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基于AVR单片机的钻孔压水试验控制系统研究
摘要
本文基于AVR单片机开发了一款钻孔压水试验控制系统，系统通过采集压力信号和电流信号，实现了对钻孔压水试验的自动控制。本设计采用了AVR单片机控制芯片作为核心，通过编程实现了对试验过程的自动监测、控制和数据处理，提高了试验的精度和可靠性。同时，本文分析了系统的硬件设计和软件开发过程，并对系统的性能进行了实验验证，结果表明，本系统能够快速准确地完成试验控制，为钻孔压水试验提供了良好的技术支持。
关键词：AVR单片机；钻孔压水试验；控制系统；程序设计
Abstract
ThispaperdevelopsadrillingwaterpressuretestcontrolsystembasedonAVRsingle-chipmicrocomputer.Thesystemrealizestheautomaticcontrolofdrillingwaterpressuretestbycollectingpressuresignalsandcurrentsignals.ThisdesignusesAVRsingle-chipmicrocomputercontrolchipasthecore,andrealizesautomaticmonitoring,controlanddataprocessingofthetestprocessthroughprogramming,improvingtheaccuracyandreliabilityofthetest.Atthesametime,thispaperanalyzesthehardwaredesignandsoftwaredevelopmentprocessofthesystem,andverifiestheperformanceofthesystemthroughexperiments.Theresultsshowthatthesystemcancompletethetestcontrolquicklyandaccurately,andprovidesgoodtechnicalsupportforthedrillingwaterpressuretest.
Keywords:AVRsingle-chipmicrocomputer;drillingwaterpressuretest;controlsystem;programdesign
一、引言
钻孔压水试验是水利工程、建筑工程和地质工程等领域中常见的一种试验方法。常规的钻孔压水试验需要手工控制钻井机的升降和回转，以及水泵的流量和压力等参数，试验效率低，且易受实验人员技术水平影响，难以控制试验精度。为了解决这些问题，本文采用AVR单片机控制芯片作为核心，开发了一款钻孔压水试验控制系统，并通过实验验证了系统的性能和应用效果。
二、系统设计
1.系统硬件设计
本系统硬件设计如图1所示，其中AVR单片机作为控制芯片，连接了压力传感器、电流传感器、LCD显示屏、按键、继电器等其他外设。系统工作原理如下：
①压力传感器和电流传感器分别采集试验中的水压力和水流量数据。
②AVR单片机通过A/D转换器对压力传感器和电流传感器采集的信号进行数字化处理。
③根据实验设定的控制参数，AVR单片机输出控制信号，驱动继电器控制钻井机和水泵的升降、回转、流量和压力等参数。
④LCD显示屏实现对控制过程的实时监测和信息显示。
图1系统硬件设计图
2.系统软件设计
系统软件采用C语言编写，主要分为初始化程序、控制程序和显示程序三个部分。
①初始化程序：包括对系统中各个设备和外设的初始化设置，使用AVR单片机的引脚初始化函数对输入和输出端口进行初始化设置。
②控制程序：根据试验设定的控制参数进行控制，采用while循环实现程序的持续运行，并通过if语句判断输入信号和控制信号的状态，控制继电器实现对水泵和钻井机的控制。
③显示程序：通过LCD显示屏实现对实时数据和控制过程的显示，采用具有清屏、光标位置控制等多种功能的显示函数。
三、实验结果分析
本系统应用在钻孔压水试验中，通过实验验证了系统的控制精度和应用效果。实验结果表明，系统能够准确和快速地完成钻孔压水试验，实现了试验过程的自动化控制和数据处理。同时，系统具有以下优点：
①易于操作，降低了实验人员技术水平要求，提高了试验的精度和可靠性。
②结构简单，硬件部分采用一些常见的元器件，成本较低，易于推广应用。
③软件部分具有较高的可移植性，可以根据实际需求进行修改和优化。
总之，本文基于AVR单片机开发了一款钻孔压水试验控制系统，实现了自动控制和数据处理，为钻孔压水试验提供了便利和技术支持。同时，本系统具有良好的应用效果和推广价值，在实际工程中具有重要的应用前景。
参考文献
[1]