基于USB的便攜式硬度計數據通信的實(shí)現方法

摘要：硬度測量是材料加工工業(yè)的重要組成部分。介紹了基于PDIUSBD12和ATmega128的便攜式硬度計數據通信控制器與上位機實(shí)現USB通信的方法，方案針對實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程需要，結合便攜式硬度計與USB通信技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現可靠的USB數據傳輸，進(jìn)而由計算機對數據做進(jìn)一步處理，組成了功能全面、使用方便的便攜式硬度計數據通信系統。該通信方法在低投入的基礎上，克服了一般便攜式硬度計硬件和功能方面的局限，很好地滿(mǎn)足了硬度測量過(guò)程處理復雜功能的需要。
關(guān)鍵詞：便攜式硬度計；USB；PDIUSBD12；ATmega128；數據通信

O 引言
硬度測量是工業(yè)生產(chǎn)，特別是材料加工工業(yè)中廣泛應用的傳統測試技術(shù)。便攜式硬度計是一種較先進(jìn)的硬度測試儀器，具有體積小、重量輕、易攜帶、操作方便等特點(diǎn)，尤其對一些大型、不可拆卸部件或精加工后要求復測硬度的零件的硬度測量特別有用。但由于一般便攜式硬度計在硬件和功能等方面存在局限，所以不能滿(mǎn)足生產(chǎn)過(guò)程中的復雜要求。
基于USB總線(xiàn)的數據通信具有安裝方便、可靠性高、數據不易丟失、抗干擾能力強、便于數據傳輸和處理等優(yōu)點(diǎn)，隨著(zhù)USB應用日益廣泛，已經(jīng)逐漸成為現代數據傳輸的主要趨勢。
本文設計的便攜式硬度計數據通信系統實(shí)現方案，將USB通信技術(shù)應用到硬度測量過(guò)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數據傳輸，將便攜式硬度計與PC機連接，由上位機完成所需功能的處理，滿(mǎn)足了測試現場(chǎng)的要求。

1 系統分析與設計
1．1 硬度計的工作原理及實(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，硬度計采用沖擊方式進(jìn)行檢測后，通過(guò)傳感器將所得到的沖擊量轉換成電信號交由電子設備進(jìn)行處理，受檢材料硬度值是通過(guò)硬度計配置的沖擊裝置得到的。目前國際通用的硬度計量標準有洛氏、里氏、維氏、布氏等，而便攜式硬度計以里氏硬度計居多。
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進(jìn)行測量工作時(shí)，常常會(huì )對硬度測量提出一些要求，如表1所示。

由于便攜式硬度計數據存量相對有限、實(shí)現功能相對簡(jiǎn)單，在面對實(shí)際工作中遇到的表1所示的相對復雜需求時(shí)，存在一定局限性，很難提高測后數據處理工作效率。因此，本文提出USB數據通信方案來(lái)解決這些問(wèn)題。
1．2 便攜式硬度計USB數據通信系統硬件組成
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據傳輸總線(xiàn)，以其方便穩定、易于接入PC機、兼容性強、易于升級、成本低廉，得到了廣泛應用。因此，為實(shí)現便攜式硬度計與PC機的通信，選用了USB通信方式。