目錄 摘要 . Abstract . 第一章 緒論 . 1 1.1 引言 . 1 1.1.1 材料試驗(yàn)機(jī)的用途與作用 . 1 1.1.2 中國(guó)材料試驗(yàn)機(jī)的現(xiàn)狀 . 1 1.2 材料試驗(yàn)機(jī)的種類 . 2 1.3 機(jī)械智能化研究的必要性 . 3 1.4 數(shù)據(jù)采集意義和任務(wù) . 4 1.5 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能 . 4 1.5.1 數(shù)據(jù)采集 . 4 1.5.2 模擬信號(hào)處理 . 4 1.5.3 數(shù)字信號(hào)處理 . 4 1.5.4 開關(guān)信號(hào)處理 . 5 1.5.5 二次數(shù)據(jù)計(jì)算 . 5 1.5.6 屏幕顯示 . 5 1.5.7 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) . 5 1.5.8 打印輸出 . 5 1.5.9 人及聯(lián)系 . 5 第 二 章 智能載荷采集系統(tǒng)的特點(diǎn)與要求 . 6 2.1 智能載荷采集系統(tǒng)的特 點(diǎn) . 6 2.2 智能載荷采集系統(tǒng)的性能與要求 . 6 第 三 章 系統(tǒng)總體方案的確定 . 7 3.1 總體設(shè)計(jì) . 7 3.1.1 系統(tǒng)方案確定的原則 . 7 3.1.2 系統(tǒng)方案的框圖及說(shuō)明 . 11 3.2 系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)與說(shuō)明 . 11 3.2.1 系統(tǒng)主電路硬件設(shè)計(jì) . 11 3.2.2 系統(tǒng)主電路的分析與說(shuō)明 . 13 第 四 章 載荷信號(hào)調(diào)理與數(shù)字化 . 26 4.1 弱信號(hào)調(diào)理與放大 . 26 4.2 信號(hào)傳輸 . 31 4.3 信號(hào)的 A/D 轉(zhuǎn)換處理 . 31 第 五 章 抗拉強(qiáng)度的檢測(cè)原理與實(shí)現(xiàn) . 35 5.1 抗拉強(qiáng)度的概念 . 35 5.2 抗拉強(qiáng)度智能檢測(cè)的原理 . 35 5.3 抗拉強(qiáng)度檢測(cè)程序 . 35 第 六 章 可靠性設(shè)計(jì) . 46 6.1 可靠性問題 . 46 6.2 數(shù)字電路與模擬電路的供電 . 47 參考文獻(xiàn) . 49 致 謝 附錄： 英文技術(shù)資料及中文翻譯 - II - 摘要 在 各類材料的產(chǎn)品質(zhì)量檢測(cè)、生產(chǎn)過程質(zhì)量控制、材料科學(xué)研究及教學(xué)試驗(yàn)機(jī)中，都必須應(yīng)用試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行力學(xué)性能測(cè)試。力學(xué)性能可以劃分為靜態(tài)性能和動(dòng)態(tài)性能，試驗(yàn)機(jī)也可以相應(yīng)劃分為靜態(tài)試驗(yàn)機(jī)和動(dòng)態(tài)試驗(yàn)機(jī)。依據(jù)測(cè)試、應(yīng)用領(lǐng)域及試驗(yàn)機(jī)工作原理的不同，又常常將試驗(yàn)機(jī)細(xì)分為多種類型，如靜態(tài)機(jī)中有液壓專用試驗(yàn)機(jī)、液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、電子液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、電機(jī)械試驗(yàn)機(jī)、電子拉力試驗(yàn)機(jī)及電子萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)等；動(dòng)態(tài)機(jī)中有電液伺服疲勞試驗(yàn)機(jī)、電液伺服拉扭疲勞試驗(yàn)機(jī)及電機(jī)械蠕變疲勞試驗(yàn)機(jī)等。以標(biāo)準(zhǔn)或非標(biāo)準(zhǔn)試樣作為被測(cè)件的 試驗(yàn)機(jī)通常稱為材料試驗(yàn)機(jī)。本文只討論液壓萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)。液壓萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的種類及型號(hào)較多，但在機(jī)械及建筑業(yè)比較常用的規(guī)格為： 100KN， 200KN， 500KN 及 2000KN 等。因此，本文討論的智能載荷采集系統(tǒng)主要用于上述規(guī)格機(jī)型的改造，但也基本適用于其他規(guī)格。 本文討論的智能載荷采集系統(tǒng)主要完成壓力數(shù)據(jù)的采集，系統(tǒng)的構(gòu)架采用居于單片機(jī)的形式，主要優(yōu)點(diǎn)是成本低、體積小，便于實(shí)現(xiàn)嵌入系統(tǒng)，系統(tǒng)的功能主要包含 3 方面： 1、壓力的采集，壓力傳感器信號(hào)經(jīng)過放大調(diào)理后，必須進(jìn)行 A/D 或 V/F 轉(zhuǎn)換。此系統(tǒng)采用模 /數(shù)轉(zhuǎn)換模 塊的核心是雙積分 A/D 轉(zhuǎn)換電路 ICL7135。 2、數(shù)據(jù)的傳送通信，根據(jù)系統(tǒng)的拓?fù)湫枰?，可以采?RS-232 串行通信方式。 3、人機(jī)交互，通過此系統(tǒng)改造后的試驗(yàn)機(jī)，測(cè)量精度明顯提高，并能自動(dòng)記錄被測(cè)試材料的最大壓力（最大拉力）、鋼材的屈服點(diǎn)參數(shù)等。由壓力換算出極限強(qiáng)度，將測(cè)試結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)組號(hào)、試件號(hào)、實(shí)驗(yàn)時(shí)間等通過串行接口發(fā)送到上位機(jī)，由上位機(jī)再做進(jìn)一步處理。 