基于單片機的電子膨脹閥試驗機的軟硬件設(shè)計

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

DPF系列電子膨脹閥由主閥和定子線圈組成，電子膨脹閥的驅(qū)動部件是一個脈沖步進(jìn)電機。電子膨脹閥的執(zhí)行機構(gòu)有多種形式，但專門用于測試膨脹閥性能的試驗機卻并不多見。因此，開發(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(shù)就變得很有意義，如通過閥的循環(huán)開閉來測試閥的壽命、通過閥的開度來進(jìn)行流量系數(shù)、流量與閥的開度實驗等。

1系統(tǒng)硬件設(shè)計

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

整個系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計。系統(tǒng)硬件電路主要由單片機、鍵盤、顯示、A/D采樣電路、步進(jìn)電機驅(qū)動電路等部分組成。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(jié)的RAM。因試驗機對常用的參數(shù)要進(jìn)行保護(hù)，所以，單片機外接了一個EEPROM。為了減少數(shù)字電路對模擬驅(qū)動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(dá)到0.1％，本系統(tǒng)中采用了內(nèi)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(zhǔn)確控制數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換及傳送，利用軟件和通過一個I/O口發(fā)控制脈沖。在本系統(tǒng)中，MAX186 和單片機的接口有四根線：轉(zhuǎn)換信號線(ADCS)、時鐘線(CLOCK)、數(shù)據(jù)輸入線(MISO)、數(shù)據(jù)輸出線(MOSI)。軟件利用單片機的P1.6和 P1.7口模擬ADCS和CLOCK時序，通過P1.4口輸出相應(yīng)的控制字到MAX186，從P1.5得到12bit的電壓采樣數(shù)據(jù)，并存入相應(yīng)的數(shù)據(jù)存儲區(qū)。由于步進(jìn)電機的驅(qū)動電壓一般為12V，而MAX186的最大測量值為4.096V，因此，輸入的電壓還要經(jīng)過降壓處理；為了提高帶負(fù)載能力，中間還加入了電壓跟隨器。