基于USB的便攜式硬度計數據通信的實現(xiàn)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現(xiàn)USB通信的方法，方案針對實際生產過程需要，結合便攜式硬度計與USB通信技術的優(yōu)點，實現(xiàn)可靠的USB數據傳輸，進而由計算機對數據做進一步處理，組成了功能全面、使用方便的便攜式硬度計數據通信系統(tǒng)。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，很好地滿足了硬度測量過程處理復雜功能的需要。
關鍵詞：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，特別是材料加工工業(yè)中廣泛應用的傳統(tǒng)測試技術。便攜式硬度計是一種較先進的硬度測試儀器，具有體積小、重量輕、易攜帶、操作方便等特點，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，所以不能滿足生產過程中的復雜要求。
基于USB總線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，隨著USB應用日益廣泛，已經逐漸成為現(xiàn)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(tǒng)實現(xiàn)方案，將USB通信技術應用到硬度測量過程中，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，滿足了測試現(xiàn)場的要求。

1 系統(tǒng)分析與設計
1．1 硬度計的工作原理及實際工作要求
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行檢測后，通過傳感器將所得到的沖擊量轉換成電信號交由電子設備進行處理，受檢材料硬度值是通過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時的沖擊速度；vB為沖擊體距試樣表面1 mm時的反彈速度。
在使用便攜式硬度計進行測量工作時，常常會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、實現(xiàn)功能相對簡單，在面對實際工作中遇到的表1所示的相對復雜需求時，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數據通信方案來解決這些問題。
1．2 便攜式硬度計USB數據通信系統(tǒng)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，以其方便穩(wěn)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，為實現(xiàn)便攜式硬度計與PC機的通信，選用了USB通信方式。