【正文】 ...... 15 程序及數(shù)據(jù)存儲器設(shè)定 ............................................................................................ 15 鍵盤接口概述 .......................................................................................................... 16 獨立式按鍵 ....................................................................................................... 18 矩陣式鍵盤及其接口電路 .................................................................................. 18 鍵值的分析 ............................................................................................................. 20 CH452概述 ........................................................................................................... 22 第 4章 結(jié)論與展望 ............................................................................................................ 24 結(jié)論 ........................................................................................................................ 24 展望 ........................................................................................................................ 25 參考文獻 ............................................................................................................................ 25 致謝 ................................................................................................................................... 26 附錄一 ................................................................................................................................ 28 附錄二 ................................................................................................................................ 24 軸瓦的圓度測量儀 1 第 1 章 緒論 選題的背景及 研究的 意義 隨著我國加入世界貿(mào)易組織，我國的各行各業(yè)的產(chǎn)品都要參與國際的競爭， 都要遵守優(yōu)勝劣汰的規(guī)則。在機械制造業(yè)的產(chǎn)品中，產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)品加工的精度有密切關(guān)系， 且產(chǎn)品的質(zhì)量好壞將直接決定產(chǎn)品的性能和壽命。 而國內(nèi)缸體加工設(shè)備相對落后，加工精度難以保證，往往靠加工后的一些檢測手段來控制。傳統(tǒng)的氣動 測 量儀檢測效率低、無法區(qū)分尺寸誤差與形狀誤差，測量精度較低。特別是在曲軸圓度的測量中，因其具有測量點數(shù)多，采集數(shù)據(jù)多的特點，傳統(tǒng)的量具更是無法勝任。 研究的意義 中國是工業(yè)大國，圓度檢測儀器具有巨大市場，然而，國內(nèi)目前的研究水平離這個需求還有一定的差距。并 且通過研制高速、高精度圓度檢測系統(tǒng)，還可以提高我國圓度儀的檔次技術(shù)水平，加快高檔圓度檢測儀器國產(chǎn)化，抵制國外產(chǎn)品對我國儀器儀表市場的沖擊，尤其是對開發(fā)圓柱度儀等同類產(chǎn)品都具有促進意義。這一檢測系統(tǒng)可以實現(xiàn)發(fā)動機曲軸圓度的全自動檢測，檢測時間大大縮短，實現(xiàn)在線和非在線的產(chǎn)品檢測的要求。 本課題的研究成果具有較好的開放性，可以推廣應(yīng)用于各種的大型孔類零件的自動 非接觸式尺寸檢測中。同時該系統(tǒng)還可以應(yīng)用于孔類零部件的半成品的檢測，比較適應(yīng)國內(nèi)企業(yè)提出車間生產(chǎn)系統(tǒng)的需求。 