專利名稱：超導(dǎo)量子干涉儀計(jì)算機(jī)接口裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種超導(dǎo)量子干涉儀計(jì)算機(jī)接口裝置，尤其涉及一種基于USB傳輸?shù)某瑢?dǎo)量子干涉儀計(jì)算機(jī)接口裝置。
背景技術(shù)：
目前超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)是人類所知道的最靈敏的磁場(chǎng)檢測(cè)裝置，它在心磁圖測(cè)量、地磁圖測(cè)量、無(wú)損檢測(cè)和磁顯微鏡等方面有著廣泛的應(yīng)用前景。目前超導(dǎo)量子干涉儀的測(cè)量控制裝置有手動(dòng)和計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)裝置兩種，手動(dòng)測(cè)量裝置是由幾種電子學(xué)儀器和物理設(shè)備組成的測(cè)控系統(tǒng)。超導(dǎo)量子干涉儀器件放入杜瓦瓶中后與前置放大器相連接，信號(hào)發(fā)生器輸出標(biāo)準(zhǔn)三角波掃場(chǎng)電壓輸入前置放大器，穩(wěn)壓電源供電的手動(dòng)調(diào)節(jié)器輸出三路直流電壓Vco、Att、Vdc到前置放大器，分別調(diào)整超導(dǎo)量子干涉儀的輸出頻率、衰減和直流電平，示波器顯示超導(dǎo)量子干涉儀輸出波形。其調(diào)整過(guò)程是手動(dòng)交替調(diào)節(jié)三路直流電壓Vco、Att、Vdc的數(shù)值，同時(shí)用示波器觀察波形，使輸出波形達(dá)到最佳的信噪比。
以上已有的測(cè)控裝置可以完成超導(dǎo)量子干涉儀的調(diào)整過(guò)程，但卻有諸多的不便之處。比如(1)設(shè)備、儀器種類繁多，接線復(fù)雜，需要專業(yè)技術(shù)人員操作，非專業(yè)人員不易掌握；(2)用電位器調(diào)整直流電壓的輸出精度不夠高；(3)當(dāng)需要多臺(tái)SQUID設(shè)備同時(shí)工作時(shí)，將需要多套示波器和其他儀器。操作起來(lái)較為麻煩；(4)不方便進(jìn)行野外作業(yè)。
計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)測(cè)量裝置是在超導(dǎo)量子干涉儀和計(jì)算機(jī)之間設(shè)計(jì)一種自動(dòng)控制接口裝置，取代原有的示波器、信號(hào)發(fā)生器和手動(dòng)調(diào)節(jié)器等部分。對(duì)超導(dǎo)量子干涉儀測(cè)量裝置的操作從手動(dòng)改為由PC機(jī)作主控的自動(dòng)方式完成，同時(shí)可以利用多機(jī)通訊原理，完成一臺(tái)計(jì)算機(jī)對(duì)兩臺(tái)以上超導(dǎo)量子干涉儀進(jìn)行切換控制操作?，F(xiàn)有的超導(dǎo)量子干涉儀計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制接口裝置是以MCS51微處理器為核心的多功能電路、以及計(jì)算機(jī)串行接口(RS-232接口標(biāo)準(zhǔn))通訊。由于串口速率(速率為19200bit/s)的限制，接口中的數(shù)據(jù)傳輸速度慢，造成一些高頻信號(hào)被濾除。
實(shí)用新型內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有超導(dǎo)量子干涉儀計(jì)算機(jī)接口裝置所存在的問(wèn)題和不足，本實(shí)用新型的目的是提供一種可滿足自動(dòng)測(cè)量裝置與計(jì)算機(jī)及超導(dǎo)量子干涉儀之間數(shù)據(jù)流量需求的基于USB傳輸?shù)某瑢?dǎo)量子干涉儀計(jì)算機(jī)接口裝置。
本實(shí)用新型是這樣實(shí)現(xiàn)的一種超導(dǎo)量子干涉儀計(jì)算機(jī)接口裝置，包括有計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)測(cè)量裝置，該自動(dòng)測(cè)量裝置設(shè)于超導(dǎo)量子干涉儀和計(jì)算機(jī)之間，所述自動(dòng)測(cè)量裝置的單片機(jī)采用AVR單片機(jī)，該單片機(jī)與所述計(jì)算機(jī)之間采用USB接口連接。
進(jìn)一步地，所述AVR單片機(jī)具體為mega8515系列。