關(guān)鍵詞 單片機(jī)；智能載荷；采集系統(tǒng)；試驗(yàn)機(jī) - III - Abstract In all kinds of materials product quality inspection, production process quality control, materials science research and teaching test enginery, must be applied mechanics performance test enginery. Mechanical properties can be divided into static performance and dynamic performance, tester can also be divided into static tester and corresponding dynamic test enginery. Based on testing, application field and test enginery principle is different, and often will test for a variety of types, such as subdivide static machine have hydraulic special test enginery, hydraulic pressureniversal testing machine, electric hydraulic pressureniversal testing machine, electric machinery test enginery, electronic tensile tester and electronic pressureniversal testing machine, etc.; Dynamic machine have electro-hydraulic servo fatigue test enginery, electro-hydraulic servo pull twist fatigue test machine and electric machinery creep fatigue test enginery and so on. Standard or non standard sample as measured by pieces of test enginery often called material testing machine. This paper only discuss the hydraulic universal material testing machine. Hydraulic universal material testing machine type and model of more, but are frequently used in machinery and construction specifications of 100KN, 200KN ， 500KN and 2000KN, etc. Therefore, the paper discusses intelligent load acquisition system which is mainly used in the above specification model transformation, but also basic applicable to other specifications. This article discusses the intelligent load gathering system mainly completes the pressure data gathering, the system skeleton uses based on the monolithic integrated circuit form ,the main merit is the cost low ,the volume is small ,is advantageous for the realization to insert the system ,the system function mainly contains 3 aspect:1、 pressure gathering ,the pressure transmitter signal recuperates after the enlargement ,must carry on A/D or V/F transforms this system to use the mold/number transformation module the core is double integral A/D switching circuit ICL7135 .2、 the data transmission correspondence ,according to the system analysis situs need ,may select the RS-232 serial communication method .3、 man-machine interactive ,after this system transformation testing aircraft ,the measuring accuracy distinct enhancement ,and can the automatic recording test the material the most tremendous pressure ,the steel products the parameter and so on .Converts the ultimate strength by the pressure ,will test the result as well as the experimental group number ,the trial parts number ,the run time and soon transmits through the serial interface to on position machine ,will do again by on position machine further processes . KEYWORDS Single chip micro-computer, Intelligent load, Gathering system, Testing aircraft 第 1 頁(yè) 共 60 頁(yè) 第一章 緒論 我們通常所見的試驗(yàn)機(jī)實(shí)際應(yīng)叫做材料試驗(yàn)機(jī)，它是一種用來(lái)驗(yàn)測(cè)各種材料式部件的機(jī)械物理性能的儀器。 1.1 引言 1.1.1 材料試驗(yàn)機(jī)的用途與作用 材料試驗(yàn)機(jī)是對(duì)材料、零件和構(gòu)件進(jìn)行機(jī)械性能和工藝性試驗(yàn)的設(shè)備。產(chǎn)品好壞，除了從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、加工工藝、處理規(guī)范諸方面去考慮以外，合理選擇材料也是一個(gè)重要方面，例如金屬、非金屬、各種新型的高溫合金、高分子化合物及復(fù)合材料等要達(dá)到物盡其用，就必須知道材料的性能；在研究新材料、新工藝，也需測(cè)定材料的機(jī)械性能；對(duì)新型機(jī)器或設(shè)備的受力部件，特別是大型構(gòu)件（如橋梁、 船體等）有時(shí)還需要進(jìn)行整體試驗(yàn)，以考慮所用材料及工藝設(shè)計(jì)是否合理等，都需要各種專門的材料試驗(yàn)機(jī)來(lái)測(cè)量相關(guān)參數(shù)。 