【正文】 平 臺(tái)。 在設(shè)計(jì)的過程中應(yīng)保證 系統(tǒng)運(yùn)行可靠， 能夠滿足 教學(xué)和科研的需求。測(cè)試系統(tǒng)通過某種技術(shù)方法，從被測(cè)對(duì) 象的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)中提取所需的信息。 對(duì)被測(cè)量的測(cè)試需要一套專門的設(shè)備來(lái)完成。 PCB 的設(shè)計(jì)與調(diào)試 ................................. 24 167。 Altium Dsinger Summer09 簡(jiǎn)介 ....................... 23 167。. 2 USB 模塊設(shè)計(jì) ............................... 19 167。 通訊模塊設(shè)計(jì) ..................................... 18 167。 位移、加速度信號(hào)調(diào)理 ....................... 17 167。 信號(hào)調(diào)理模塊設(shè)計(jì) ................................. 15 167。 PCF8591 簡(jiǎn)介 ................................ 13 167。 單片機(jī)的時(shí)鐘電路 ........................... 12 167。 主控制電路及顯示模塊 ............................. 11 167。 壓力傳感器 ........................................ 8 167。2. 1 光電編碼器 ....................................... 7 167。 測(cè)試系統(tǒng)硬件劃分 ................................ 5 167。 關(guān) 鍵 詞： 機(jī)械裝置，單片機(jī)，硬件設(shè)計(jì)，傳感器 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） COMPREHENSIVE TESTING MECHANICAL DEVICE HARDWARE DESIGN ABSTRACT In this design, selection of photoelectric encoder, linear displacement, stress, acceleration sensor were used to detect the crank angle displacement execution mechanism, system implementation of vibration acceleration signal ponent linear motion displacement, cutting resistance, ram. While the mechanical device is the main purpose of hardware design is to each sensor output signal line filter, amplifier, impedance matching to meet the full range of requireme nts of A/D conversion, and converts the analog signal to digital signal output of the sensor of the puter can recognize and process (sensor output signal is digital signal and analog signals, such as signal output of the accelerometer is digital signal, the signal is only conditioning can be directly input to the I/O port of the SCM, and the signal of other photoelectric encoder, linear displacement, the pressure sensor output analog signal, not only need the signal conditioning, also need to A/D conversion, the conditioning simulation signal conditioning circuit is converted into digital signal, and then input to the microcontroller for processing), design of munication circuit hardware design adopts RS232 munication interface to realize the munication between host and client munication and data. In the design the hardware design station has an important position, the bridge but mechanical devices and microcontroller, puter munication. The design of hardware system is reasonable and effective work of the whole system has decisive effect. KEY WORDS： A mechanical device, single chip microputer, hardware design, sensor 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 目 錄 前言 ........................................................................................................... 1 第一章 總體方案的設(shè)計(jì) ........................................................................ 4 167。 在該設(shè)計(jì)中下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)站有重要的地位，但是機(jī)械裝置與單片機(jī)、上位機(jī)溝通交流的橋梁。 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 機(jī)械裝置綜合測(cè)試下位機(jī)硬件設(shè)計(jì) 摘 要 在本設(shè)計(jì)中， 選用光電編碼器、直線位移、壓力、 加速度傳感器分別檢測(cè)系統(tǒng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的 曲柄轉(zhuǎn)角位移、執(zhí)行構(gòu)件直線運(yùn)動(dòng)位移、刀具切削阻力、滑枕的振動(dòng)加速度信號(hào)。 而機(jī)械裝置綜合則是下位機(jī)硬件設(shè)計(jì)的主要目的是就是對(duì)各個(gè)傳感器輸出信號(hào)就行濾波、放大、阻抗匹配以滿足單片機(jī) A/D 轉(zhuǎn)換的滿量程要求，并將傳感器輸出的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為計(jì)算機(jī)能夠識(shí)別和處理的數(shù)字信號(hào) （ 傳感器輸出的信號(hào)也有數(shù)字信號(hào)和模擬信號(hào)之分，比如加速度傳感器輸出的信號(hào)就是數(shù)字信號(hào)，該信號(hào)只需調(diào)理后就可直接輸入到單片機(jī) I/O 口，而其他的光電編碼器、直線位移、壓力傳感器輸出的信號(hào)為模擬信號(hào)，不僅需要信號(hào)的調(diào)理，也需要 A/D 轉(zhuǎn)換，把經(jīng)過調(diào)理電路調(diào)理后的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，而后輸入到單片機(jī)中進(jìn)行處理），硬件設(shè)計(jì)中通訊電路的設(shè)計(jì)采用 RS232 通訊接口來(lái)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)的通訊和數(shù)據(jù)的傳輸。硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是否合理有效對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的正常工作有著決定性作用。 