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USB技术的研究及其在数字光纤塞规中的应用

赵背生  
【摘要】:在零件的批量生产中,为了控制零件内孔的精度,达到良好的互换性,必须对内孔的直径进行测量。测量的效率与测量精度成为一对矛盾。塞规和游标卡尺都具有效率高的优点,游标卡尺只适合精度不太高的场合。塞规只能保证零件内孔的尺寸在给定的公差带范围之内,塞规长期使用会有磨损。为克服上述缺点,提高测量的精度和效率,提出了一种新的基于USB的数字光纤塞规的解决方案。 目前在微机上存在多种接口形式,USB设备能够即插即用,自动配置,有较高的传输速率。USB在很多方面都优于其他接口。 该数字光纤塞规利用光纤传感器感受位移量的微小变化,采用非接触相对测量的方法,能够快速准确测量出零件内径的尺寸。该仪器由机械部分,传感器,硬件电路,软件部分和微机组成。传感器感受位移量的微小变化,处理电路将位移变化转化为电压的变化,通过ADC量化变成数字量,通过USB接口传输到微机,数据经过处理后显示在微机上。 论文主要论述了仪器完整的实现过程。首先在研究塞规和计算机接口技术的现状后,提出该用USB接口传输的数字光纤塞规的方案,并分析出该课题的任务。 接着详细介绍了USB,分析了USB出现的背景,USB总体结构,USB的数据流模型以及USB的协议层。 然后讨论了仪器的总体设计,分析了仪器的测量原理,讲述了系统的各个组成部分以及软件和硬件的开发工具。 硬件电路设计部分详细讨论了仪器硬件电路的设计。这部分包含了ADμC824单片机、USB接口芯片PDIUSBD12、电压参考AD780、电平转换电路MAX232的详细应用,分析了各个部分在硬件电路中所起的作用。


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