基于單片機的電子膨脹閥試驗機的軟硬件設計

電子膨脹閥是用電子電路控制的膨脹閥，它是變頻空調制冷設備中的關(guān)鍵部件。由于電子膨脹閥能夠根據CPU的指令，迅速調節閥的開(kāi)啟度，快速控制制冷劑的流量，減小房間室內的溫差，因而既能夠增強空調的舒適程度，又可最大限度的節能。

DPF系列電子膨脹閥由主閥和定子線(xiàn)圈組成，電子膨脹閥的驅動(dòng)部件是一個(gè)脈沖步進(jìn)電機。電子膨脹閥的執行機構有多種形式，但專(zhuān)門(mén)用于測試膨脹閥性能的試驗機卻并不多見(jiàn)。因此，開(kāi)發(fā)出一種合適的試驗機，以測試DPF系列電子膨脹閥的一些重要性能及參數就變得很有意義，如通過(guò)閥的循環(huán)開(kāi)閉來(lái)測試閥的壽命、通過(guò)閥的開(kāi)度來(lái)進(jìn)行流量系數、流量與閥的開(kāi)度實(shí)驗等。

1系統硬件設計

DPF電子膨脹閥試驗機主要由鍵盤(pán)操作來(lái)控制。系統主要功能鍵分為兩大類(lèi)：設置顯示鍵和控制鍵。設置顯示鍵主要設置及顯示試驗機參數，控制鍵主要用來(lái)控制閥的各種性能測試試驗。

整個(gè)系統采用模塊化設計。系統硬件電路主要由單片機、鍵盤(pán)、顯示、A/D采樣電路、步進(jìn)電機驅動(dòng)電路等部分組成。其硬件電路框圖如圖1所示。

由于程序比較大、中間變量比較多，我們采用了ATMEL公司的AT89C52的單片機。它具有8KB的flash程序存儲空間、256字節的RAM。因試驗機對常用的參數要進(jìn)行保護，所以，單片機外接了一個(gè)EEPROM。為了減少數字電路對模擬驅動(dòng)電路和采樣電路的影響，在它們中間加光耦進(jìn)行隔離。

為了使采樣電壓的精度達到0.1％，本系統中采用了內部帶有采樣保持器、十二位串行輸出的A/D采集芯片MAX186。為了準確控制數據的轉換及傳送，利用軟件和通過(guò)一個(gè)I/O口發(fā)控制脈沖。在本系統中，MAX186 和單片機的接口有四根線(xiàn)：轉換信號線(xiàn)(ADCS)、時(shí)鐘線(xiàn)(CLOCK)、數據輸入線(xiàn)(MISO)、數據輸出線(xiàn)(MOSI)。軟件利用單片機的P1.6和 P1.7口模擬ADCS和CLOCK時(shí)序，通過(guò)P1.4口輸出相應的控制字到MAX186，從P1.5得到12bit的電壓采樣數據，并存入相應的數據存儲區。由于步進(jìn)電機的驅動(dòng)電壓一般為12V，而MAX186的最大測量值為4.096V，因此，輸入的電壓還要經(jīng)過(guò)降壓處理；為了提高帶負載能力，中間還加入了電壓跟隨器。