【正文】 電壓端口REF(+)和REF()是用來提供A/D轉(zhuǎn)換的量化單位。 ADC0809管腳圖該芯片共有28個引腳，具體引腳功能如下：輸入引腳IN0～I(xiàn)N7是8路模擬量輸入端，接收要轉(zhuǎn)換的模擬數(shù)據(jù)；輸出引腳 D0～D7為數(shù)據(jù)輸出端，其功能是將轉(zhuǎn)換好的數(shù)據(jù)由此端輸出；通道控制單元A、B、C為8路輸入通道的選通單元，每次只能選通一條通道。ADC0809內(nèi)部沒有時鐘電路，故時鐘信號應(yīng)由單片機(jī)提供（接10腳CLOCK端）。ADC0809由單一＋5V電源供電，片內(nèi)帶有鎖存功能的8位模擬多路開關(guān)，可對8路0～5V的輸入模擬電壓分時進(jìn)行轉(zhuǎn)換，完成一次轉(zhuǎn)換約需時間100181。它有兩個類別，一是單芯片集成化A/D轉(zhuǎn)換器，另一是混合集成化A/D轉(zhuǎn)換器。復(fù)位后，P0到P3并行I/O口全為高電平，其它寄存器全部清零，只有SBUF寄存器狀態(tài)不確定。上電時，剛接通電源，電容C相當(dāng)于瞬間短路，+5V立即加到RET/VPD端，該高電平使89C52全機(jī)自動復(fù)位，這就是上電復(fù)位；若運(yùn)行過程中需要程序從頭執(zhí)行，只需按動按鈕即可。當(dāng)89C52的ALE及PSEN兩引腳輸出高電平，RET引腳高電平到時，單片機(jī)復(fù)位。只有當(dāng)RET由高電平變成低電平以后，89C52才從0000H地址開始執(zhí)行程序。在89C52的時鐘電路工作后，只要在RET引腳上出現(xiàn)兩個機(jī)器周期以上的高電平時，單片機(jī)內(nèi)部則初始復(fù)位。 89C52片內(nèi)振蕩器電路圖 復(fù)位電路的設(shè)計(jì)89C52的復(fù)位輸入引腳RET（即RESET）為89C52提供了初始化的手段。為了提高溫度穩(wěn)定性，應(yīng)采用溫度穩(wěn)定性能好的NPO高頻電容。外接陶瓷諧振器時，CX1和CX2的典型值約為47pF。～12MHz之間任選，電容CX1和CX2的典型值在20pF～100pF之間選擇，但在60pF～70pF時振蕩器有較高的頻率穩(wěn)定性。外接晶體（在頻率穩(wěn)定性不高，而盡可能要求廉價時，可選用陶瓷諧振器）以及電容CX1和CX2構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。這個放大器與作為反饋元件的片外晶體或陶瓷諧振器一起構(gòu)成一個自激振蕩器。下面介紹內(nèi)部時鐘方式。 AT89C52管腳圖 時鐘電路設(shè)計(jì)89C52的時鐘可以兩種方式產(chǎn)生，一種是內(nèi)部方式，利用芯片內(nèi)部的振蕩電路；另一種方式為外部方式。由于將多功能8位CPU和閃爍存儲器組合在單個芯片中，ATMEL的AT89C52是一種高效微控制器，為很多嵌入式控制系統(tǒng)提供了一種靈活性高且價廉的方案。 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖AT89C52是一種帶8K字節(jié)閃爍可編程可擦除只讀存儲器（FPEROM—Falsh Programmable and Erasable Read Only Memory）的低電壓，高性能CMOS8位微處理器，俗稱單片機(jī)。單片機(jī)有8位、16位甚至32位機(jī)，但8位單片機(jī)以它的價格低廉、品種齊全、應(yīng)用軟件豐富、支持環(huán)境充分、開發(fā)方便等特點(diǎn)而占著主導(dǎo)地位。 單片機(jī)介紹1. 單片機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)及應(yīng)用領(lǐng)域單片機(jī)廣泛應(yīng)用于儀器儀表、家用電器、醫(yī)用設(shè)備、航空航天、專用設(shè)備的智能化管理及過程控制等領(lǐng)域。圖中的放大倍數(shù)為100倍可滿足設(shè)計(jì)要求。