材料受載后表現(xiàn)出彈性、塑性、斷裂三個(gè)變形過程，并且在各個(gè)過程已有相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)（規(guī)范）規(guī)定出相關(guān)性能的技術(shù)指標(biāo)，這些性能指標(biāo)的具體測(cè)定必須在試驗(yàn)機(jī)上來(lái)完成。試驗(yàn)機(jī)的功能和計(jì)量特性指標(biāo)是否滿足預(yù)期使用要求，是材料機(jī)械性能試驗(yàn)的關(guān)鍵。材料試驗(yàn)機(jī)不僅是研究材料機(jī)械性能理論的基本手段和依據(jù)，也是企業(yè)、事業(yè)單位目前生產(chǎn)檢驗(yàn)的基本手段之一。 總之，材料試驗(yàn)機(jī)為合理利用原材料、降低消耗、節(jié)約資金、保障安全生產(chǎn)起到 保障作用，同國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)、國(guó)防建設(shè)、科學(xué)研究及人民生活都有密切關(guān)系，并隨著他們的發(fā)展，試驗(yàn)機(jī)也必將得到發(fā)展。 1.1.2 中國(guó)材料試驗(yàn)機(jī)的現(xiàn)狀 我國(guó)計(jì)量檢測(cè)事業(yè)的歷史悠久，但試驗(yàn)機(jī)制造行業(yè)在舊中國(guó)是空白，中華人民共和國(guó)成立后，黨和政府十分重視計(jì)量檢測(cè)技術(shù)的發(fā)展，采用了許多重要措施來(lái)發(fā)展儀器儀表工業(yè)。經(jīng)過五十多年的努力，我國(guó)材料試驗(yàn)機(jī)的制造，從無(wú)到有、從小到大，從單參數(shù)到多參數(shù)，從靜態(tài)到動(dòng)態(tài)，逐步發(fā)展成初具規(guī)模，具有能生產(chǎn)靜負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)（如拉、壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)、扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)機(jī)、松弛試驗(yàn)機(jī)、持久強(qiáng)渡試驗(yàn)機(jī)、蠕變?cè)囼?yàn)機(jī)、復(fù) 合應(yīng)力試驗(yàn)機(jī)等）和動(dòng)負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)（如沖擊試驗(yàn)機(jī)和疲勞試驗(yàn)機(jī)等）的能力，有效地促進(jìn)了國(guó)民經(jīng)濟(jì)建設(shè)和國(guó)防建設(shè)的發(fā)展。 中國(guó)材料試驗(yàn)機(jī)的發(fā)展階段是：五十年代使用的材料試驗(yàn)機(jī)主要從蘇聯(lián)和民主德國(guó)引進(jìn)，六十年代以仿制為主，七十年代定型大批生產(chǎn)，八十年代開發(fā)新產(chǎn)品，九十年代 第 2 頁(yè) 共 60 頁(yè) 改革開放吸收國(guó)外一些先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行開放。六十年代開始，以長(zhǎng)春材料試驗(yàn)機(jī)研究所為源頭，先后制定各種材料試驗(yàn)機(jī)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，研發(fā)各種類型的試驗(yàn)機(jī)和相應(yīng)的檢定（校準(zhǔn)）使用的標(biāo)準(zhǔn)儀器設(shè)備，基本上滿足了國(guó)民經(jīng)濟(jì)和國(guó)防建設(shè)的需要。 在九十年代以前，計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代，國(guó)內(nèi)的 試驗(yàn)機(jī)企業(yè)以國(guó)營(yíng)體制為主。如長(zhǎng)春材料試驗(yàn)機(jī)、天水紅山試驗(yàn)機(jī)廠、吳忠材料試驗(yàn)機(jī)廠、青山試驗(yàn)機(jī)廠、吳忠微型試驗(yàn)機(jī)廠、上海試驗(yàn)機(jī)廠、濟(jì)南試驗(yàn)機(jī)廠、承德試驗(yàn)機(jī)廠、廣州測(cè)試儀器廠等十多個(gè)單位生產(chǎn)不同型號(hào)或規(guī)格的材料試驗(yàn)機(jī)。在計(jì)劃經(jīng)濟(jì)時(shí)代，國(guó)家按企業(yè)分工進(jìn)行計(jì)劃生產(chǎn)、計(jì)劃銷售試驗(yàn)機(jī)，各企業(yè)間也不存在什么競(jìng)爭(zhēng)，所以國(guó)內(nèi)試驗(yàn)機(jī)企業(yè)的進(jìn)步是比較緩慢的，同國(guó)外試驗(yàn)機(jī)行業(yè)相比差距較大。 二十世紀(jì)九十年代初，我國(guó)實(shí)行了市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)，眾多民營(yíng)企業(yè)應(yīng)運(yùn)而生。試驗(yàn)機(jī)制造行業(yè)也和其他行業(yè)一樣，民營(yíng)企業(yè)登上了試驗(yàn)機(jī)行業(yè)的舞臺(tái)。近幾年，隨著國(guó)內(nèi)試 驗(yàn)機(jī)民營(yíng)企業(yè)的不斷做強(qiáng)做大，國(guó)有企業(yè)的改制，中國(guó)的試驗(yàn)機(jī)行業(yè)由原來(lái)的國(guó)有企業(yè)為主逐步演變?yōu)橐悦駹I(yíng)企業(yè)唱主角的時(shí)代。 1.2 材料試驗(yàn)機(jī)的種類 萬(wàn)能材料試驗(yàn)是現(xiàn)代電子技術(shù)與機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是充分發(fā)揮了機(jī)電各自特長(zhǎng)而構(gòu)成的大型精密測(cè)試儀器，可對(duì)各種材料進(jìn)行拉伸、壓縮、彎曲、剝離、剪切等多項(xiàng)性能試驗(yàn)，且有測(cè)量范圍寬、精度高、響應(yīng)快等特點(diǎn)。工作可靠，效率高，可對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示記錄、打印。 