一种圆度仪数据采集电路及其方法技术

本发明专利技术公开了一种圆度仪数据采集电路及其方法，涉及机械误差测量技术领域，采用16位的AD7961实现了高精度数据采集，以MCU为核心的圆度测量分析一体机，实现了圆度测量的智能化与嵌入式，MCU系统即开即用，16位AD7961代替传统数据采集卡，MCU系统代替传统PC机，造价降低了至少30倍。选用的STC15W4K61S4单片机中内置了EEPROM，这样就节省了片外资源，使用起来也更加方便。在当前“工业4.0”大背景的自动化、智能化趋势下，前景可观，具有较强的工程实践意义。

【技术实现步骤摘要】
一种圆度仪数据采集电路及其方法
本专利技术涉及机械误差测量
，特别是涉及一种圆度仪数据采集电路及其方法。
技术介绍
圆度是指圆形零件在与其轴线垂直的平面内表面形状的不圆程度，它属于宏观几何形状误差，圆度误差测量是机械领域中一项非常重要的内容，圆度误差直接影响着零部件的配合精度、旋转精度、摩擦、振动、噪声等。圆度测量所用的仪器主要是圆度仪，它是以其高精度的回转轴为测量基准，利用传感器和被测零件接触(如电感测头)或不接触(如电容测头)，测量不同转角位置实际轮廓到回转中心半径的变化以评定圆度误差。当下我国一部分机械厂使用的圆度仪，其测量主体部分都能保持较高精度,但数据采集处理部分性能落后，功能单一。典型的不足还有：上位机与下位机不同步，数据采集传送较慢，测量方法单一，计算结果与实际测量值存在较大偏差，特别是当工件误差值较大时(如存在毛刺)，测量容易出现偏差，测量系统稳定性较差、误差分辨率低、重复精度低。国内外的圆度仪基本都是由上位机和下位机组成。下位机负责圆度数据的采集，上位机PC负责数据的处理分析。要进行圆度的测量必须上位机和下位机同时工作。因此，若能将下位机设计成集采集处理分析于一体，将能实现圆度仪的小型化，便携化。这也有助于在实现数字滤波、自动定标、主轴误差分离、圆度、同轴度测量等技术和方法的基础上，完成圆度仪的智能化、小型化。圆度仪精密化、小型化及智能化的核心在于圆度测量值数据的采集分析。目前的圆度测量数据采集部分通常有2种方式：一种是使用数据采集卡，数据采集卡价格昂贵，而且受计算机插槽数量和地址、中断资源的限制，扩展性差；另一种是采用外置式采样，通过RS-232C与PC机相连，这种方式连接方便，但数据传输速度很慢，最高数据传输速度不超过115kb/s。
技术实现思路
本专利技术提供了一种圆度仪数据采集电路及其方法，可以解决现有技术中存在的问题。本专利技术提供了一种圆度仪数据采集电路，所述采集电路包括运算放大器U1和U2、基准电压源U3、ADC芯片U4、三端稳压器U5、U6和U7、整流桥U8、单片机U9和液晶显示屏U10，传感器的检测到的信号输入所述运算放大器U1，所述运算放大器U1、U2、ADC芯片U4、单片机U9依次连接，所述基准电压源U3与所述运算放大器U2和所述三端稳压器U5均连接，所述三端稳压器U5与所述整流桥U8、三端稳压器U6和单片机U9均连接，所述整流桥U8与所述三端稳压器U6和U7均连接，所述液晶显示屏U10与所述单片机U9连接，所述ADC芯片U4的型号为AD7961，所述单片机U9的型号为STC15W4K61S4。本专利技术还提供了一种圆度仪数据采集方法，该方法包括：寄存器初始化；设置变量初值；开IAP；擦除扇区；配置完成，开始写入数据到扇区；判断写入1024组半径值是否完整，如果未完成则继续写入；判断写入1024组角度值是否完成，如果未完成则继续写入；半径值和角度值均写入完毕后，读1024组半径值和1024组角度值到主函数；关IAP。本专利技术实施例中的一种圆度仪数据采集电路及其方法，解决了传统圆度测量仪难以高精度、小型化、快捷性、低成本等问题，设计的精密工件圆度测量值模数转换电路，采用16位ADC的AD7961实现了高精度数据采集。以MCU为核心的圆度测量分析一体机，实现了圆度测量的智能化与嵌入式，符合当下“工业4.0”的大背景。MCU系统即开即用，16位AD7961代替传统数据采集卡，MCU系统代替传统PC机，造价降低了至少30倍。在当前“工业4.0”大背景的自动化、智能化趋势下，前景可观，具有较强的工程实践意义。工业实践中，圆度仪都是通过正负电压采集完成圆度的测量，本专利技术主要针对的传感器采集范围是-2.5V～+2.5V，选用的STC15W4K61S4单片机中内置了EEPROM，这样就节省了片外资源，使用起来也更加方便。EEPROM可用于保存一些需要在应用过程中修改并且掉电不丢失的参数数据。在用户程序中，可以对EEPROM进行字节读、字节编程、扇区擦除操作。从而完成圆度仪大数据采集读取、存储。具有准确性：大数据采集，确保数据和结果的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的圆度仪数据采集电路示意图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。参照图1，本专利技术提供了一种圆度仪数据采集电路，包括运算放大器U1和U2、基准电压源U3、ADC芯片U4、三端稳压器U5、U6和U7、整流桥U8、单片机U9和液晶显示屏U10。传感器的检测到的信号输入所述运算放大器U1，所述运算放大器U1、U2、ADC芯片U4、单片机U9依次连接，所述基准电压源U3与所述运算放大器U2和所述三端稳压器U5均连接，所述三端稳压器U5与所述整流桥U8、三端稳压器U6和单片机U9均连接，所述整流桥U8与所述三端稳压器U6和U7均连接，所述液晶显示屏U10与所述单片机U9连接。在本实施例中，所述运算放大器U1和U2的型号均为TL081，所述基准电压源U3的型号为ADR03，所述ADC芯片U4的型号为AD7961，所述三端稳压器U5的型号为7805，U6的型号为7815，U7的型号为7915，单片机U9的型号为STC15W4K61S4，液晶显示屏U10的型号为LCD12864。具体地，所述运算放大器U1的同相输入端接传感器的输出信号，同时也经过电容C1接地，反向输入端连接在输出端，输出端通过电阻R1接所述运算放大器U2的同相输入端，运算放大器U2的同相输入端还通过电阻R2连接在所述基准电压源U3的引脚Z，反向输入端通过电阻R4接地，同时也通过电阻R3连接输出端，输出端连接在所述ADC芯片U4的引脚CH0。U4的引脚CLK、DI和DO分别连接在所述单片机U9的引脚PA0/ADC0、PA1/ADC1、PA2/ADC2和PA3/ADC3，ADC芯片U4的引脚GND接地，引脚VCC接+5V电源。所述单片机U9的引脚AREF和AVCC与所述基准电压源U3的引脚X2均连接在所述三端稳压器U5的引脚VO，所述基准电压源U3的引脚Y2接地，同时也通过电容C2连接在引脚Z。所述单片机U9的引脚通过按键K3接地，引脚PD6/ICP和PD7/OC2分别通过按键K2和K1接地，引脚AGND接地。本实施例中，所述按键K1为校核键，K2为圆度测量键，K3为复位键。所述单片机U9的引脚PB0/T0、PB1/T1、PB2/AIN0、PB3/AIN1、PB4/PB5/MOSI、PB6/MISO、PB7/SCK、PD0/RXD、PD1/TXD、PD2/INT0、PD3/INT1和PD4/OC1B分别连接在所述液晶显示器U10的引脚DB0、DB1、DB2、DB3、DB4、DB5、DB本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆度仪数据采集电路，其特征在于，所述采集电路包括运算放大器U1和U2、基准电压源U3、ADC芯片U4、三端稳压器U5、U6和U7、整流桥U8、单片机U9和液晶显示屏U10，传感器的检测到的信号输入所述运算放大器U1，所述运算放大器U1、U2、ADC芯片U4、单片机U9依次连接，所述基准电压源U3与所述运算放大器U2和所述三端稳压器U5均连接，所述三端稳压器U5与所述整流桥U8、三端稳压器U6和单片机U9均连接，所述整流桥U8与所述三端稳压器U6和U7均连接，所述液晶显示屏U10与所述单片机U9连接，所述ADC芯片U4的型号为AD7961，所述单片机U9的型号为STC15W4K61S4。

