摘 要：本文通過分析光敏電阻生產(chǎn)環(huán)節(jié)中測試分檔工序的現(xiàn)狀，針對該環(huán)節(jié)目前主要靠手工分檔而帶來的分檔精度不高、一致性不好及生產(chǎn)效率低下的實際問題，研制了一種基于USB總線接口技術的新型智能光敏電阻檢測裝置。硬件設計方面，用單片機AT89C52控制12位高速A/D轉(zhuǎn)換器AD574完成八路被檢光敏電阻亮電阻、暗電阻等參數(shù)的數(shù)據(jù)采集。通過由PDIUSBD12芯片構(gòu)成的USB數(shù)據(jù)傳輸模塊將采樣數(shù)據(jù)送到上位計算機。軟件設計方面，USB接口單片機程序中采用了Philips的USB51S函數(shù)庫來解釋USB數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議。使用Windows DDK開發(fā)了驅(qū)動程序。上位機應用程序利用PHILIPS公司提供的EasyD12庫和Visual Basic 2005來設計。 關鍵詞：光敏電阻、測試分檔、光照強度、USB、動態(tài)連接庫 1引言 　　測試分檔是光敏電阻生產(chǎn)環(huán)節(jié)中后期的一個重要工序。因為不同應用領域?qū)饷綦娮栌嘘P參數(shù)如亮電阻、暗電阻和γ值等的要求也不一樣，生產(chǎn)廠家必須能夠十分準確地給出自己產(chǎn)品的上述參數(shù)值，以滿足用戶使用的具體要求。生產(chǎn)廠家根據(jù)用戶對亮電阻、暗電阻和γ值等參數(shù)的要求范圍，來為生產(chǎn)的光敏電阻分類，這就是光敏電阻的測試分檔。 　　目前國內(nèi)廠家的測試分檔基本以手工操作為主，這樣的弊端是顯而易見的：光源的光照強度不能準確控制，手工分檔速度很慢，人工讀數(shù)引入了較大誤差，測試數(shù)據(jù)只能人工記錄保存，這就大大地影響了分檔的精度和產(chǎn)品的一致性。本文借助計算機強大的數(shù)據(jù)處理與存儲功能，采用數(shù)據(jù)傳輸率很高且使用方便的USB總線研究和設計了一種用于光敏電阻測試分檔的智能化檢測裝置。從根本上解決了手工分檔的一系列問題：如光源光照強度的控制，人工讀數(shù)帶來的誤差，測試結(jié)果的保存等。 2智能光敏電阻檢測裝置的硬件設計 　　智能光敏電阻檢測裝置的研制涉及光源設計、超大范圍的電阻的自動測量、數(shù)據(jù)的采集與處理、單片機和計算機的USB串行數(shù)據(jù)傳輸、分檔信號的顯示及控制等幾大部分。 　　設計總體框圖如圖1所示。其中AD574采集模塊在來自PC機命令的控制下完成8路光敏電阻亮電阻、暗電阻等參數(shù)的采集，采集數(shù)據(jù)由USB數(shù)據(jù)傳輸接口模塊傳送至PC計算機，由計算機完成參數(shù)的后續(xù)處理，算出對應光敏電阻的γ值，隨后分檢顯示程序根據(jù)亮、暗電阻和γ值確定對應光敏電阻應屬哪一檔。最后由分檢顯示電路顯示分檔信息。 [align=center] 圖1智能光敏電阻檢測裝置設計總體框圖[/align] 　　2.1數(shù)據(jù)采集模塊 　　數(shù)據(jù)采集模塊由數(shù)據(jù)采集模塊單片機AT89C52、鎖存器74LS373、A/D芯片AD574、8路模擬開關CD4051、光敏電阻測試電路、與USB數(shù)據(jù)傳輸接口模塊通信的IDC26接口（CN6）等部分組成。 　　AD574是美國AD 公司生產(chǎn)的12位高速逐次逼近型模數(shù)變換器。片內(nèi)自備時鐘基準源，無需外接元器件就可獨立完成A/D轉(zhuǎn)換功能，它的轉(zhuǎn)換時間為15～35μs，轉(zhuǎn)換精度為0.05%，可以并行輸出12位，也可以分成8位和4位兩次輸出。數(shù)字量可直接采用雙極性模擬信號輸入，供電電源為±15V，邏輯電源為+5V。廣泛應用在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中。 　　系統(tǒng)的硬件設計在連接上主要考慮了三總線（控制總線、地址總線、數(shù)據(jù)總線）的連接。由于AD574輸出具有三態(tài)緩沖器，可直接與微機的總線接口，而無須附加邏輯接口電路。AD574片內(nèi)有時鐘，故無需外加時鐘信號。