基于单片机的电子膨胀阀试验机的软硬件设计

电子膨胀阀是用电子电路控制的膨胀阀，它是变频空调制冷设备中的关键部件。由于电子膨胀阀能够根据CPU的指令，迅速调节阀的开启度，快速控制制冷剂的流量，减小房间室内的温差，因而既能够增强空调的舒适程度，又可最大限度的节能。

DPF系列电子膨胀阀由主阀和定子线圈组成，电子膨胀阀的驱动部件是一个脉冲步进电机。电子膨胀阀的执行机构有多种形式，但专门用于测试膨胀阀性能的试验机却并不多见。因此，开发出一种合适的试验机，以测试DPF系列电子膨胀阀的一些重要性能及参数就变得很有意义，如通过阀的循环开闭来测试阀的寿命、通过阀的开度来进行流量系数、流量与阀的开度实验等。

1系统硬件设计

DPF电子膨胀阀试验机主要由键盘操作来控制。系统主要功能键分为两大类：设置显示键和控制键。设置显示键主要设置及显示试验机参数，控制键主要用来控制阀的各种性能测试试验。

整个系统采用模块化设计。系统硬件电路主要由单片机、键盘、显示、A/D采样电路、步进电机驱动电路等部分组成。其硬件电路框图如图1所示。

由于程序比较大、中间变量比较多，我们采用了ATMEL公司的AT89C52的单片机。它具有8KB的flash程序存储空间、256字节的RAM。因试验机对常用的参数要进行保护，所以，单片机外接了一个EEPROM。为了减少数字电路对模拟驱动电路和采样电路的影响，在它们中间加光耦进行隔离。

为了使采样电压的精度达到0.1％，本系统中采用了内部带有采样保持器、十二位串行输出的A/D采集芯片MAX186。为了准确控制数据的转换及传送，利用软件和通过一个I/O口发控制脉冲。在本系统中，MAX186 和单片机的接口有四根线：转换信号线(ADCS)、时钟线(CLOCK)、数据输入线(MISO)、数据输出线(MOSI)。软件利用单片机的P1.6和 P1.7口模拟ADCS和CLOCK时序，通过P1.4口输出相应的控制字到MAX186，从P1.5得到12bit的电压采样数据，并存入相应的数据存储区。由于步进电机的驱动电压一般为12V，而MAX186的最大测量值为4.096V，因此，输入的电压还要经过降压处理；为了提高带负载能力，中间还加入了电压跟随器。