材料試驗(yàn)機(jī)的分類： 材料試驗(yàn)機(jī)的分類方法很多，常見的有： a) 按照出力源的類型分主要有電機(jī)、液壓、氣動(dòng)、電磁等幾種； b) 按測(cè)量結(jié)束的指示類型分主要有數(shù)顯、指針； c) 按試樣所受有載與時(shí)間的關(guān)系主要有：靜態(tài)機(jī)和疲勞機(jī)； d) 按控制方式分主要有開環(huán)控制（手動(dòng)控制）和閉環(huán)控制（自動(dòng)控制），對(duì)于閉環(huán)控制的控制類型有：速度控制、載荷控制、變形控制、位置控制； e) 按用途分主要有通用機(jī)（萬(wàn)能機(jī)）、專用機(jī)。專用機(jī)的種類很多，如：水泥壓力機(jī)、紅磚壓力機(jī)、線彎曲疲勞機(jī)、軟憂機(jī)、電瓷彎扭機(jī)、臥拉等等； f) 按試驗(yàn)方法與試驗(yàn)機(jī)一般來(lái)說(shuō)，試驗(yàn)機(jī)只有兩種：運(yùn)動(dòng)方向（或受力方向），一種是拉，一種是壓，我們通常所見的拉、壓、彎、剪、剝、撕、穿、磨損等等。 液壓萬(wàn)能材料 試驗(yàn)機(jī)在我國(guó)的鋼鐵、建材、冶金、化工等行業(yè)被廣泛應(yīng)用。目前，估計(jì)國(guó)內(nèi)已擁有數(shù)萬(wàn)臺(tái)國(guó)產(chǎn)及進(jìn)口的各類試驗(yàn)機(jī)，大多為手工控制、操作，主要用于原材料檢驗(yàn)、質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)、質(zhì)量控制及教學(xué)，擔(dān)負(fù)著材料或產(chǎn)品的常規(guī)力學(xué)性能測(cè)試， 第 3 頁(yè) 共 60 頁(yè) 無(wú)法定量地滿足 GB22887 標(biāo)準(zhǔn)要求；所以，研制一種適用于液壓萬(wàn)能材料試驗(yàn)機(jī)的智能載荷采集系統(tǒng)，為材料檢測(cè)的準(zhǔn)確、客觀及公正提供技術(shù)包張，同時(shí)也為質(zhì)量監(jiān)督部門和材料用戶的數(shù)據(jù)共享提供一種經(jīng)濟(jì)、快捷的途徑和手段，顯得很有必要，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。 1.3 機(jī)械智能化研究的必要性 21 世紀(jì)的世 界經(jīng)濟(jì)正面臨著重大而深刻的變革，但是制造業(yè)作為一個(gè)國(guó)家技術(shù)水平的重要體現(xiàn)，依然是世界各發(fā)達(dá)國(guó)家與發(fā)展中國(guó)家加快經(jīng)濟(jì)發(fā)展、提高國(guó)家綜合競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑。隨著經(jīng)濟(jì)全球化以及我國(guó)加入 WTO，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)變得越來(lái)越激烈，中國(guó)制造業(yè)面臨與國(guó)際接軌、參與國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)的緊迫形勢(shì)。國(guó)外經(jīng)驗(yàn)表明，工業(yè)化到一定程度以后，工業(yè)經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)在很大程度上將取決于工業(yè)裝備水平的提高。在工業(yè)裝備中，方興未艾的工程機(jī)械又占有極其重要的地位，機(jī)群的智能化、系統(tǒng)化是未來(lái)機(jī)械發(fā)展的重要趨勢(shì)。在未來(lái)十年中，我國(guó)基礎(chǔ)設(shè)施將處于前所未有的高速發(fā)展階段：將新建鐵 路 1 萬(wàn)余公里；投資 1 萬(wàn)億元修建公路；在水利建設(shè)方面，除小浪底工程外，還有 130 多個(gè)水電工程需要建設(shè)；此外尚有“西氣東輸”、“西電東輸”、“南水北調(diào)”、“青藏鐵路”等大型工程。這些均將形成對(duì)智能化機(jī)械的巨大市場(chǎng)需要。據(jù)初步測(cè)算，未來(lái)五年，國(guó)內(nèi)機(jī)械的需求量可達(dá) 760 億元左右。 因此，用信息技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)機(jī)械產(chǎn)業(yè)進(jìn)行改造提升，發(fā)展智能機(jī)械與系統(tǒng)，是一個(gè)具有行業(yè)帶動(dòng)性的，在國(guó)家經(jīng)濟(jì)建設(shè)中具有全局性的重大與迫切問題。為此，在國(guó)家“ 863計(jì)劃”的“先進(jìn)制造與自動(dòng)化技術(shù)”領(lǐng)域中就設(shè)立了“智能機(jī)器與系統(tǒng)”專題，并將“智能化機(jī)械 ”列為其中的重點(diǎn)項(xiàng)目。 1.4 數(shù)據(jù)采集意義和任務(wù) 回顧 20 世紀(jì)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，對(duì)人類的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和生活最具影響力的莫過于計(jì)算機(jī)的發(fā)明。特別是自 70 年代初以來(lái)，微處理器的問世促使微型計(jì)算機(jī)技術(shù)迅速發(fā)展和應(yīng)用，在世界范圍內(nèi)引起了一場(chǎng)新的技術(shù)革命，并推動(dòng)人類社會(huì)進(jìn)入了信息時(shí)代。作為微型計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的一個(gè)重要分支 數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)，集傳感器、信號(hào)采集與轉(zhuǎn)換、計(jì)算機(jī)等技術(shù)于一體，是獲取信息的重要工具和手段。隨著微型計(jì)算機(jī)的應(yīng)用與普及，它在科學(xué)研究、生產(chǎn)過程等領(lǐng)域中發(fā)揮著越來(lái)越重的作用。在科學(xué)研究中應(yīng)用數(shù)據(jù)采集與 處理技術(shù)，將提高人們對(duì)各種瞬態(tài)現(xiàn)象進(jìn)行研究的能力；在生產(chǎn)過程中應(yīng)用數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)，將能迅速地對(duì)各種工藝參數(shù)進(jìn)行采集，為計(jì)算機(jī)控制提供必需的信息，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程的自動(dòng)控制。因此，數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)是機(jī)電一體化、智能化儀器儀表、自動(dòng)控制、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、設(shè)備管理等專業(yè)的學(xué)生和相關(guān)專業(yè)的工程技術(shù)人員 第 4 頁(yè) 共 60 頁(yè) 必備的專業(yè)知識(shí)。 “數(shù)據(jù)采集”是指將溫度、壓力、流量、位移等模擬量采集轉(zhuǎn)換成數(shù)字量后，再由計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)、處理、顯示或打印的過程。相應(yīng)的系統(tǒng)稱為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展和普及提升了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的技術(shù)水平。在生 產(chǎn)過程中，應(yīng)用這一系統(tǒng)可對(duì)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的工藝參數(shù)進(jìn)行采集、監(jiān)視和記錄，為提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低成本提供信息和手段。在科學(xué)研究中，應(yīng)用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可獲得大量的動(dòng)態(tài)信息，是研究瞬間物理過程的有力工具?？傊?，不論在哪個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域中，數(shù)據(jù)的采集與處理越及時(shí)，工作效率越高，取得的經(jīng)濟(jì)效益就越大。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)，具體地說(shuō)，就是采集傳感器輸出的模擬信號(hào)并轉(zhuǎn)換成計(jì)算機(jī)能識(shí)別的數(shù)字信號(hào)，然后送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的計(jì)算和處理，得到所需的數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，將計(jì)算得到的數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示或打印，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)某些物理量的監(jiān)視，其中一部分?jǐn)?shù)據(jù)還將被生 產(chǎn)過程中的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)用來(lái)控制某些物理量。 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)性能的好壞，主要取決于它的精度和速度。在保證精度的條件下，應(yīng)有盡可能高的采樣速度，以滿足實(shí)時(shí)采集、實(shí)時(shí)處理和實(shí)時(shí)控制對(duì)速度的要求。 1.5 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能 由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的任務(wù)可以知道，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)具有以下幾方面的功能。 1.5.1. 數(shù)據(jù)采集 計(jì)算機(jī)按照預(yù)先選定的采樣周期，對(duì)輸入到系統(tǒng)的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣，有時(shí)還要對(duì)數(shù)字信號(hào)、開關(guān)信號(hào)進(jìn)行采樣。數(shù)字信號(hào)和開關(guān)信號(hào)不受采樣周期的限制，當(dāng)這類信號(hào)到來(lái)時(shí)，由相應(yīng)的程序負(fù)責(zé)處理。 1.5.2. 模擬信 號(hào)處理 模擬信號(hào)是指隨時(shí)間連續(xù)變化的信號(hào)，這些信號(hào)在規(guī)定的一段連續(xù)時(shí)間內(nèi)，其幅值為連續(xù)值，即從一個(gè)量變到另一個(gè)量時(shí)中間沒有間斷，如正弦信號(hào) (t)=Asin(wt+ )。 模擬信號(hào)有兩種類型：一種是由各種傳感器獲得低電平信號(hào)，另一種是由儀器、變送器輸出的 010mA 或 420mA 的電流信號(hào)。這些模擬信號(hào)經(jīng)過采樣和 A/D（模 /數(shù)）轉(zhuǎn)換輸入計(jì)算機(jī)后，常常要進(jìn)行數(shù)據(jù)的正確性判斷、標(biāo)度變換、線性化等處理。 模擬信號(hào)非常便于傳送，但它對(duì)干擾信號(hào)很敏感，容易使傳送中的信號(hào)的幅值或相位發(fā)生畸變。因此，有時(shí)還要對(duì)模擬信號(hào) 做零漂修正、數(shù)字濾波等處理。 1.5.3. 數(shù)字信號(hào)處理 第 5 頁(yè) 共 60 頁(yè) 數(shù)字信號(hào)是指在有限的離散瞬時(shí)上取值間斷的信號(hào)。在二進(jìn)制系統(tǒng)中，數(shù)字信號(hào)是由有限字長(zhǎng)的數(shù)字組成，其中每位數(shù)字不是 0 就是 1，這可由脈沖的有無(wú)來(lái)體現(xiàn)。數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)是，它只代表某個(gè)瞬時(shí)的量值，是不連續(xù)的信號(hào)。 數(shù)字信號(hào)是有某些了性的傳感器或儀器輸出，它在線路上的傳送形式有兩種：一種是并行方式傳送，另一種是串行方式傳送。數(shù)字信號(hào)對(duì)傳送線路上的不完善性（畸變、噪聲）不敏感，這是因?yàn)橹恍铏z測(cè)有無(wú)脈沖信號(hào)，至于信號(hào)的精確性（幅值、持續(xù)時(shí)間）是無(wú)關(guān)緊要的。 數(shù)字信號(hào) 輸入計(jì)算機(jī)后，常常需要進(jìn)行碼制的轉(zhuǎn)換處理，如 BCD 碼轉(zhuǎn)換成 ASC碼，以便顯示數(shù)字信號(hào)。 1.5.4. 開關(guān)信號(hào)處理 開關(guān)信號(hào)主要來(lái)自各種開關(guān)器件，如按鈕開關(guān)、行程開關(guān)和繼電器觸點(diǎn)等。開關(guān)信號(hào)的處理主要是監(jiān)測(cè)開關(guān)器件的狀態(tài)變化。 1.5.5. 