因此在進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換時，就要對信號進(jìn)行電壓放大以達(dá)到轉(zhuǎn)換要求。 信號調(diào)理電路信號調(diào)理電路的功能主要是完成對光纖傳感器輸出的微弱不穩(wěn)定信號進(jìn)行放大濾波，使其輸出電壓信號滿足A/D轉(zhuǎn)換的要求，在0～5V范圍內(nèi)。其具體功能框圖如圖所示：開始串口初始化打開串口發(fā)送命令接收數(shù)據(jù)顯示粗糙度數(shù)據(jù)存儲結(jié)束 上位機(jī)程序設(shè)計(jì)流程圖第4章 粗糙度測試儀的下位機(jī)設(shè)計(jì)根據(jù)總體設(shè)計(jì)方案的要求，本章詳細(xì)論述系統(tǒng)硬件部分的設(shè)計(jì)。下面詳細(xì)介紹下位機(jī)的軟件設(shè)計(jì)思想。傳輸部分是基于RS232通信協(xié)議，通過MAX232芯片和計(jì)算機(jī)串口相連進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。片內(nèi)帶有鎖存功能的8路選1的模擬開關(guān)，由C、B、A 的編碼來決定所選通道。 采集數(shù)據(jù)電壓—位移位移(mm)0電壓(V)0 單片機(jī)數(shù)據(jù)采集和傳輸電路的設(shè)計(jì)本系統(tǒng)采用的單片機(jī)是AT89C52。 光纖傳感器特性實(shí)驗(yàn)由于光纖傳感器探頭由于系統(tǒng)所獲得的數(shù)據(jù)具有非線性和測量儀器本身的誤差，輸人位移或粗糙度和輸出電壓之間沒有確定的函數(shù)關(guān)系。 傳感器的選擇本設(shè)計(jì)選用CSYG型光電傳感器實(shí)驗(yàn)儀所提供的傳光型光纖，它由兩束光纖混合后，組成Y型光纖，半圓分布即雙D型，一束光纖端部與光源相接發(fā)射光束，另一束端部與光電轉(zhuǎn)換器相接接收光束。 總體方案功能框圖 下位機(jī)硬件方案設(shè)計(jì)下位機(jī)硬件方案的設(shè)計(jì)主要包括測量部分和單片機(jī)部分的設(shè)計(jì)?？傮w方案包括下位機(jī)硬件和軟件設(shè)計(jì)以及上位機(jī)的設(shè)計(jì)。第3章 粗糙度測量儀的總體方案設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)是基于虛擬儀器開發(fā)的一種新的表面粗糙度測量儀，即利用傳統(tǒng)的表面粗糙度測量儀與虛擬儀器技術(shù)相結(jié)合。()式中Ra的單位為；輸出電壓的單位為V。再將其他研磨樣板依次換上分別測出其輸出電壓，作為輸出與Ra的關(guān)系如圖所示： 粗糙度和電壓的關(guān)系實(shí)驗(yàn)中分別對每塊樣板測出電壓十次取平均值。這里挑選了7塊研磨樣板，其Ra值都是精確標(biāo)定已知的?！妷狠敵鎏匦詧D。在光峰區(qū)，信號達(dá)到最大值，其大小取決于被測表面的狀態(tài)。在位移輸出曲線的前坡區(qū)，輸出信號的強(qiáng)度增加得非?？?，這一區(qū)域可以用來進(jìn)行微米級的位移測量。由于光纖有一定大小的孔徑，當(dāng)光纖探頭端部緊貼被測件時，發(fā)射光纖中的光不能反射到接收光纖中去，接收光中無光信號；當(dāng)被測表面逐漸遠(yuǎn)離光纖探頭時，發(fā)射光纖照亮被測表面的面積越來越大，因而接收光纖端面上被照亮的區(qū)域也越來越大，有一個線性增長的輸出信號；當(dāng)整個接收光纖被全部照亮?xí)r，輸出信號就達(dá)到了位移一輸出信號曲線（）上的“光峰點(diǎn)”，光峰點(diǎn)以前的這段曲線叫前坡區(qū)。通過對光強(qiáng)的檢測而得到位移量。當(dāng)光源發(fā)出的光，經(jīng)光源光纖照射到位移反射體后，被反射的光又經(jīng)接收光纖輸出，被光敏器件接收。 反射式光纖位移傳感器的結(jié)構(gòu)傳感器通常是由光源光纖和接收光纖構(gòu)成?！