進(jìn)一步地，所述自動(dòng)測(cè)量裝置與所述超導(dǎo)量子干涉儀連接處設(shè)置有15針插頭，該15針插頭與所述超導(dǎo)量子干涉儀上的15針插座對(duì)應(yīng)連接。
本實(shí)用新型的自動(dòng)測(cè)量裝置的單片機(jī)采用AVR單片機(jī)，該單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間采用USB接口連接，自動(dòng)測(cè)量裝置與超導(dǎo)量子干涉儀連接處設(shè)置有15針插頭，該15針插頭與超導(dǎo)量子干涉儀上的15針插座對(duì)應(yīng)連接。本實(shí)用新型的自動(dòng)測(cè)量裝置處理能力將大大提高，其與計(jì)算機(jī)之間的信息交互將變得快捷，整體處理能力得到加強(qiáng)。
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型作出詳細(xì)描述。


圖1是本實(shí)用新型的整體結(jié)構(gòu)框圖。
圖中，1——單片機(jī)，2——三角波發(fā)生器，3-1、3-2、3-3——數(shù)字模擬(D/A)轉(zhuǎn)換電路，4——RESET復(fù)位信號(hào)電路，5——TEST/SIGNAL信號(hào)電路，6——模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換電路，7——15針插頭，8——超導(dǎo)量子干涉儀前置放大器，9——超導(dǎo)量子干涉儀，10——USB接口芯片PHILIPS D12及其電路，11——USB插頭，12——PC兼容機(jī)。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型的自動(dòng)控制接口裝置具體采取以AVR單片機(jī)mega8515微處理器為核心的多功能電路，SPI接口的數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片MAX1119和數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片MAX5742。單片機(jī)與主機(jī)之間通過(guò)USB接口芯片PHILIPS D12通訊，計(jì)算機(jī)向接口裝置發(fā)出的命令和往返的數(shù)據(jù)就是通過(guò)此USB接插件11傳送的。虛線框部分是分電路，其控制前置放大器8。由單片機(jī)1與數(shù)字模擬(D/A)轉(zhuǎn)換電路、模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換電路6和三角波發(fā)生器2電路相連接組成；數(shù)字模擬(D/A)轉(zhuǎn)換電路包括放大電路、電平移動(dòng)電路和數(shù)字模擬(D/A)轉(zhuǎn)換芯片，它輸出的三路直流電壓可調(diào)步長(zhǎng)是3毫伏，Vco、Att調(diào)節(jié)范圍是0到12伏，Vdc調(diào)節(jié)范圍是-12伏到+12伏，這三路輸出連接到與超導(dǎo)量子干涉儀前置放大器相連接的15針插頭上；模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換電路跟與超導(dǎo)量子干涉儀前置放大器相連接的15針插頭相連接，包括放大電路、電平移動(dòng)電路和模擬數(shù)字(A/D)轉(zhuǎn)換芯片，該電路代替了示波器的功能；三角波發(fā)生器輸出也連接到與超導(dǎo)量子干涉儀前置放大器相連接的15針插頭上，其產(chǎn)生的三角波電壓是超導(dǎo)量子干涉儀所需要的掃場(chǎng)電壓。多功能電路還產(chǎn)生兩路邏輯信號(hào)，一個(gè)是TEST/SIGNAL信號(hào)，另一個(gè)是RESET信號(hào)。當(dāng)TEST/SIGNAL信號(hào)是高電平(正9V)時(shí)，表示超導(dǎo)量子干涉儀放大器工作在TEST狀態(tài)，當(dāng)TEST/SIGNAL輸出低電平(0V)時(shí)，表示超導(dǎo)量子干涉儀放大器工作在SINGAL狀態(tài)。而另一個(gè)RESET信號(hào)，當(dāng)操作者在計(jì)算機(jī)屏幕上點(diǎn)擊一下標(biāo)有RESET的軟開關(guān)，電路在RESET輸出端將產(chǎn)生一個(gè)正脈沖，作為超導(dǎo)量子干涉儀前置放大器中積分電路的復(fù)位控制信號(hào)。這兩個(gè)控制信號(hào)也都與超導(dǎo)量子干涉儀前置放大器相連接的15針插頭相連。USB接口芯片PHILIPS D12及其電路10與USB插頭11相連接。