軸瓦曲軸檢測現(xiàn)狀分析 1． 3． 1 圓度誤差檢測概況 圓度誤差是指回轉(zhuǎn)體的同一正截面上實際輪廓對其理想圓的變動量，機械零件回轉(zhuǎn)表面輪廓的圓度誤差對機器和儀器的功能有直接的影響，它是高精度回轉(zhuǎn)體零件的一項重 要精度指標，也是檢驗回轉(zhuǎn)體類零件加工質(zhì)量的重要指標之一。 主軸旋轉(zhuǎn)式：被測零件放置在工臺上固定不動，儀器的主軸帶傳感器和測頭一起回轉(zhuǎn)。 工作臺旋轉(zhuǎn)式：傳感器和測頭固定不動，被測零件放置在儀器的回轉(zhuǎn)工作臺上，隨工作臺上一起回轉(zhuǎn)，這種儀器常制成緊湊的臺式儀器，適于測量小型零件的圓度誤差，其測量原理為當儀器測頭與實際被測圓輪廓接觸時，實際被測圓輪廓的半徑變化量就 可以通過測頭反應(yīng)出來，此變化量由傳感器接收，并轉(zhuǎn)換成電信號輸送到電氣系統(tǒng)，經(jīng)放大器、濾波器運到微機系統(tǒng)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的自動處理打印及顯示結(jié)果。但是圓度儀的成本高，價格昂貴，對操作環(huán)境、條件的要求嚴格，通常僅限于計量室中使用，不能用于車間現(xiàn)場。如果頻繁地用于 一 般零件的測量，在經(jīng)濟上也不合理。 對于中小型精密零件的測量，坐標測量機也是一種精確有效的測量手段。不過測量成本高，效率也不盡人意，與它們在測量孔間關(guān)系的卓越性能相比，用它們在生產(chǎn)中測孔發(fā)揮不了其優(yōu)勢。內(nèi)徑千分表是最常用的內(nèi)孔量具，在測量深孔或小批量工件時，它的適用性極好，而且投資不高。經(jīng)過轉(zhuǎn)換后它能帶數(shù)字顯示和輸出， 因而也能用于統(tǒng)計軸瓦的圓度測量儀 3 過程控制，不過其體積變得過大，成本也大大提高。因為它能在一次操作過程中獲取最小值一一就是孔徑值，而傳統(tǒng)的內(nèi)徑千分表往往要幾次操作才能讀準孔徑值?，F(xiàn)在，用碳纖維測桿的內(nèi)徑千分表已可測達 2m 的深孔。內(nèi)徑分厘卡的型式已有了許多變化，有機械式和電子式、兩點式和三點式、 測微螺旋式和手槍按動式等。 1． 3． 2 曲軸檢測技術(shù)概況 目前國內(nèi)大多數(shù)發(fā)動機生產(chǎn)廠家對曲軸的檢測主要采用機械式的量具，例如缸徑表等作為檢測工具，其檢測精度低、檢測參數(shù)單一、檢測效率也低，無法滿足生產(chǎn)的要求。而本課題研究的孔徑圓度自動測量系統(tǒng)既能達到實驗室精密測量精度，又能實現(xiàn)在線測量。 1． 4 論文研究的內(nèi)容 本課題的研究目標 是采用數(shù)字顯示的先進技術(shù)，設(shè)計制造出滿足廠家檢測精度要求的軸瓦曲軸 圓度 顯示設(shè)備。具體有以下幾點： 1．了解國內(nèi)現(xiàn)有圓度及誤差顯示的方法，建立孔徑圓度自動顯示系統(tǒng)理論模型。分析數(shù)字顯示元件的技術(shù)指標。 4. 通過對數(shù)字顯示電路中的器件的性能的研究，設(shè)計出 合理的 數(shù)字顯示電路?，F(xiàn)代檢測技術(shù)包含了更多的后續(xù)處理技術(shù)，如根據(jù)需要對第一次變換后的電信號進行時域或頻域處理，最后以適當形式輸出。 圖 21 檢測系統(tǒng)及其組成 現(xiàn)代檢測系統(tǒng)的應(yīng)用類型大致可分為：檢 測型和控制型兩類，檢測型又可分為基本型和標準接口型。 檢測型中的基本型一般由傳感器、信號調(diào)理電路、采樣保持、模數(shù)轉(zhuǎn)換、數(shù)字信號處理和數(shù)模轉(zhuǎn)換電路等組成，完成對多點多參量的動態(tài)或靜態(tài)測量任務(wù)。它將被測參量 (一般為模擬量 )轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的便于處理的電信號輸出。緊接其后的信號調(diào)理電路將微弱信號放大到與數(shù)據(jù)采集板中 A／ D 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換電 壓范圍相適配，通過濾波抑制干擾噪音信號的高頻分量，將信號頻帶壓縮以降低采樣頻率，避免在模數(shù)轉(zhuǎn)換中產(chǎn)生混疊。數(shù)據(jù)采集卡 (板 )將采樣后的信號進行模數(shù)轉(zhuǎn)換成為幅值離散的數(shù)字量。通過軟件編程實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)運算等數(shù)字處理工作以及完成智能化信息處理的功能。 軸瓦的圓度測量儀 5 圖 22 數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)組成 數(shù)據(jù)處理的通用系統(tǒng)可以分為數(shù)據(jù)輸入 (獲取 )設(shè)備、數(shù)據(jù)處理設(shè)備 (硬件、軟件 )和數(shù)據(jù)輸出設(shè)備。 