【技术特征摘要】
1.一种圆度仪数据采集电路，其特征在于，所述采集电路包括运算放大器U1和U2、基准电压源U3、ADC芯片U4、三端稳压器U5、U6和U7、整流桥U8、单片机U9和液晶显示屏U10，传感器的检测到的信号输入所述运算放大器U1，所述运算放大器U1、U2、ADC芯片U4、单片机U9依次连接，所述基准电压源U3与所述运算放大器U2和所述三端稳压器U5均连接，所述三端稳压器U5与所述整流桥U8、三端稳压器U6和单片机U9均连接，所述整流桥U8与所述三端稳压器U6和U7均连接，所述液晶显示屏U10与所述单片机U9连接，所述ADC芯片U4的型号为AD7961，所述单片机U9的型号为STC15W4K61S4。2.如权利要求1所述的圆度仪数据采集电路，其特征在于，所述运算放大器U1和U2的型号均为TL081，所述基准电压源U3的型号为ADR03，所述三端稳压器U5的型号为7805，U6的型号为7815，U7的型号为7915，液晶显示屏U10的型号为LCD12864。3.如权利要求2所述的圆度仪数据采集电路，其特征在于，所述运算放大器U1的同相输入端接传感器的输出信号，同时也经过电容C1接地，反向输入端连接在输出端，输出端通过电阻R1接所述运算放大器U2的同相输入端，运算放大器U2的反向输入端通过电阻R4接地，同时也通过电阻R3连接输出端，输出端连接在所述ADC芯片U4的引脚CH0；ADC芯片U4的引脚CLK、DI和DO分别连接在所述单片机U9的引脚PA0/ADC0、PA1/ADC1、PA2/ADC2和PA3/ADC3，ADC芯片U4的引脚GND接地，引脚VCC接+5V电源；所述单片机U9的引脚通过按键K3接地，引脚PD6/ICP和PD7/OC2分别通过按键K2和K1接地，引脚AGND接地，引脚PB0/T0、PB1/T1、PB2/AIN0、PB3/AIN1、PB5/MOSI、PB6/...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁野，
申请(专利权)人：西南大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50