基于USB的便攜式硬度計(jì)數(shù)據(jù)通信的實(shí)現(xiàn)方法

摘要：硬度測(cè)量是材料加工工業(yè)的重要組成部分。介紹了基于PDIUSBD12和ATmega128的便攜式硬度計(jì)數(shù)據(jù)通信控制器與上位機(jī)實(shí)現(xiàn)USB通信的方法，方案針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過程需要，結(jié)合便攜式硬度計(jì)與USB通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)可靠的USB數(shù)據(jù)傳輸，進(jìn)而由計(jì)算機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)做進(jìn)一步處理，組成了功能全面、使用方便的便攜式硬度計(jì)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)。該通信方法在低投入的基礎(chǔ)上，克服了一般便攜式硬度計(jì)硬件和功能方面的局限，很好地滿足了硬度測(cè)量過程處理復(fù)雜功能的需要。
關(guān)鍵詞：便攜式硬度計(jì)；USB；PDIUSBD12；ATmega128；數(shù)據(jù)通信

O 引言
硬度測(cè)量是工業(yè)生產(chǎn)，特別是材料加工工業(yè)中廣泛應(yīng)用的傳統(tǒng)測(cè)試技術(shù)。便攜式硬度計(jì)是一種較先進(jìn)的硬度測(cè)試儀器，具有體積小、重量輕、易攜帶、操作方便等特點(diǎn)，尤其對(duì)一些大型、不可拆卸部件或精加工后要求復(fù)測(cè)硬度的零件的硬度測(cè)量特別有用。但由于一般便攜式硬度計(jì)在硬件和功能等方面存在局限，所以不能滿足生產(chǎn)過程中的復(fù)雜要求。
基于USB總線的數(shù)據(jù)通信具有安裝方便、可靠性高、數(shù)據(jù)不易丟失、抗干擾能力強(qiáng)、便于數(shù)據(jù)傳輸和處理等優(yōu)點(diǎn)，隨著USB應(yīng)用日益廣泛，已經(jīng)逐漸成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹饕厔?shì)。
本文設(shè)計(jì)的便攜式硬度計(jì)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，將USB通信技術(shù)應(yīng)用到硬度測(cè)量過程中，選用Philips公司的PDIUSBD12作為USB芯片，選用Atmel公司的ATmega128作為MCU，利用可靠的USB數(shù)據(jù)傳輸，將便攜式硬度計(jì)與PC機(jī)連接，由上位機(jī)完成所需功能的處理，滿足了測(cè)試現(xiàn)場(chǎng)的要求。

1 系統(tǒng)分析與設(shè)計(jì)
1．1 硬度計(jì)的工作原理及實(shí)際工作要求
硬度是表征金屬在表面局部體積內(nèi)抵抗形變或破裂的能力。硬度表明材料的彈性變形和塑性變形，硬度計(jì)采用沖擊方式進(jìn)行檢測(cè)后，通過傳感器將所得到的沖擊量轉(zhuǎn)換成電信號(hào)交由電子設(shè)備進(jìn)行處理，受檢材料硬度值是通過硬度計(jì)配置的沖擊裝置得到的。目前國際通用的硬度計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)有洛氏、里氏、維氏、布氏等，而便攜式硬度計(jì)以里氏硬度計(jì)居多。
里氏硬度值的定義如下：

式中：HL為里氏硬度值；vA為沖擊體距試樣表面1 mm時(shí)的沖擊速度；vB為沖擊體距試樣表面1 mm時(shí)的反彈速度。
在使用便攜式硬度計(jì)進(jìn)行測(cè)量工作時(shí)，常常會(huì)對(duì)硬度測(cè)量提出一些要求，如表1所示。

由于便攜式硬度計(jì)數(shù)據(jù)存量相對(duì)有限、實(shí)現(xiàn)功能相對(duì)簡(jiǎn)單，在面對(duì)實(shí)際工作中遇到的表1所示的相對(duì)復(fù)雜需求時(shí)，存在一定局限性，很難提高測(cè)后數(shù)據(jù)處理工作效率。因此，本文提出USB數(shù)據(jù)通信方案來解決這些問題。
1．2 便攜式硬度計(jì)USB數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)硬件組成
USB(Universal Serial Bus)是一種快速、雙向、同步傳輸、即插即用的通用串行數(shù)據(jù)傳輸總線，以其方便穩(wěn)定、易于接入PC機(jī)、兼容性強(qiáng)、易于升級(jí)、成本低廉，得到了廣泛應(yīng)用。因此，為實(shí)現(xiàn)便攜式硬度計(jì)與PC機(jī)的通信，選用了USB通信方式。