摘 要：本文通過分析光敏電阻生產環節中測試分檔工序的現狀，針對該環節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轉換器AD574完成八路被檢光敏電阻亮電阻、暗電阻等參數的數據采集。通過由PDIUSBD12芯片構成的USB數據傳輸模塊將采樣數據送到上位計算機。軟件設計方面，USB接口單片機程序中采用了Philips的USB51S函數庫來解釋USB數據傳輸協議。使用Windows DDK開發了驅動程序。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、動態連接庫 1引言 　　測試分檔是光敏電阻生產環節中后期的一個重要工序。因為不同應用領域對光敏電阻有關參數如亮電阻、暗電阻和γ值等的要求也不一樣，生產廠家必須能夠十分準確地給出自己產品的上述參數值，以滿足用戶使用的具體要求。生產廠家根據用戶對亮電阻、暗電阻和γ值等參數的要求范圍，來為生產的光敏電阻分類，這就是光敏電阻的測試分檔。 　　目前國內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，人工讀數引入了較大誤差，測試數據只能人工記錄保存，這就大大地影響了分檔的精度和產品的一致性。本文借助計算機強大的數據處理與存儲功能，采用數據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，人工讀數帶來的誤差，測試結果的保存等。 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、數據的采集與處理、單片機和計算機的USB串行數據傳輸、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、暗電阻等參數的采集，采集數據由USB數據傳輸接口模塊傳送至PC計算機，由計算機完成參數的后續處理，算出對應光敏電阻的γ值，隨后分檢顯示程序根據亮、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數據采集模塊 　　數據采集模塊由數據采集模塊單片機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數據傳輸接口模塊通信的IDC26接口（CN6）等部分組成。 　　AD574是美國AD 公司生產的12位高速逐次逼近型模數變換器。片內自備時鐘基準源，無需外接元器件就可獨立完成A/D轉換功能，它的轉換時間為15～35μs，轉換精度為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。廣泛應用在數據采集系統中。 　　系統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、數據總線）的連接。由于AD574輸出具有三態緩沖器，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 模擬信號進行轉換，本裝置采用0～10V輸入。轉換結果的高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據總線相連。 　　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，根據電路硬件連接，8路輸入地址分別為0xff18、0xff19、0xff1a、0xff1b、0xff1c、0xff1d、0xff1e、0xff1f。調用一次采樣函數ad574（），8路光敏電阻即被測試一遍。 　　測試系統中光照強度的調節由單片機的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數據采集模塊單片機和計算機的USB通信 　　本系統采用基于PDIUSBD12接口芯片的USB數據傳輸接口模塊[1，2]。用于連接數據采集模塊和PC計算機的USB數據傳輸接口模塊在整個系統中地位極其重要，也是本系統設計的重點和難點，這里開發一個通用的USB數據傳輸接口模塊，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。 　　（3）雙端口數據存儲區，包括雙端口RAM芯片CY7C136和一個IDC26封裝的8位并行數據接口插座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的左側信箱中斷請求，完成數據采集模塊單片機采集數據的上傳。 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 　　數據采集模塊單片機和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。數據采集模塊通過USB通信模塊接收到相應命令后，通過調整光照強度，調用數據采集程序，隨后把采集結果通過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，從而實現了光敏電阻的智能化檢測。數據采集程序的部分代碼如下： 　　unint ad574（uchar idata ＊x） //采樣結果放指針中的A/D采樣函數 　?。?uchar i; 　　uchar xdata ＊ad_adr; 　　ad_adr=&ADCOM0; 　　adhi=&ADHI0; 　　adlo=&ADLO0; 　　r=0; //產生CE=1 　　w=0; 　　for（i=0;i<8;i++） 　　｛ ＊ad_adr=0; //啟動轉換 　　while（adbusy==1）; 　　x[2＊i]=adhi>>4; //存轉換結果高位 　　x[2＊i+1]=（（adhi<<4）+（adlo&0x0f））; //存轉換結果低位 　　ad_adr++; 　　adhi++; 　　adlo++; 　?。? 　?。? 　　3.2驅動程序的開發 　　USB設備驅動程序在結構上與其他類型的設備驅動程序基本相同，包括初始化、創建設備、卸載和刪除設備、即插即用處理、分發例程處理、電源管理、WMI等部分。驅動程序主要例程如下： 　?。?）驅動程序入口例程DriverEntry，該例程完成兩件事：把注冊表項復制到一個全局變量中;告訴系統哪些IRP由哪個例程處理。 　?。?）驅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 　?。?）數據讀寫例程DataClt_DispatchReadWrite 　　（6）提交URB 例程DataClt_CallUSBD 　　3.3 上位機應用程序的開發 　　在Microsoft Visual Basic 2005環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。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“保存本次結果”，將本次檢測結果保存入數據庫;點擊“結果送分檢電路”，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”，即可繼續檢測;在檢測界面中，可隨時通過點擊“查看檢測記錄”進入數據庫查看已經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。實際應用中可根據情況進行調整。 　　程序中由PC機通過D12的端點1向下位機發送命令，通過計算校驗和保證命令傳輸的正確性，然后通過讀端口2得到返回的檢測結果數據，其中讀數據的長度可通過對接收數據長度變量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，故令nLen= 16即可滿足要求，程序的編寫具有通用性，可實現對任意長度的采樣數據進行讀取，因D12的端點2緩存僅為64字節，故需按每幀接收64個數據來多次讀取（nFrameLen = 64），最后讀取一個小于64字節的剩余幀。 　　智能光敏電阻檢測數據庫界面如圖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與SQL Server數據庫的連接，在“檢測界面”中每按一次“保存本次結果”命令按鈕，即可將檢測結果追加到數據庫中，并在智能光敏電阻檢測數據庫界面中動態顯示出來。在數據庫界面中，可通過相應命令按鈕查看某段時間生產的一些指標，如合格率、廢品率及某個檔位產品的數量等。 [align=center] 圖2 檢測界面[/align] 4結論 　　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據的數據采集模塊、負責傳輸采樣數據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據、存儲檢測結果的PC上位機等。軟件包括數據采集模塊中的上位機命令分析程序、采樣程序及與USB接口模塊的數據傳輸程序，USB接口模塊中的USB固件程序以及與數據采集模塊通信的數據傳輸程序，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，實現了較高的數據傳輸率，保證了較高的可靠性。 　　圖3智能光敏電阻檢測數據庫界面 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數據采集系統的設計[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