本實(shí)用新型的單片機(jī)控制數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路(D/A電路)產(chǎn)生直流電壓Vco、Att、Vdc，這三路直流電壓分別調(diào)整超導(dǎo)量子干涉儀的輸出頻率、衰減和直流電平，從而改變超導(dǎo)量子干涉儀的工作狀態(tài)和輸出波形；用模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換電路(A/D電路)對(duì)超導(dǎo)量子干涉儀的輸出波形采樣、讀入單片機(jī)進(jìn)行分析、再傳入計(jì)算機(jī)顯示；三角波發(fā)生器輸出也連接到與超導(dǎo)量子干涉儀前置放大器相連接的15針插頭上，其產(chǎn)生的三角波電壓是超導(dǎo)量子干涉儀所需要的掃場(chǎng)電壓。當(dāng)Vco、Att、Vdc取不同的數(shù)值時(shí)，超導(dǎo)量子干涉儀輸出波形是不同的，所以當(dāng)輸出波形沒有達(dá)到最佳信躁比時(shí)，通過(guò)單片機(jī)反復(fù)調(diào)節(jié)數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換電路(D/A電路)輸出的三路直流電壓，使其輸出波形達(dá)到最大的信躁比。和主機(jī)的通訊是基于USB協(xié)議傳輸，利用了USB接口芯片PHILIPS D12，由單片機(jī)控制PHILIPS D12工作，D12與多功能電路一端的一個(gè)USB插座相連接，此USB插座通過(guò)電纜線與計(jì)算機(jī)USB通訊口相連。
本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了利用USB接口對(duì)超導(dǎo)量子干涉儀測(cè)量裝置的操作從手動(dòng)改為由PC機(jī)作主控的自動(dòng)方式完成，并保證了信息處理的迅捷。
權(quán)利要求1.一種超導(dǎo)量子干涉儀計(jì)算機(jī)接口裝置，包括有計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)測(cè)量裝置，該自動(dòng)測(cè)量裝置設(shè)于超導(dǎo)量子干涉儀和計(jì)算機(jī)之間，其特征在于，所述自動(dòng)測(cè)量裝置的單片機(jī)采用AVR單片機(jī)，該單片機(jī)與所述計(jì)算機(jī)之間采用USB接口連接。
2.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)量子干涉儀計(jì)算機(jī)接口裝置，其特征在于，所述AVR單片機(jī)具體為mega8515系列。
3.如權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)量子干涉儀計(jì)算機(jī)接口裝置，其特征在于，所述自動(dòng)測(cè)量裝置與所述超導(dǎo)量子干涉儀連接處設(shè)置有15針插頭，該15針插頭與所述超導(dǎo)量子干涉儀上的15針插座對(duì)應(yīng)連接。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種超導(dǎo)量子干涉儀計(jì)算機(jī)接口裝置，包括有計(jì)算機(jī)控制的自動(dòng)測(cè)量裝置，該自動(dòng)測(cè)量裝置設(shè)于超導(dǎo)量子干涉儀和計(jì)算機(jī)之間，所述自動(dòng)測(cè)量裝置的單片機(jī)采用AVR單片機(jī)，該單片機(jī)與所述計(jì)算機(jī)之間采用USB接口連接。本實(shí)用新型的自動(dòng)測(cè)量裝置的單片機(jī)采用AVR單片機(jī)，該單片機(jī)與計(jì)算機(jī)之間采用USB接口連接，自動(dòng)測(cè)量裝置與超導(dǎo)量子干涉儀連接處設(shè)置有15針插頭，該15針插頭與超導(dǎo)量子干涉儀上的15針插座對(duì)應(yīng)連接。本實(shí)用新型的自動(dòng)測(cè)量裝置處理能力將大大提高，其與計(jì)算機(jī)之間的信息交互將變得快捷，整體處理能力得到加強(qiáng)。
文檔編號(hào)G06F3/00GK2739694SQ20042000933
公開日2005年11月9日 申請(qǐng)日期2004年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月21日
發(fā)明者劉新元, 戴遠(yuǎn)東, 王福仁, 白云, 趙魏, 謝飛翔, 馬平, 楊濤, 聶瑞娟, 李壯志, 陳恕 申請(qǐng)人:北京大學(xué)