微型机与应用
MICROCOMPUTER & ITS APPLICATIONS
2000　Vol.19　No.6　P.53-54




新型锁具耐用度测试仪的研究
鲁墨武　蒋玉洁　曾小凡
摘要：对机电一体在新型锁具耐用度测试仪的应用进行了研究，着重讨论了SNC－4型锁具耐用度测试仪的软硬件设计。
关键词：锁具耐用度　测试仪　计算机测量
　　锁具耐用度测试仪是用来进行锁具寿命测试的专用检测仪器。检测部门用其对生产锁具的企业产品质量进行抽样检测，检测结果是判断锁具是否合格的重要依据。测试时将锁具装在测试仪上，由步进电机通过传动机构带动锁体和钥匙运动，模拟锁具的使用状况，测量其使用寿命。
　　我国近期所研制的锁具耐用度测试仪是以单片机为中心的控制系统，它利用单片机控制2台步进电机，按照预定的规律运动，利用数码管显示有关参数和状况，直到钥匙出现破坏为止。在硬件方面需要研制专用的控制板，软件主要采用汇编语言进行设计。采用这种方法存在着研制周期比较长，调试和维修不便，可靠性较差，人机界面环境较差以及运转噪声大等缺点。有鉴于此，我们在此基础上研制了新型的锁具耐用度测试仪——SNC－4型锁具耐用度测试仪。这种测试仪主要由计算机、数控系统和机械三部分组成，如图1所示。锁体和钥匙分别固定在移动和转动工作台上，工作时由计算机控制步进电机2使锁体按预置的速度和距离往复移动，模拟钥匙的插拔动作，由计算机控制步进电机1控制转动工作台，使钥匙按照用户预置的速度和角度转动，模拟钥匙的旋转动作，以完成锁具寿命的测试。

图1  SNC－4型锁具耐用度测试仪结构图
　　新型锁具耐用度测试仪综合应用了计算机技术、自动化技术与机械技术。
1  硬件设计
　　锁具耐用度测试仪主要工作在实验室中，工作环境较好，所需要的数量较少。为了缩短设计周期，简化调试和维修过程，使操作简单方便且人机界面友好等，本设计采用了模块化结构。所谓模块化结构，就是根据需要采用典型的基础技术产品，进行系统组织。利用基础软件进行二次开发，以构成1个完整的机电一体化数控产品。模块化结构具有结构简单，可靠性高，维修方便以及开发周期短等特点，对于多品种、小批量的设备比较适宜，保证了系统的高技术、低成本，可以方便地进行一些常用数控系统的开发。图2是我们设计的控制系统的硬件结构简图。图中的PSC卡是步进电机的专用控制卡，国内外都有现成的产品，插在计算机的扩展槽中即可。购买PSC卡时随卡提供的软件中有控制步进电机运动的各种函数，使用时直接按照用户输入的各个参数，调用相应的函数即可。

图2  控制系统的硬件结构简图
　　整个控制系统是利用计算机通过PSC卡控制步进电机，实现2个独立的运动。运动的基准位置由光电开关来保证，系统中采用的计算机就是普通的486或586微机。
　　为了提高运动精度，降低噪声，在硬件中我们采用了10倍细分电路步进电机驱动电源。所有的硬件部分由图2中的各部分组合而成，硬件结构是模块化的，很容易进行组合。由于PSC卡和步进电机驱动电源都是较成熟的产品，性能比较稳定，从而确保了整个系统的可靠性。
2  软件设计
　　由于在硬件设计中采用PSC卡，软件不必从基础做起，提高了软件的设计水平。PSC卡提供了供二次开发用的函数，在程序中直接调用所提供的函数即可实现对步进电机的控制，使开发软件的重点从单纯的功能实现转向如何使所设计的软件具有更多的功能和良好的人机交互接口。由于系统采用了以通用计算机为中心的控制系统，可充分利用通用计算机的软硬件资源，从而可开发出人机界面友好、操作简单且功能比较强的软件。
　　我们所开发的软件是以UCDOS汉字操作系统为平台，利用C语言在普通486微机上进行开发。整个软件以1个操作程序菜单为核心来进行设计。在对锁具耐用度测试所需要的各种要求进行综合考虑和分析的基础上，设计出如下的操作菜单：
　　　　　　　　　锁具耐用度测试仪操作程序菜单
测试件编号：测试时间：　年　月　日
基准点测试：　　　　　(1／2)预置顺时针旋转角度：　(度)
预置逆时针旋转角度：　　(度)预置钥匙旋转速度：　(转／s)
预置钥匙首先旋转方向：(0／1)预置锁体移动速度：　(mm／s)
预置锁体首先移动方向：(0／1)预置钥匙拔出距离：　　(mm)
预置测试次数：　　　　　(次)当前测试次数：　　　　(次)
当前测试频率：　　　(次／分)

