電阻測長法在錨桿質(zhì)量檢測中的應(yīng)用

時間：2008-12-22 05:18:42

關(guān)鍵字：電阻質(zhì)量檢測 BSP 寄存器

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[導(dǎo)讀]本研究課題來源于洛陽邦強機械有限公司的項目合作，主要是針對錨桿質(zhì)量檢測問題。本文主要介紹了電阻測長法在錨桿長度檢測中的應(yīng)用，提出一種新的錨桿長度測量方法，具有方便、快捷、無損等優(yōu)勢，并在實際工程應(yīng)用中得到了充分的驗證。

引言
錨桿支護從最初引進國內(nèi)到現(xiàn)在，已在地下結(jié)構(gòu)工程中得到了廣泛的應(yīng)用；特別是在較軟弱、破碎的巖體中，它具有其他支護方式無可比擬的優(yōu)越性。但錨固屬于隱蔽工程，在施工過程中的管理和監(jiān)督較為困難，錨固系統(tǒng)穩(wěn)定性預(yù)測一旦失誤，往往給工程帶來不可估量的損失，因而需要檢查它是否按設(shè)計預(yù)定的方式起作用。由于錨桿在錨固后嵌入到巖層中，監(jiān)督單位無法對其實際長度進行有效的檢測，所以本文主要針對錨桿長度檢測問題，采用電阻測長法，研究其在錨桿質(zhì)量檢測中的應(yīng)用可行性。

1 檢測原理
本文主要是利用電阻測長法來測量錨桿的長度，通過對嵌入到錨桿中的、繞錨桿長度一周的電阻絲的電阻測量，再把電阻值轉(zhuǎn)換為電阻絲的長度，從而檢測出錨桿的實際長度。與工程設(shè)計要求相對比，達到檢測錨桿長度質(zhì)量的目的。

2 硬件電路
本研究主要通過STC89C51RC單片機控制MAXl33芯片進行電阻的測量以及長度的轉(zhuǎn)換，并將結(jié)果送至L046R4液晶顯示模塊顯示，如圖1所示。

2．1 STC89C51RC單片機
STC89C51RC系列單片機是宏晶科技推出的新一代超強抗干擾、高速、低功耗的單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051單片機，12時鐘／機器周期和6時鐘／機器周期可任意選擇。支持ISP(在系統(tǒng)可編程)／IAP(在應(yīng)用可編程)，無需專用編程器／仿真器，可通過串口(P3．O／P3．1)直接下載用戶程序，8 KB程序3 s即可完成燒寫。
2．2 MAXl33芯片
MAXl33是美國MaXim公司生產(chǎn)的專配的μP數(shù)字萬用表芯片，只需配上4位或8位，即可構(gòu)成智能數(shù)字萬用表、巡檢儀或測試系統(tǒng)。采用多重積分式A／D轉(zhuǎn)換器，A／D轉(zhuǎn)換準(zhǔn)確度為0．025％；時鐘頻率選32 768 Hz時，測量速度達20次／s。最大計數(shù)值通常取測量單極性信號時還可提高到79 999。MAXl33的D0～D3作為4位多路地址／數(shù)據(jù)總線。片內(nèi)包含量程開關(guān)、蜂鳴驅(qū)動器、有源濾波器、電池低電壓檢測器，具有完善的數(shù)字接口，帶BCD碼輸出，基本能實現(xiàn)20多種功能。電阻模式接口電路如圖2所示。

2．3 L046R4
L046R4為4位8字加提示符液晶顯示模塊，3～4線串行接口，可與任何單片機、接口IC接口，如圖3所示。其低功耗特性：顯示狀態(tài)50μA(典型值)，省電模式<1μA，工作電壓為2．7～5．2 V，視角對比度可調(diào)，顯示清晰，穩(wěn)定可靠，使用編程簡單。

3 軟件設(shè)計
    該系統(tǒng)軟件設(shè)計主要包括：初始化L046R4程序、MAXl33寫命令程序、MAXl33數(shù)據(jù)讀出程序、L046R4數(shù)據(jù)顯示程序等模塊。
3．1 L046R4初始化模塊
    模塊上電后，軟件初始化模塊，應(yīng)延時200 ms以上再送命令：
    ①寫入模塊專用初始化命令100 0010 1001定義模塊；
    ②寫入100 0001 1000定義內(nèi)部RC振蕩方式，或100 0001 0100定義外部晶振方式；
    ③寫入100 0000 0001開振蕩器；
    ④寫入100 0000 0011開顯示器。
    以上4步完成后再送入其他命令或顯示數(shù)據(jù)。對于顯示的數(shù)據(jù)正確與否，可選用讀RAM方式進行校驗。為實現(xiàn)低功耗方式，每次讀／寫命令或數(shù)據(jù)后，應(yīng)將CS、RD、WR、DATA置高電平或懸空。

初如化程序如下：

3．2 MAXl33模塊
    MAXl33僅用7根線(DO～D3、ALE、RD、WR)與微處理器相連。微處理器首先按照寄存器地址碼，選擇要讀或?qū)懙募拇嫫餍蛱?；然后給地址鎖存使能端發(fā)一個正脈沖，在高電平時將寄存器地址鎖存到MAXl33中。
    讀的過程是微處理器首先向RD發(fā)一個負脈沖，然后MAXl33把所選定寄存器中的數(shù)據(jù)送至總線上。寫的過程是微處理器首先把數(shù)據(jù)送到總線上，然后給WR送一負脈沖，MAXl33就將數(shù)據(jù)鎖存到所選定的寄存器中。在讀／寫過程中，片選(CS)必須為低電平，但ALE端不受CS端控制。
    MAXl33的讀／寫時序圖如圖4所示。

3．3 主程序流程
主程序流程如圖5所示。

結(jié) 語
本文將電阻測長法成功地應(yīng)用到錨桿長度測量上，實現(xiàn)了錨桿質(zhì)量的無損檢測。這在錨桿質(zhì)量檢測當(dāng)中屬于一種大膽的嘗試，也是一種創(chuàng)新，為錨桿長度測量提供了一種新的方法。該研究充分利用了單片機的資源，節(jié)約了成本，操作簡單，運行可靠，符合市場需求。