谌娱L度L內(nèi)輪廓偏距絕對值的算術(shù)平均值；—在取樣長度L內(nèi)輪廓峰頂線和輪廓谷底線之間的距離；—在取樣長度內(nèi)5個最大的輪廓峰高的平均值與5個最大的輪廓谷深的平均值之和。根據(jù)表面粗糙度評定參數(shù)的發(fā)展，結(jié)合我國科技和生產(chǎn)發(fā)展的情況，特別是為了適應(yīng)與國際接軌的要求，我國于1995年修訂的國標(biāo)GB/T 10311995《表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值》，規(guī)定了表面粗糙度高度參數(shù)為。修訂后的標(biāo)準(zhǔn)GB/T 1311993《表面粗糙度符號、代號及其注法》，GB/ T10311995《表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值》，它們等效采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO13021992《技術(shù)制圖—標(biāo)注表面特征的方法》及參照采用國際標(biāo)準(zhǔn)ISO 4681982《表面粗糙度參數(shù)及其數(shù)值和給定要求的通則》。而對表面粗糙度僅依據(jù)某一單獨(dú)的評定參數(shù)是無法滿足這種多方面的要求，在研究工作中就出現(xiàn)了大量不同的評定參數(shù)，為要表征這些評定參數(shù)所需的一些術(shù)語、定義就多達(dá)60多個，這種錯綜復(fù)雜的情況，在尺寸公差中是沒有的，也比一般結(jié)合件的公差和配合復(fù)雜的多，而這也正是近年來國際上各個工業(yè)國家積極研究的領(lǐng)域，幾乎每年都在開展這方面的研究工作。實(shí)際上，三者只有分級的不同，沒有原則上的區(qū)別。表面粗糙度不包括由機(jī)床幾何精度方面的誤差等所引起的表面宏觀幾何形狀誤差，也不包括在加工過程中由機(jī)床、刀具、工具系統(tǒng)的強(qiáng)迫振動等所引起的介于宏觀和徽觀幾何形狀誤差之間的波紋度，以及氣孔、沙眼等。這些基本定義是設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)和編制計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)處理程序的理論依據(jù)。針對硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和軟硬件聯(lián)調(diào)的結(jié)果進(jìn)行了具體的分析和說明。對本課題任務(wù)進(jìn)行了具體分析，確定了的系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。第三部分在上位機(jī)和下位機(jī)都調(diào)試成功的前提下，進(jìn)行聯(lián)調(diào)，得出設(shè)計(jì)最終結(jié)果。在實(shí)驗(yàn)板上每一個硬件電路焊接完成后，每一部分單獨(dú)調(diào)試，在各個部分調(diào)試成功后，聯(lián)調(diào)整個硬件電路，最后做出分析，得出結(jié)論。本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容安排可以分為三部分：第一部分是下位機(jī)的設(shè)計(jì)，主要是硬件電路方案的設(shè)計(jì)、元器件的選擇等。條紋的相對彎曲度即反映被測表面的徽觀高度差。光學(xué)探針法——光學(xué)探針法的種類很多，但本質(zhì)上都是以一很小的聚焦光點(diǎn)入射到被測表面，來模擬機(jī)械觸針進(jìn)行測量。光學(xué)散射法的特點(diǎn)是：測量速度快、儀器結(jié)構(gòu)簡單。典型方法有以下幾種：光學(xué)散射法——工作原理為：當(dāng)激光以一定角度入射到粗糙表面上時，散射光強(qiáng)度分布呈正態(tài)分布，其角分布與表面粗糙度之間有一定的對應(yīng)關(guān)系。2．非接觸式由于接觸式測量儀的缺點(diǎn)，20世紀(jì)50年代，光學(xué)技術(shù)被引入物體表面粗糙度的側(cè)量，從而實(shí)現(xiàn)了非接觸式測量。