基于PC机的扭转试验机控制系统设计

摘要

扭转试验机是对金属、非金属材料进行扭转，测试金属、非金属等材料构件的扭转性能，对材料的研制、选材、安全设计起着非常重要的作用，因此扭转试验机测量结果的真实性、准确性是保证材料构件安全生产、使用的必备前提。
　　 本试验机控制系统主要用于测定材料或构件在承受扭矩时的机械性能，利用微机进行数据处理，具备自动测量，自动控制，自动给出试验结果和试验报告的功能。整机运用材料力学的相关理论测定材料或构件的扭转机械性能。
　　 整个扭转试验机系统由机械部分和电气测量控制部分组成。本课题主要负责电气测量控制部分的研发和设计。主要包括上位机和下位机两个部分，其中下位机部分可以脱离上位机部分(计算机)独立工作，进行简单的试验，能够测量扭矩、扭角和扭转速度，同时能够在液晶显示器上显示所要求显示的数据信息；加挂上位机部分，并使用专用控制软件后，除具备以上功能外，还可以实现绘制、处理、打印图形及输出试验报告等多种功能。
　　 本系统的工作过程，上位机软件通过良好的人机交互界面让用户输入试验测量的基本参数，如试样直径、管形试样的管壁厚度等，然后通过串口向单片机控制系统发起开始测量的指令，同时准备接受下位机送来的数据结果。下位机系统接收到启动命令后开始控制电机对被测材料施加扭力，各传感器部分将采集的数据送给单片机，由单片机进行数据打包后一并通过串口向上位机发送。
　　 本课题的主要研究内容有以下几个方面：
　　 收集材料，了解材料力学的相关理论及扭转试验的知识；设计整个控制系统的方案，开发电子扭角计的VHDL实现以及其他传感器的电路设计；学习控制算法，选择模糊PI算法作为电机的调速控制算法，利用Matlab进行仿真；学习电机控制和驱动知识；利用VC++对上位机系统进行编程；对数据库管理和串口通信的设计。

目录

文摘

英文文摘

声明

1引言

1.1课题研究的背景和意义

1.2课题研究的现状

1.3本课题的主要内容

1.4本章小结

第二章系统总体方案设计

2.1系统总体结构

2.2主要技术参数

2.3检测数据处理

2.4本章小结

第三章系统硬件部分设计与实现

3.1 AT89C51RC介绍

3.2各检测电路的设计

3.3电源电路的设计

3.4键盘和显示电路的设计

3.5 A/D电路的设计

3.6串口通讯电路的设计

3.7电机控制电路设计

3.8电机的控制算法及仿真

3.9系统精度与误差

3.10本章小结

第四章系统软件部分设计与实现

4.1软件基本功能

4.2 C++和VC介绍

4.3数据库设计

4.4程序模块设计

4.5本章小结

结论

参考文献

致谢

附录