2.7 A/D  转换器的选择 10

3 刚度测试系统的硬件设计 12

3.1 总电路原理设计 12

3.2 外部电路设计 12

4 软件设计 17

4.1 C 语言编程 17

4.2 编写软件工具介绍 17

4.3 程序设计 17

5 调试与性能分析 29

总结 30

参考文献 31

致谢 33

1 绪论

1.1 刚度测量的重大意义

二十一世纪初期，通讯、计算机、自动化控制等科学技术已进入了一个空前 发展的阶段，工业生产技术也变得愈发成熟。为顺应工业生产技术的不断发展， 测试技术作为工业生产技术的主要部分也做出了适当的调整，从原有的注重测量 精确度的前提下，向着测量系统的智能化和便捷性的方向迅猛发展。 在工业生 产过程为了确保部件的工作性能，需要对各个部件的材料进行专业的弹性测量， 在众多反映材料性能的技术参数中，刚体这项参数是最为重要的。所以，想要知 道材料的技术性能就必须要知道其刚度的大小。在实际的生产生活过程中，某个 设备中的一个小小的零件，其刚度值的差异会对整个系统的功能实现产生巨大的 影响。对于某些大型部件来说，它的刚度大小，不仅仅是影响系统功能的实现了， 甚至会导致系统的瘫痪或者造成一些不必要的事故。所以，从某个系统的功能性 和安全性的的角度来说，对刚度测量系统进行必要的研究与探索是很重中之重的。

现阶段刚度测量的主流对象是一些较小的弹性元件，对于一些大型部件比如 汽车覆盖件的刚度测量少之又少。在现实生活中如对一些大型部件进行刚度测试 时，普遍的刚度测试仪它的块头比较大，携带起来不够方便，所需要的测量功能 不够齐全，处理的能力也很弱。为了解决这个问题，我们要根据特定的大型部件 的测量特点设计出特定的刚度测量系统，为之配备相应的测量软件。

1.2 国内外刚度测试系统的研究现状

1.3 课题的主要研究内容

本课题的任务内容是弹性体的刚度测试方法。目的是设计出一种便携式的刚 度测试系统，可以在大部分的条件下使用。详细的内容如下：

（1）便携式刚度测试系统的结构。依据刚度测量的基本原理设计出系统的 基本结构，刚度测量有两个主要的参数位移和压力，了解刚度测量的过程，熟悉 掌握系统的应用。

（2）系统结构的划分。依据设计的要求，系统可分为采集数据并计算部分， 数据显示的部分。文献综述

(3)测量系统的控制电路设计以及所用的器材选择。器材主要包括单片机、 位移传感器、压力传感器、AD 转换器，12864LCD 液晶显示器。

（4）对所设计的系统进行调试，包括硬件和软件的测试，保证系统的可靠 性并优化系统。

2 刚度测试的基本原理和系统设计

2.1 刚度测量基本原理

刚度是指结构或材料在受力时抵抗弹性变形的能力。直接表现出材料或结构 弹性变形的程度。刚度用 C 表示，

它的数学表达式为：

C lim F dF

x0  x dx

式中 F 为作用在被测材料上的加载力，x 为被测材料的形变量。