其最大缺點(diǎn)為：探針常常會劃傷被測表面。此外它還作為其它粗糙度測量技術(shù)的對比方法。它們一般采用金剛石探針，通過驅(qū)動桿控制探針沿著工件表面作上下往復(fù)的運(yùn)動，從而正確地反映被側(cè)表面的實(shí)際輪廓曲線。對于物體表面粗糙度測量技術(shù)的研究由來已久，一般來說，根據(jù)是否與被測表面接觸，表面粗糙度測量方法可分為兩大類：接觸式和非接觸式。不言而喻，納米級存儲密度需要有低于納米級粗糙度的表面作為基片，否則無法實(shí)現(xiàn)信息提取。近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和“信息時代”的到來，機(jī)械、光學(xué)工業(yè)對加工表面的質(zhì)量要求越來越高。VI相對傳統(tǒng)儀器優(yōu)勢明顯，下表列出了VI和傳統(tǒng)儀器性能的比較：表格 虛擬儀器和傳統(tǒng)儀器性能比較虛擬儀器傳統(tǒng)儀器面向應(yīng)用的系統(tǒng)結(jié)構(gòu) , 可方便地與網(wǎng)絡(luò)、外設(shè)相連接與其他儀器設(shè)備的連接受限制充分利用計(jì)算機(jī)的圖形界面并由計(jì)算機(jī)直接讀數(shù)、分析和處理圖形界面少 , 人工讀數(shù) , 信息量少軟件是關(guān)鍵硬件是關(guān)鍵數(shù)據(jù)可進(jìn)一步編輯、存儲和打印擴(kuò)展性差 , 一般來說數(shù)據(jù)無法編輯減少了硬件的使用 , 因而減少了測量誤差信號每經(jīng)過一次硬件處理都會引起誤差價格低 , 可重復(fù)利用價格昂貴技術(shù)更新快技術(shù)更新慢 表面粗糙度測量技術(shù)的發(fā)展表面粗糙度與零件的工作性能和使用壽命都有著密切的關(guān)系，因此人們在很早以前就認(rèn)識到測量表面粗糙度的重要性。VI以透明方式將計(jì)算機(jī)資源和儀器硬件的測控能力相結(jié)合 , 實(shí)現(xiàn)儀器的功能運(yùn)作。VI集成了當(dāng)今的各領(lǐng)域高新技術(shù) , 包括計(jì)量測試?yán)碚摗鞲屑夹g(shù)、一次儀表和二次儀表、計(jì)算機(jī)等相關(guān)技術(shù) , 運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)令硬件盡可能軟化 , 軟件盡可能集成化 , 其重心不僅是相應(yīng)的軟件系統(tǒng) , 還應(yīng)該包含硬件裝置、測量方法和手段等的整個測試系統(tǒng) , 甚至還包含了被測對象。VI是計(jì)算機(jī)技術(shù)在儀器科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用所形成的一種新型的、富有生命力的儀器種類 , 它是適應(yīng)卡式儀發(fā)展而提出的。我國對光纖傳感器的研究極為重視，在“七五”規(guī)劃中就已提出了15項(xiàng)光纖傳感器項(xiàng)目。研究的光纖傳感器用于測量電流、電壓、電場、磁場、溫度、水聲、壓力、位移、速度、轉(zhuǎn)動、應(yīng)力、液位、濃度、pH值等物理量，并己取得初步成果。我國光纖傳感器的研究工作起步較晚，1983年，國家科委新技術(shù)局在杭州召開了光纖傳感器的第一次全國性會議。從70年代中期到80年代中期近十年的時間，光纖傳感器已達(dá)近百種，它在國防軍事部門、科研部門以及制造工業(yè)、能源工業(yè)、醫(yī)學(xué)、化學(xué)和日常消費(fèi)部門都得到實(shí)際應(yīng)用。1977年，美國海軍研究所(NRL)開始執(zhí)行光纖傳感器系統(tǒng)計(jì)劃，這被認(rèn)為是光纖傳感器問世的日子。但是，在更為廣闊領(lǐng)域，即現(xiàn)在所說的光纖傳感技術(shù)，取得系列研究卻是在10年之后，從那時起光纖技術(shù)就突破了徘徊不前的初始狀態(tài)，進(jìn)入了一日千里的時代。光纖傳感器的概念不是新的，早在60年代中