以下为所设置的热键：
F1 预置  Enter 执行  F2 初始化  F3 暂停   F4 急停
F5 存盘  F6 打印  Esc退出
　　运行时，一般要先按F1键，在菜单中进行参数的设置。在软件中设计的菜单具有全屏幕编辑功能，可利用上下左右光标键移动光标至相应的位置，输入或修改各个参数。参数设置完毕后，按Enter键进行测试操作，计算机控制步进电机带动锁体和钥匙运动。在测试过程中，可能会出现一些异常情况，为此设置了暂停和急停功能，测试时用户可以随时按暂停键F3，测试仪在完成1个测试周期后暂停测试，暂停后可以按Enter键继续进行测试。出现紧急情况时，可直接按F4键立即停止测试，返回主菜单。为了保存测试结果，设置了存盘功能，按F5键可以将测试结果存盘。由于锁具的耐用度检测往往需要较长时间，一般持续几天，每天测试完毕后，都需将测试结果存盘，以便第2天继续进行测试。为防止突然断电引起的测试数据丢失，在软件设计中设计了定时存储数据的功能，每过5min程序会自动将数据存盘。每次退出测试时，程序都会提示用户，存储数据。测试结束时，按F6键可将检测结果打印出来。软件中设置的初始化热键F2，在每次进行新的测量时，可自动初始化各参数。
　　程序的设计主要是围绕上述的操作菜单来进行，在软件的设计过程中，以实现各个预定功能作为各个模块的设计原则。各独立功能一般都设计了相应的函数，例如文本编辑函数、打印函数、初始化函数、运行函数等，使所设计的软件具有层次清楚，修改方便等特点。在计算机控制步进电机运动时，由于是采用光电开关控制位置，程序设计时要注意在换向时，给出一些余量，以避免由于机器运行的惯性造成位置的偏差，使机器产生不必要的停机，余量的大小可在实际调试过程中确定。为了使测试仪开始测试时处于基准位置，在软件中另外设置了2组功能键，实现对2台步进电机的微调，以确定基准点。此外，在软件的设计中还对一些常见的错误以及可能发生的误操作进行了必要的处理。出现错误时，软件中设计了报警功能。
3  结  论
　　与以往以单片机为核心的锁具耐用度测试仪相比，所研制的软件可完成参数输入和修改、参数初始化、运行暂停、运行急停、数据存盘、打印输出、故障报警、定时自动存盘等多项功能，功能得到了大大增强。
　　经过调试和运行，我们研制的SNC－4型锁具耐用度测试仪取得了较好的设计效果，现已在国内多家单位得到了应用，并得到了用户的充分肯定。
　　SNC－4型锁具耐用度测试仪是我国锁具测试设备的第4代产品，可以对各种型号的门锁、抽屉锁等锁具进行耐用度测试。由于整体结构采用了模块化设计并具有良好的人机操作界面以及其它一些设计特点，使得测试仪具有运行平稳、噪声小、可靠性高、操作简单、调试方便和易于维修等特点。可以说这种测试仪是运用工业自动化和计算机等高新技术，方便、快捷、低成本开发机电一体化产品的一次有效尝试，对类似机电产品的开发具有一定的参考价值。
鲁墨武（沈阳航空工业学院110034）
蒋玉洁（沈阳航空工业学院110034）
曾小凡（沈阳航空工业学院110034）
参考文献
1,江秀汉，周建辉，吕岭．C语言实用荟萃．西安：西安电子科 技大学出版社，1993
收稿日期：1999－12－23
