QCS003液压实验台的单片机控制教学实验

　　TSC-51/196单片机实验开发系统是由清华大学计算机工厂研制的,该装置重点面向单片机教学,同时也兼顾了科研开发的需要。

　　QCS003液压实验台是液压传动课程的教学实验设备,主要用于定量叶片泵工作特性实验、先导式溢流阀性能实验及节流调速回路性能实验。

　　本文介绍了QCS003液压实验台的单片机控制实验的设计。该实验属设计性实验,用现有的TSC-51/196单片机实验开发系统对QCS003液压实验台进行控制,让学生通过实验获得“机—电—液”控制的直观感受。

　　1　QCS003试验台

　　图1所示为QCS003液压教学实验台的液压系统原理。系统采用定量叶片液压泵1、8供油,系统的执行元件为工作液压缸17和加载液压缸18。三位四通换向阀3和12用于控制油缸运动方向,二位三通电磁换向阀11和16用于支油路的通断,二位二通电磁换向阀15用于溢流电磁阀14的先导油路的通断控制。系统采用节流阀5、6、7、10和单向调速阀4进行手动调速。其他元件包括:2和9为溢流阀,13为压力传感器,19为转速表,20为流量表;21和22为吸油过滤器,23为温度表。该系统包括的基本液压回路有进口节流调速回路、出口节流调速回路、旁路节流调速回路等。

　　由图1可知,在QCS003实验台中有两个电机和五个电磁换向阀可供TSC-51/196单片机实验系统进行控制,均为开关量。

　　2　单片机实验开发系统及接口电路

　　TSC51/196单片机实验开发系统集实验和开发于一体,采用模块式结构设计。系统包括单片机开发时常用的芯片单元,学生只要连接几根线就可以对某些芯片的内部结构功能进行分析、研究和验证。同时它还具有仿真功能,可以仿真调试51或者196型的单片机程序。硬件包括8031/80196微处理器、片外程序存储器、数据存储器、键盘、LED显示器、发光二极管组、开关组、8255并口扩展器和A/D和D/A转换等器件。通过串口下载线,结合软件可以下载程序到单片机中,然后单步或者连续运行程序。

　　QCS003液压实验台上的电磁阀使用的是AC220V电磁铁,而TSC51/196单片机实验台上只有一路继电器输出,因此要完成对实验台的控制,必须要自己制作接口电路。在实验中我们采用的接口电路如图2所示。

　　当单片机的P3.6引脚输出低电平时,三极管T5饱和导通,VCC电源+5V加到继电器线圈两端,继电器J1A吸合。同时状态指示的发光二极管LED9也点亮,继电器的常开触点闭合。当单片机的P3.6引脚输出高电平时,三极管T5截止,发光二极管也熄灭,继电器的触点断开。线圈产生的感应电动势则可以通过二极管D1释放,从而保护了三极管免被击穿。