二次數(shù)據(jù)計(jì)算 通常把直接由傳感器采集到的數(shù)據(jù)稱為一次數(shù)據(jù)，把通過對(duì)一次數(shù)據(jù)進(jìn)行某種數(shù)學(xué)運(yùn)算而獲得的數(shù)據(jù)稱為二次數(shù)據(jù)。二次數(shù)據(jù)計(jì)算主要有：平均值、累計(jì)值、變化率、差值、最大值和最小值等。 1.5.6. 屏幕顯示 CRT 顯示裝置可把各種數(shù)據(jù)以方便于操作者觀察的方式顯示出來(lái) ，屏幕上顯示的內(nèi)容一般稱為畫面。常見的畫面有：相關(guān)畫面、趨勢(shì)圖、模擬圖、一覽表等。 1.5.7. 數(shù)據(jù)存儲(chǔ) 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)就是按照一定的時(shí)間間隔，定期將某些重要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在外部存儲(chǔ)器上。 1.5.8. 打印輸出 打印輸出就是按照一定的時(shí)間間隔或人為控制，定期將各種數(shù)據(jù)以表格或圖形的形式打印出來(lái)。 1.5.9. 人機(jī)聯(lián)系 人機(jī)聯(lián)系是指操作人員通過鍵盤或鼠標(biāo)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對(duì)話，完成對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)行方式、采樣周期等參數(shù)的設(shè)置。此外，還可以通過它選擇系統(tǒng)功能、選擇輸出需要的畫面等。 第 6 頁(yè) 共 60 頁(yè) 第 二 章 智能載荷采集系統(tǒng)的特點(diǎn)與要求 2.1 智能載荷采集系統(tǒng)的特點(diǎn) 對(duì)指針示盤式的液壓瓦能試驗(yàn)機(jī)，必須配置電測(cè)傳感器，通常有 3 種： 1、用于測(cè)定力值的壓力傳感器或測(cè)力傳感器； 2、用于測(cè)定試樣變形的變形傳感器（又稱引伸計(jì)）；3、用于測(cè)定及其橫梁移動(dòng)量的唯一傳感器。本文討論的智能載荷采集系統(tǒng)主要完成壓力數(shù)據(jù)的采集；因此，只使用了壓力傳感器。壓力傳感器用于改造液壓式試驗(yàn)機(jī)及某些電子液壓式試驗(yàn)機(jī)，通過 3 通接頭直接加裝在及其的油缸、油路系統(tǒng)中，通過壓力傳感器測(cè)量油缸內(nèi)油的壓強(qiáng)，乘上一定的系數(shù)（面積），就可以換算出試驗(yàn)機(jī)加在試件上的壓力。通過油壓的變化反映試 樣上的力值變化，與原機(jī)的測(cè)力度盤無(wú)關(guān)。測(cè)試過程中，操作人員可以一邊觀察力度盤而開、閉油閥，一邊用壓力傳感器反映的力值進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理測(cè)試結(jié)果。通過此系統(tǒng)改造后的試驗(yàn)機(jī)，測(cè)量精度明顯提高，并能自動(dòng)記錄被測(cè)試材料的最大壓力（最大拉力）、鋼材的屈服點(diǎn)參數(shù)等。由壓力換算出極限強(qiáng)度，將測(cè)試結(jié)果以及實(shí)驗(yàn)組號(hào)、試件號(hào)、實(shí)驗(yàn)時(shí)間等通過串行接口發(fā)送到上位機(jī)，由上位機(jī)再做進(jìn)一步處理。本儀表記錄力值時(shí)以千牛（ KN）為單位，極限強(qiáng)度單位為兆帕（ Mpa），兩者通過物理量進(jìn)行換算。 2.2 智能載荷采集系統(tǒng)的性能與要求 按照質(zhì)量監(jiān)督 部門及 GB22887 標(biāo)準(zhǔn)的要求，本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)性能如下： 數(shù)字顯示實(shí)驗(yàn)力及峰值等，示值精度為 1%，并能方便檢定； 實(shí)時(shí)記錄曲線，采樣速率通常為 3 次 /秒，屈服段為 6 次 /秒； 具有抗拉（壓）強(qiáng)度（峰值）自動(dòng)保存功能； 具有實(shí)驗(yàn)委托號(hào)、組號(hào)（組數(shù)）及組內(nèi)試件號(hào)等按標(biāo)準(zhǔn)自動(dòng)生成功能； 具有試件的非標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)功能（自定義組數(shù)、每組試件數(shù)等）； 能將實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)串行傳送到上位機(jī)，以便上位機(jī)處理、上網(wǎng)發(fā)布及打印測(cè)試報(bào)告等； 系統(tǒng)適合長(zhǎng)期連續(xù)運(yùn)行； 測(cè)試數(shù)據(jù)及相關(guān)數(shù)據(jù)機(jī)內(nèi)掉電保存，以備查； 可單獨(dú)使用，也可與上位機(jī)聯(lián)機(jī)使用。 第 7 頁(yè) 共 60 頁(yè) 第 三 章 系統(tǒng)總體方案 3.1 系統(tǒng)總體方案的確定 3.1.1 系統(tǒng)方案確定的原則 1. 系統(tǒng)構(gòu)架 系統(tǒng)的構(gòu)架可以采用基于單片機(jī)的形式，也可采用基于 PC 或 IPC 的形式。兩種形式各有特點(diǎn)。前者的主要優(yōu)點(diǎn)是成本低、體積小，便于實(shí)現(xiàn)嵌入系統(tǒng)；后者的主要優(yōu)點(diǎn)是，可利用 PC 系統(tǒng)的各種軟件資源實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的圖形化操作界面等。本系統(tǒng)選用基于單片機(jī)的構(gòu)架方案。 2. 功能實(shí)現(xiàn) 系統(tǒng)的功能主要包含三方面： （ 1）壓力的采集 壓力傳感器信號(hào)經(jīng)過放大調(diào)理后，必須進(jìn)行 A/D 或 V/F 轉(zhuǎn)換，才能為系統(tǒng)所接受；因此，必須考慮模擬量到數(shù)字量 的實(shí)現(xiàn)形式?，F(xiàn)將上述兩種轉(zhuǎn)換方式加以具體說(shuō)明。 A/D 方式 A/D 轉(zhuǎn)換器的作用就是將輸入的模擬量轉(zhuǎn)換成與其成比例的數(shù)字量，實(shí)質(zhì)上， A/D轉(zhuǎn)換器是模擬系統(tǒng)到數(shù)字系統(tǒng)的接口電路。一個(gè)完整的模數(shù)轉(zhuǎn)換過程必須包括采樣 保持 量化 編碼等四個(gè)部分。 采樣定理 圖 4.1是某一輸入模擬信號(hào)經(jīng)采樣后得出的波形。