測(cè)試系統(tǒng)設(shè)計(jì)的一般過程 .......................... 4 167。 測(cè)試系統(tǒng)硬件系統(tǒng)總體框圖設(shè)計(jì) .................... 5 第二章 傳感器的選擇 ............................................................................ 6 167。 直線位移傳感器 .................................... 8 167。 振動(dòng)加速度傳感器 .................................. 9 第三章 硬件電路設(shè)計(jì) ...........................................................................11 167。 單片機(jī)簡(jiǎn)介 .................................. 11 167。 單片機(jī)的時(shí)鐘電路 ........................... 12 167。 12864 顯示模塊 .............................. 14 167。 角位移信號(hào)調(diào)理 .............................. 16 167。 壓力信號(hào)調(diào)理 ................................ 17 167。 RS232 通訊接口設(shè)計(jì) ......................... 18 167。 供電模塊 ......................................... 20 第四章 硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試 ......................................................... 22 167。 原理圖的設(shè)計(jì)與調(diào)試 ............................... 23 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 167。 常見元器件封裝簡(jiǎn)介 ............................... 25 結(jié)論 ......................................................................................................... 29 參考文獻(xiàn) ................................................................................................. 31 致 謝 ......................................................................................................... 32 附錄 ......................................................................................................... 33 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 1 前 言 測(cè)試技術(shù)屬于信息科學(xué)范疇，是信息技術(shù)三大支柱之一，測(cè)試技術(shù)是用來(lái)檢測(cè)和處理各種信息的一門綜合技術(shù)，在科學(xué)研究，工業(yè)生產(chǎn)，醫(yī)療衛(wèi)生，文化教育等各個(gè)領(lǐng)域都起著相當(dāng)重要的作用 [1]。完成對(duì)被測(cè)量測(cè)試的專門設(shè)備成為測(cè)試系統(tǒng)。 機(jī)械性能綜合測(cè)試系統(tǒng)的研究開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，數(shù)據(jù)保存顯示、離線分析等功能。 目前研究生及本科教學(xué) 理論與實(shí)踐脫節(jié)，導(dǎo)致學(xué)生自主動(dòng)手、實(shí)踐能力和創(chuàng)新研究能力不足， 本課題是學(xué)生 自主開發(fā)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備設(shè)計(jì)一套集運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)參數(shù)測(cè)試分析一體的通用測(cè)試平臺(tái)。這樣既充實(shí)了教學(xué)實(shí)踐內(nèi)容，同時(shí)為機(jī)械運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)性能參數(shù)的進(jìn)一步研究創(chuàng)造了條件。離線測(cè)試、在線測(cè)試、極限測(cè)試等各種測(cè)試技術(shù)，在機(jī)械制造中實(shí)現(xiàn)質(zhì)量評(píng)定、工藝改進(jìn)、技術(shù)革新等方面，起到了關(guān)鍵性作用。 進(jìn)入 21世紀(jì)以來(lái)，科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，新工藝、新材料、新的制造技術(shù)催生了新一代的電子元器件，同時(shí)也促使 測(cè)試技術(shù)產(chǎn)生了新的發(fā)展趨勢(shì)。新型測(cè)試問題的不斷出現(xiàn)和最終解決都有賴于傳感原理和傳感器研究的創(chuàng)新綜合目前國(guó)內(nèi)外的研究狀況，該領(lǐng)域大致有兩個(gè)方面主要工作：研究開發(fā)全新傳感原理和傳感器；深入研究和改進(jìn)已有的傳感原理和傳感器，以獲得更好的性能，前者如近年來(lái)獲得廣泛關(guān)注的基于 MEMS 工藝的集成多參數(shù)傳感器、耐高溫壓力傳感器、微慣性傳感器、光纖傳感器等；后者如電容、電感、電渦流、光柵 河南科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2 尺、觀測(cè)型掃描電鏡、激光干涉儀等傳統(tǒng)傳感器的深入原理研究和性能改進(jìn)措施。例如工業(yè)參數(shù)測(cè)量?jī)x器準(zhǔn)確度普遍提高到 ％以上。 Agilent 公司的 PSA 頻譜分析儀的測(cè)量靈敏度高析儀的動(dòng)態(tài)范圍高達(dá) 169dBm， PNA 網(wǎng)絡(luò)分析儀的動(dòng)態(tài)范圍高達(dá) 143dB。 微處理器在測(cè)試系統(tǒng)普遍采用，這不僅簡(jiǎn)化了硬件結(jié)構(gòu)，縮小了體積及能耗、提高了可靠性、增加了靈活性，而且使儀器的智能化和自動(dòng)化程度更高。多核處理技術(shù)成為儀器技術(shù)發(fā)展的助推劑。涌現(xiàn)出將傳感器、調(diào)理電路‘甚至微處理器 集成在一起的智能傳感器，各種集成調(diào)理芯片不斷面市，新型顯示記錄裝置的智能化和自動(dòng)化程度也不斷提高。 現(xiàn)代測(cè)試系統(tǒng)通常都具備擴(kuò)展接口，方便擴(kuò)展和對(duì)外通信。借助于網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用，可將不同地點(diǎn)的不同儀器、儀表聯(lián)系在一起，實(shí)施網(wǎng)絡(luò)化測(cè)量、數(shù)據(jù)傳輸與共享、故障的網(wǎng) 上診斷以及技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化培訓(xùn)等。 本課題所研究的內(nèi)容及其所需解決的問題如下： ○ 1 本課題要求學(xué)生對(duì)機(jī)械測(cè)試系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀、傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀、總線技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀、及其軟硬件開發(fā)設(shè)計(jì)系統(tǒng)的現(xiàn)狀進(jìn)行深入的了解和研究。 提出基于通用性設(shè)計(jì)思想的測(cè)試方案。仿真執(zhí)行構(gòu)件及導(dǎo)桿的運(yùn)動(dòng)規(guī)律曲線，為后續(xù)測(cè)試分析提供可靠的理論依據(jù)。根據(jù)通用計(jì)算機(jī)支持的接口類型，選用標(biāo)準(zhǔn)的 RS232 串行總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)之間數(shù)據(jù)傳輸 。