該電路采用單極性輸入方式，可對0～10V或0～20V 模擬信號進行轉(zhuǎn)換，本裝置采用0～10V輸入。轉(zhuǎn)換結(jié)果的高8位從DB11～DB4輸出，低4位從DB3～DB0 輸出，并且直接和單片機的數(shù)據(jù)總線相連。 　　在光敏電阻測試電路中，模擬開關4051對應8路輸入，一次可測試8個光敏電阻，根據(jù)電路硬件連接，8路輸入地址分別為0xff18、0xff19、0xff1a、0xff1b、0xff1c、0xff1d、0xff1e、0xff1f。調(diào)用一次采樣函數(shù)ad574（），8路光敏電阻即被測試一遍。 　　測試系統(tǒng)中光照強度的調(diào)節(jié)由單片機的P1.1、P1.2和P1.3控制，P1.1、P1.2和P1.3分別控制100lx、10lx和0lx 的光源。P1.4接看門狗電路的輸入端WDI，不斷輸出脈沖信號進行喂狗。 　　2.2數(shù)據(jù)采集模塊單片機和計算機的USB通信 　　本系統(tǒng)采用基于PDIUSBD12接口芯片的USB數(shù)據(jù)傳輸接口模塊[1，2]。用于連接數(shù)據(jù)采集模塊和PC計算機的USB數(shù)據(jù)傳輸接口模塊在整個系統(tǒng)中地位極其重要，也是本系統(tǒng)設計的重點和難點，這里開發(fā)一個通用的USB數(shù)據(jù)傳輸接口模塊，該模塊主要由3個部分組成。 　?。?）USB總線接口部分，包括B類USB連接線插座和PDIUSBD12接口芯片。 　　（2）微處理器及邏輯控制部分，包括AT89C52單片機及邏輯控制電路。 　?。?）雙端口數(shù)據(jù)存儲區(qū)，包括雙端口RAM芯片CY7C136和一個IDC26封裝的8位并行數(shù)據(jù)接口插座CN3。 　　AT89C52單片機的外部中斷INT0用于USB接口芯片PDIUSBD12的中斷請求，外部中斷INT1用于雙端口RAM芯片CY7C136的左側(cè)信箱中斷請求，完成數(shù)據(jù)采集模塊單片機采集數(shù)據(jù)的上傳。 3智能光敏電阻檢測裝置的軟件設計 　　3.1下位機程序的開發(fā) 　　數(shù)據(jù)采集模塊單片機和USB接口單片機程序均使用C語言編寫[3]，增加了程序的可移植性。數(shù)據(jù)采集模塊通過USB通信模塊接收到相應命令后，通過調(diào)整光照強度，調(diào)用數(shù)據(jù)采集程序，隨后把采集結(jié)果通過USB通信模塊上傳到PC計算機進一步處理。下位機還可通過鍵盤顯示電路顯示出被檢光敏電阻的分檔信息，從而實現(xiàn)了光敏電阻的智能化檢測。數(shù)據(jù)采集程序的部分代碼如下： 　　unint ad574（uchar idata ＊x） //采樣結(jié)果放指針中的A/D采樣函數(shù) 　?。?uchar i; 　　uchar xdata ＊ad_adr; 　　ad_adr=&ADCOM0; 　　adhi=&ADHI0; 　　adlo=&ADLO0; 　　r=0; //產(chǎn)生CE=1 　　w=0; 　　for（i=0;i<8;i++） 　?。?＊ad_adr=0; //啟動轉(zhuǎn)換 　　while（adbusy==1）; 　　x[2＊i]=adhi>>4; //存轉(zhuǎn)換結(jié)果高位 　　x[2＊i+1]=（（adhi<<4）+（adlo&0x0f））; //存轉(zhuǎn)換結(jié)果低位 　　ad_adr++; 　　adhi++; 　　adlo++; 　?。? 　?。? 　　3.2驅(qū)動程序的開發(fā) 　　USB設備驅(qū)動程序在結(jié)構(gòu)上與其他類型的設備驅(qū)動程序基本相同，包括初始化、創(chuàng)建設備、卸載和刪除設備、即插即用處理、分發(fā)例程處理、電源管理、WMI等部分。驅(qū)動程序主要例程如下： 　?。?）驅(qū)動程序入口例程DriverEntry，該例程完成兩件事：把注冊表項復制到一個全局變量中;告訴系統(tǒng)哪些IRP由哪個例程處理。 　?。?）驅(qū)動程序的初始化例程DataClt_AddDevice 　?。?）即插即用例程DataClt_DispatchPnp 　?。?）電源管理例程DataClt_DispatchPower 　?。?）