為了保證能從采樣信號(hào)中將原信號(hào)恢復(fù)，必須滿足條件 fs 2fi(max) （ 3.1） 式中： fs為采樣頻率， fi(max)為輸入信號(hào) ui中最高次諧波分量的頻率。這一關(guān)系稱為采樣定理。 A/D轉(zhuǎn)換器工作時(shí)的采樣頻率 只有 滿足式（ 3.1）所規(guī)定的頻率要求，才能做到不失真地恢復(fù)出原模擬信號(hào)。這就像用照相機(jī)拍攝世界級(jí)運(yùn)動(dòng)員跨欄瞬間的鏡頭一樣，如果相機(jī)的速度太慢，是無(wú)法留住那精彩瞬間的。采樣頻率越高，進(jìn)行轉(zhuǎn)換的時(shí)間就越短，對(duì) A/D的工作速度要求就越高。一般取 fs=(3 5)fi(max) 第 8 頁(yè) 共 60 頁(yè) 采樣保持電路 A/D轉(zhuǎn)換器在進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換期間，要求輸入的模擬信號(hào)有一段穩(wěn)定的保持時(shí)間，以便對(duì)模擬信號(hào)進(jìn)行離散處理，即對(duì)輸入的模擬信號(hào)進(jìn)行采樣。 一個(gè)實(shí)際的采樣保持電路 如圖 3.2所示。圖中 A1、 A2是兩個(gè)集成運(yùn)算放大器， S是電子模擬開關(guān)， L是控制 S工作狀態(tài)的邏輯單元電路。 二極管 D1、 D2組成保護(hù)電路。保護(hù)電路的工作原理是：當(dāng)Ou比Ou所保持的電壓高出一個(gè)二極管的正向壓降時(shí)， D1管導(dǎo)通，Ou被鉗位于1Di Uu （ 1DU 為 D1的正向?qū)▔航担?。同理，?dāng)Ou比Ou低一個(gè)二極管的壓降時(shí)， D2管導(dǎo)通，Ou被鉗位于2Di Uu 。保護(hù)電路的作用就是防止在 S再次接通以前，iu發(fā)生 變化而引起Ou的更大變化，導(dǎo)致Ou與iu不再保持線性關(guān)系，并使開關(guān)電路有可能因承受過高的Ou電壓而損壞。該電路的整個(gè) 采樣保持過程如下： 當(dāng) 1Lu 時(shí)，電子模擬開關(guān) S閉合。 A1、 A2接成電壓跟隨器，故輸出 iOO uuu 。與此同時(shí)，Ou通過電阻 R2對(duì)外接電容 Ch充電，使ich uu 。因電壓跟隨器的輸出電阻非常小，故對(duì)外接電容 Ch的充電時(shí)間很短。 當(dāng) 0Lu 時(shí)，電子模擬開關(guān) S 斷開，采樣過程結(jié)束。由于chu無(wú)放電通路，所以chu上的電壓值能保持一段時(shí)間不變，使采樣結(jié)果Ou保持下來(lái)。 圖 3.1 采樣波形圖 保持 采樣 點(diǎn) t uS O 300 A1 A2 ui 30k L uL uo S D1 D2 R1 圖 3.2 采樣保持電路 R2 Ch ou 第 9 頁(yè) 共 60 頁(yè) 量化與編碼 用數(shù)字量表示輸入模擬電壓 Iu 的大小時(shí)，首先要確定一個(gè)單位電壓值，然后用 Iu 與事先確定的單位電壓值進(jìn)行比較，并取比較結(jié)果的整數(shù)倍值來(lái)表示輸入模擬電壓 Iu 的大小，這樣的一個(gè)過程稱為 量化 。 如果把比較結(jié)果的整數(shù)倍值用二進(jìn)制數(shù)表示，就稱為二進(jìn)制編碼，它就是 A/D轉(zhuǎn)換輸出的數(shù)字信號(hào)。這里用作比較的單位電壓值叫做量化單位，用 表示。 由于采樣得到的樣值脈沖的幅度是模擬信號(hào)在某些時(shí)刻的瞬時(shí)值，它們不可能都正好是量化單位 的整數(shù)倍，在量化時(shí)，由于舍去了小數(shù)部分，因此會(huì)產(chǎn)生一定的誤差，這個(gè)誤差稱為量化誤差。 將模擬電壓信號(hào)劃分為不同的量化等級(jí)時(shí)，通常有如圖 3.3所示的兩種方法。 在圖 3.3(a)中，假設(shè)取基準(zhǔn)電壓 VREF=1V，并把基準(zhǔn)電壓 VREF平均分為 8個(gè)等份，把0 1V的模擬電壓轉(zhuǎn)換成 3 位二進(jìn)制代碼，取最小量化單位 =1/8V，并規(guī)定：當(dāng)模擬量的數(shù)值在 0 1/8V之間時(shí)，都視為 0 ，用二進(jìn)制數(shù) 000來(lái)表示；當(dāng)模擬量的數(shù)值在 1/82/8V之間時(shí)，都用 1 代替，用二進(jìn)制數(shù) 001 表示， 等等 。這種量化方法帶來(lái)的最大量化誤差為 V8/1 。若用 n 位二進(jìn)制數(shù)編碼，則最大量化誤差為 1/2nV。 為了減小量化誤差，通常采用圖 3.3(b)所示的改進(jìn)方法來(lái)劃分量化電平，這種方法是將輸出代碼 000 所對(duì)應(yīng)的模擬電壓范圍定為 0 1/15V，對(duì)應(yīng)模擬電壓中心值為 0=0V；將輸出代碼 001 所對(duì)應(yīng)的模擬電壓范圍定為 1/15 3/15V，對(duì)應(yīng)模擬電壓中心值為1 =2/15V；依此類推。 圖 3.3 劃分量化電平的兩種方法 第 10 頁(yè) 共 60 頁(yè) A/D轉(zhuǎn)換器的分類 A/D轉(zhuǎn)換器的種類很多，按其轉(zhuǎn)換過程，大致可以分為直接型 A/D 轉(zhuǎn)換器和間接型A/D轉(zhuǎn)換器兩種，如圖 3.4所示。 直接型 A/D轉(zhuǎn)換器能把輸入的模擬電壓直接轉(zhuǎn)換為輸出的數(shù)字代碼，不需要通過中間 變量 。常用的電路有反饋比較型和并行比較 型兩種。 間接 型 A/D轉(zhuǎn)換器是把待轉(zhuǎn)換的輸入模擬電壓先轉(zhuǎn)換為一個(gè)中間變量，然后再對(duì)中間變量進(jìn)行量化編碼得出轉(zhuǎn)換結(jié)果。 A/D轉(zhuǎn)換方式又有多種方式：并行 A/D轉(zhuǎn)換和雙積分 A/D轉(zhuǎn)換等，前者又有并行輸出和串行輸出之分。并行轉(zhuǎn)換一般適用于變化較快的動(dòng)態(tài)信號(hào)，雙積分轉(zhuǎn)換一般只適用于變化比較緩慢的信號(hào)。在此方式下，必須考慮轉(zhuǎn)換的精度、速度要求，以決定 A/D芯片的位數(shù)、轉(zhuǎn)換速率等主要特性。 V/F方式 這種方式的特點(diǎn)是，將模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為與之相對(duì)應(yīng)的頻帶信號(hào)。系統(tǒng)通過計(jì)數(shù)器實(shí)現(xiàn)模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換。該方式的最大好處是，便 于實(shí)現(xiàn)模擬電路與數(shù)字電路之間的光電隔離；缺點(diǎn)是，容易出現(xiàn)漏失而引起轉(zhuǎn)換精度問題。 （ 2）數(shù)據(jù)的傳送通信 在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的通信中有兩種 通信方式，即串行通信和并行通信。