首先被測物成為采集系統(tǒng)的目標物，傳感器獲取被測目標的信號，并轉(zhuǎn)換為電信號傳送給數(shù)據(jù)采集卡，數(shù)據(jù)采集卡將信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，然后，把數(shù)字信號送入數(shù)據(jù)處理器，數(shù)據(jù)處理器使用依據(jù)各種數(shù)據(jù)處理算法編制的程序?qū)?shù)據(jù)信號進行處理、形狀擬合、形態(tài)學(xué)分析，得到最終的測量結(jié)果，如尺寸、角度、個數(shù)、坐標 ，從而根據(jù)測量結(jié)果實現(xiàn)最終的檢測目的。首先，被測工件內(nèi)放置數(shù)據(jù)采集裝置實現(xiàn)對被測工件的信號獲取，信號從傳感器元件傳送到數(shù)據(jù)控制器，控制器對原始的數(shù)據(jù)信號進行預(yù)處理。然后，計算機通過測量軟件實現(xiàn)對曲軸孔圓度計算、圖形顯示及測量結(jié)果統(tǒng)計等操作。設(shè)計總體框圖如圖 24 所示。若為 1 則表示二極管被點亮。對于靜態(tài)顯示方式 ,所需的譯碼驅(qū)動裝置很多 ,引線多而復(fù)雜 ,成本高 ,且可靠性也較低。動態(tài)顯示方式 ,可以避免靜態(tài)顯示的問題。因此合理的設(shè)計既應(yīng)保證驅(qū)動電路易實現(xiàn) ,又要保證顯示穩(wěn)定 ,無閃爍。通過實驗發(fā)現(xiàn) , 當掃描刷新頻率 (發(fā)光二極管的停閃頻率 ) 為 50Hz, 發(fā)光二極管導(dǎo)通時間≥ 1m s 時 , 顯示亮度較好 , 無閃爍感。 顯示 系統(tǒng) 有時 要懸掛在墻上，電池總量大，使用會有較大安全隱患。 基于以上分析，我決定采用采用 LM7805 三端穩(wěn)壓器電源作為系統(tǒng)電源。之后經(jīng)單片機對 CH452進行控制。 本實驗設(shè)計了 3 位數(shù)碼管的顯示電路 ，只要接地址輸出相應(yīng)的的數(shù)據(jù)，就可以實現(xiàn)對顯示器的控制。 由于靜態(tài)顯示方式 ,所需的譯碼驅(qū)動裝置很多 ,引線多而復(fù)雜 ,成本高 ,且可靠性也較低。且動態(tài)顯示易于制作和理解，又能鞏固所學(xué)知識，達到畢業(yè)設(shè)計的目標。 驅(qū)動電路的選擇 驅(qū)動電路的選擇采取并口輸入，占用大量 I/O 口資源。所以我選用串口輸入。為提供負載能力，接 16 個 2N5551 的NPN 三極管驅(qū)動。同樣，驅(qū)動部分則是 16 個 2N5401 的三極管完成的。顯示系統(tǒng)有時要懸掛在墻上，電池總量大，使用會有較大安全隱患。 基于以上分析，我決定采用采用 LM7805 三端穩(wěn)壓器電源作為系統(tǒng)電源。 圖 31 二極管相敏檢波電路 通過多次移動銜鐵可以總結(jié)出以下結(jié)論： １．銜鐵在中間位置時，無論參考 電壓是正半周還是負半周，在負載 RL 上的輸出電壓始終為 0。 ３．銜鐵在零位以下移動時，無論參考電壓是正半周還是負半周，在負載RL上得到的輸出電壓始終為負。差動變壓器的輸出經(jīng)過相敏檢波以后，特性曲線由圖 32 的（ a）變成（ b），殘存電壓自動消失。 其主要功能特性如下： （ 1） 分辨率： 12 位 （ 2） 非線性誤差：小于 177。1LBS （ 3） 轉(zhuǎn)換速率： 25us （ 4） 模擬電壓輸入范圍： 0—10V 和 0—20V， 0—177。10V 兩檔四種 （ 5） 電源電壓： 177。 [2]. Pin2——數(shù)據(jù)模式選擇端，通過此引腳可選擇數(shù)據(jù)縱線是 12 位或 8 位輸出。 [4]. Pin4(A0)——字節(jié)地址短周期控制端。須注意的是， 端 TTL電平不能直接 +5V或 0V連接。 [6]. Pin6(CE)——使能端。 [8]. Pin8(REF OUT)——10V基準電源電壓輸出端。 [10]. Pin10(REF IN)——基準電源電壓輸入端。 [12]. Pin1(V+)——正電源輸入端，輸入 +15V電源。 [14]. Pin14(20V IN)——20V量程模擬電壓輸入端。 [16]. Pin16—Pin27(DB0—DB11)——12 條數(shù)據(jù)總線。 軸瓦的圓度測量儀 11 [17]. Pin28(STS)——工作狀態(tài)指示信號端，當 STS=1 時，表示轉(zhuǎn)換器正處于轉(zhuǎn)換狀態(tài)，當 STS=0 時，聲明 A/D 轉(zhuǎn)換結(jié)束，通過此信號可以判別 A/D 轉(zhuǎn)換器的工作狀態(tài)，作為單片機的中斷或查詢信號之用。 AD 轉(zhuǎn)換器的數(shù)據(jù)輸出也通過 P0 數(shù)據(jù)總線連至 AT89C51，由于我們只使用了 8 位數(shù)據(jù)口， 12 位數(shù)據(jù)分兩次讀進AT89C51，所以接地。這里不管 AD574A 是處在啟動、轉(zhuǎn)換和輸出結(jié)果，使能端 CE 都必須為 1，因此將 AT89C51 的寫控制線和讀控制線通過與非門 74LS00 與 AD574A 的使能端 CE 相連。該器件采用 ATMEL 公司 高密度非易失存儲器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標準的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。他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。 其主要參數(shù)及引腳圖及其功能如圖 36 所示。 軸瓦的圓度測量儀 13 AT89C51 是一個低功耗高性能單片機， 40 個引腳， 32 個外部雙向輸入 /輸出