基于ARM的钢铁材料裂纹电磁无损检测电路设计
S3C2440A是近年来推出的一款基于ARM920T架构的高性能、低功耗的嵌入式Soc处理器。其典型主频400 MHz，最高可达533 MHz，CPU内部集成SDRAM控制器、LCD控制器、4通道DMA、3通道UART、I2C总线、I2S总线、SD接口、PWM定时器、触摸屏接口、8通道10位A/D控制器、camera接口等，非常方便系统开发，因此应用十分广泛[4]。在本设计中，S3C2440A控制芯片连接A/D转换器、外接控制键盘、液晶显示和存储电路。
3.4.1 A/D转换电路
A/D转换器选用TI公司的ADS1110芯片。ADS1110是精密的连续自校准△-∑型A/D转换器，带有差分输入和高达16位的分辨率，提供内置的2.048 V的基准电压，使用可兼容的I2C串行接口，可以在2.7 V至5.5 V的单电源下工作，ADS1110最高可以每秒采样240次/s进行转换，片内可编程的增益，放大器PGA提供高达8倍的增益并且允许以高分辨率对较小的信号进行测量，使用灵活，可扩展性强。ADS1110在设计中的应用电路如图4所示。本文引用地址：//m.amcfsurvey.com/article/152033.htm
本设计使用了单端输入的方式，因此在信号输入前，使用了一个加法电路保证输入端电压IN为正；同时为了保护ADS1110，防止过压和瞬间电流冲击，在输入端设计了分压和限流保护电路。I2C接口的数据端SDA和时钟端SCL分别与S3C2440X控制器的M9、U8管脚相接，管脚配置成I2C工作模式。
3.4.2 键盘及其他控制电路
键盘电路的设计采用ZLG7290控制芯片[5],设计为4×4矩阵键盘，通过I2C总线与S3C2440A控制器进行连接，按照I2C总线协议的要求，信号线SCL和SDA必须分别加上拉电阻，其典型值是10kΩ，键盘控制电路如图5所示。键盘主要完成设置硬件系统各项功能的参数，包括选择不同的脉冲电流值、工作模式、基本参数设置等，并且为了适应今后硬件系统功能的扩展，特别预留了F0～F45个按键作为候补功能按键使用。响应通过延时处理程序，进行按键的中断完成，并且在处理程序中判断按键是否弹起，保证每一次按键的有效性和准确性，键盘按键的延长时间设定为50 ms。
设计的外部存储器采用2 MB的NorFlash (SST39VF160)、64 MB的NandFlsh (K9F1208)、2片32MB的SDRAM (HY57V56162 0FTP)，其中NorFlash用于存放执行代码，NandFlsh用于存储钢铁材料数据参数值，SDRAM用于存放运行代码。
显示电路由外接液晶屏构成，因为S3C2440A内置了LCD控制器，并且支持STN液晶屏与TFT液晶屏，尺寸从3.5寸到12.1寸，屏幕分辨率可以达到1 024×768像素。为了简化电路，充分发挥ARM的性能，采用3.5寸TFT液晶屏，使用S3C2440A内置了LCD控制器直接进行控制。
声光报警电路由峰鸣器和红色发光二极管构成。当检测到损伤裂纹时，驱动蜂鸣器发声，报警的同时LED灯闪亮。
4 测试实验
试验选用形状相同的30根钢管试样进行裂纹分选，采用最小分段二乘法对A/D采样的数值进行算法处理，为达到试验效果，其中部分钢管人为造成各种表面裂纹，1号工件为理化检测的标准工件。试验表明本设计的电路系统对钢铁件表面损伤的检测非常有效。选取部分钢件，试验结果如表1所示，该试验可以使用多个性能指标进行标样。为了说明仪器检测数据的差异性，表中的测量值为仪器的直接测量值。
测量显示数据可以看出，测量值大于标准1号工件值32 200时表示试样无裂纹，当测量值小于标准1号工件值时表示试样有裂纹，从而验证了钢铁仪器损伤后应力发生变化，使得初始磁导率值下降， 实验达到了预期的效果。
本系统在电路设计上，以ARM微处理器为中心，充分利用了ARM处理器的丰富资源，简化了硬件设计。尤其是在激磁产生和人机接口部分，通过使用ARM处理器的PWM、I2C以及LCD控制器，使相关电路大大简化，并且易于软件控制。设计电路简单、界面友好、各功能实现模块化，具有良好的开放性，有利于功能扩展和系统升级。
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