驗達到了預期的效果。
本系統在電路設計上，以ARM微處理器為中心，充分利用了ARM處理器的豐富資源，簡(jiǎn)化了硬件設計。尤其是在激磁產(chǎn)生和人機接口部分，通過(guò)使用ARM處理器的PWM、I2C以及LCD控制器，使相關(guān)電路大大簡(jiǎn)化，并且易于軟件控制。設計電路簡(jiǎn)單、界面友好、各功能實(shí)現模塊化，具有良好的開(kāi)放性，有利于功能擴展和系統升級。
評論