串行通信常用于計(jì)算機(jī)之間的通信 ； 并行通信則一般用于計(jì)算機(jī)內(nèi)部之間或近距離設(shè)備的傳輸通信。在串行通信中，還要考慮到通信的方向以及通信過程中的同步和異步傳輸問題。 根據(jù)系統(tǒng)的拓?fù)湫枰?，可以采?RS-232 串行通信方式，也可采用 RS-485 或 CAN等現(xiàn)場(chǎng)總線方式。由于本系統(tǒng)是用來(lái)改造傳統(tǒng)液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)的，從系統(tǒng)到上位機(jī)有一定距離，因此不宜采用并行通信方式 。 （ 3）人機(jī)交互 人機(jī)交互主要涉及顯示和按鍵電路。對(duì)于顯示界面，可以采用數(shù)碼管、液晶模塊及其他顯示形式。從目前發(fā)展趨勢(shì)看，類似的智能系統(tǒng)采用字符型或圖形液晶顯示模塊比較常見。鍵盤可采用專用鍵盤，也可采用 PC 鍵盤等通用鍵盤。采用通用的好處是整體圖 3.4 A/D轉(zhuǎn)換器分類圖 ）頻率型（電壓雙積分型）時(shí)間型（電壓間接型并行比較型逐次逼近型計(jì)數(shù)型反饋比較型直接型轉(zhuǎn)換器VFVTDA/ 第 11 頁(yè) 共 60 頁(yè) 性價(jià)比高，而且便于操作，維護(hù)也方便。 3.1.2 系統(tǒng)方案的框圖及說(shuō)明 按照上述思路設(shè)計(jì)的系統(tǒng)可用圖所示的框圖形式加以說(shuō)明。 圖 3.5 系統(tǒng)組成框圖 試驗(yàn)機(jī)回油路上串接的壓力傳感器輸出的 V 級(jí)小信號(hào)通過屏蔽電纜送入信號(hào)放大調(diào)理模塊，完成信號(hào)的放大、濾波及極性轉(zhuǎn)換 等。放大后的模擬信號(hào)經(jīng)數(shù)字化模塊轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，傳送給單片機(jī)?？紤]到油壓的變化比較緩慢，模 /數(shù)轉(zhuǎn)換采用 4 位半積分轉(zhuǎn)換芯片 ICL7135，具有 14 位分辨率。鍵盤提供人機(jī)交互的手段，在軟、硬件上采用 PS/2標(biāo)準(zhǔn)，以與 PS/2 鍵盤接口。圖中的數(shù)據(jù)保存模塊具有掉電保護(hù)功能，主要是保存當(dāng)前委托號(hào)、采集數(shù)據(jù)等信息不因斷電而丟失。 3.2 系統(tǒng)主電路設(shè)計(jì)與說(shuō)明 3.2.1 系統(tǒng)主電路硬件設(shè)計(jì) 1.微處理器控制模塊電路原理圖 試驗(yàn)機(jī)油路壓力傳感器放大調(diào)理數(shù)據(jù)保存模擬 /數(shù)字轉(zhuǎn)換單片機(jī)液晶顯示模塊鍵盤接口串行通信接口 上位機(jī) 第 12 頁(yè) 共 60 頁(yè) 圖 3.6 微處理器模塊電路原理圖 2.雙積分模 /數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路原理圖 P101P112P123P134P145P156P167P178RXD10TXD11IN012IN113T115EA/VP31X119X218PSEN29RESET9T014WR16RD17P2021P2122P2223P2324P2425P2526P2627P2728ALE/P30P0732P0633P0534P0435P0336P0237P0138P003997C52P1.5P1.6P1.7P1.3C/H1230pFC130pFC2S2+5VMR1VCC2GND3PFI4PFO5WDI6RST7WDO8U2MAX813LRESETS1D14184+5VOE1LE11D13Q12D24Q25D37Q36D48Q49D513Q512D614Q615D717Q716D818Q819VCC20GND10SN74HC373NPPVCCD011D112D213D314D415D516D617D718VCC28CS226A010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122OE22WE27CS1206264A8A9A10A11A12A8A9A10A11A12A13A14A15RDRAMT0D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7RTINT1INT0+5V 第 13 頁(yè) 共 60 頁(yè) 圖 3.7 模 /數(shù)轉(zhuǎn)換接口電路原理圖 3.PS/2 鍵盤接口及部件人機(jī)界面電路原理圖 圖 3.8 PS/2鍵盤接口電路原理圖 3.2.2 系統(tǒng)主電路的分析與說(shuō)明 PA021PA122PA223PA324PA425PA526PA627PA728PC138PC55PC42PC31PB029PB130PB231PB332PB433PB534PB635PB736TMROUT6AD012AD113AD214AD315AD416AD517AD618AD719CE8RD9WR10IO/M7LE11RESET4PC037PC239TMRIN38155D0D1D2D3D4D5D6D7A8ALERESETPC0PC2TINA/B11A21B31Y42A52B62Y7GND83Y93B103A114Y124B134A14OE15VCC16U1574HC157DVCC-1REF2ANLG COM3INT OUT4AUTO ZERO5BUFF OUT6CREF+8CREF-7IN-9IN+10VCC+11D512B113B214B415B816D417D318D219D120BUSY21CLK22POL23DGND24RUN/HOLD25STB26OVR27UNR28U8ICL7135CNVCCB1PC2B3G1G2G3G4G1G2G3G4-5V+5VCLCL123U16MC14030.1uFC461uFC4710KR18+5VAGNDC/H100KIN1uFC390.47uFC8100KR16100KR3100KR1D24148GAND1uFC401uFC42AGNDAGNDB3B2B4B1B2B4G1G7G6G5 G7G6G5OE11A12A24A36A48Y412Y314Y216Y118Y83Y75Y67Y59GND10A511A613A715A817OE219VCC20U1274HC244CLR9CLK8A1B2QA3QB4QC5QD6QE10QF11QG12QH13VCC14GND7U114HC164D0D1D2D3D4D5D6D7Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8 Z1Z2Z3Z4Z5Z6Z7Z8VCC654U9B74HC32KEYRD51234CZ6KEY2.2KR4Res22.2KR9Res22KR11Res220pFC9Cap20pFC10Cap0.2uFC24Cap21U10A4010643U10B40106