數(shù)據(jù)讀寫例程DataClt_DispatchReadWrite 　?。?）提交URB 例程DataClt_CallUSBD 　　3.3 上位機應用程序的開發(fā) 　　在Microsoft Visual Basic 2005環(huán)境下編寫上位機應用程序，上位機應用程序使用EasyD12.dll API函數(shù)。智能光敏電阻檢測應用程序中的檢測界面如圖2所示。檢測界面包括測100lx光照下光敏電阻的阻值、測10lx光照下光敏電阻的阻值、測0lx光照下光敏電阻的阻值、計算光敏電阻的γ值以及測試分檔等命令。每檢測一組8個電阻后，可以點擊“保存本次結(jié)果”，將本次檢測結(jié)果保存入數(shù)據(jù)庫;點擊“結(jié)果送分檢電路”，可通過分檢電路顯示出對應光敏電阻應屬分檔;待檢測現(xiàn)場準備好下一組待檢光敏電阻后，點擊“檢測下一組”，即可繼續(xù)檢測;在檢測界面中，可隨時通過點擊“查看檢測記錄”進入數(shù)據(jù)庫查看已經(jīng)檢測的光敏電阻的檢測信息。程序中將光敏電阻分為26檔，其中含 “廢品”檔。實際應用中可根據(jù)情況進行調(diào)整。 　　程序中由PC機通過D12的端點1向下位機發(fā)送命令，通過計算校驗和保證命令傳輸?shù)恼_性，然后通過讀端口2得到返回的檢測結(jié)果數(shù)據(jù)，其中讀數(shù)據(jù)的長度可通過對接收數(shù)據(jù)長度變量nLen的賦值來改變， 本程序因每次僅檢測8個光敏電阻，每個電阻采樣值共12位，占2個字節(jié)，故令nLen= 16即可滿足要求，程序的編寫具有通用性，可實現(xiàn)對任意長度的采樣數(shù)據(jù)進行讀取，因D12的端點2緩存僅為64字節(jié)，故需按每幀接收64個數(shù)據(jù)來多次讀?。╪FrameLen = 64），最后讀取一個小于64字節(jié)的剩余幀。 　　智能光敏電阻檢測數(shù)據(jù)庫界面如圖3所示，設計的字段有：100lx下電阻值、10lx下電阻值、0lx下電阻值、g值、應屬分檔、測試時間。應用程序中通過上述幾個控件實現(xiàn)與SQL Server數(shù)據(jù)庫的連接，在“檢測界面”中每按一次“保存本次結(jié)果”命令按鈕，即可將檢測結(jié)果追加到數(shù)據(jù)庫中，并在智能光敏電阻檢測數(shù)據(jù)庫界面中動態(tài)顯示出來。在數(shù)據(jù)庫界面中，可通過相應命令按鈕查看某段時間生產(chǎn)的一些指標，如合格率、廢品率及某個檔位產(chǎn)品的數(shù)量等。 [align=center] 圖2 檢測界面[/align] 4結(jié)論 　　基于USB接口的智能光敏電阻檢測裝置硬件包括負責采集數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)采集模塊、負責傳輸采樣數(shù)據(jù)和傳輸上位機命令及最后分檔信息的USB接口通信模塊和負責處理采樣數(shù)據(jù)、存儲檢測結(jié)果的PC上位機等。軟件包括數(shù)據(jù)采集模塊中的上位機命令分析程序、采樣程序及與USB接口模塊的數(shù)據(jù)傳輸程序，USB接口模塊中的USB固件程序以及與數(shù)據(jù)采集模塊通信的數(shù)據(jù)傳輸程序，還有計算機端的應用軟件設計等。整個裝置采用先進的USB總線技術，實現(xiàn)了較高的數(shù)據(jù)傳輸率，保證了較高的可靠性。 　　圖3智能光敏電阻檢測數(shù)據(jù)庫界面 參考文獻： 　　[1]Philips Semiconductors Company. PDIUSBD12 Data Sheet Philips Semiconductors[DB/OL].http://www.semiconductors.philips.com/pip/PDIUSBD12D.html,2001-08 　　[2]萬利峰,徐曉潔,胡慧鋪,張曄暉.基于PDIUSBD12的USB數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計[J]微計算機信息2006,22第5-1期:110- 112 　　[3]馬忠梅,籍順心,張凱.單片機C語言應用程序設計[M].北京：北京航空航天大學出版社，2003