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用容柵作為傳感器的數顯量具，它的數據處理部分是一個模塊，模塊上設置了一個串行接口，用此接口和單片機連接可以對其功能進行擴展，如增加某些控制功能，或用此模塊開發自己的長度測量或控制儀器。本文以BJ200卡尺模塊為例給出它與51單片機的接口電路和接口程序。 引腳： 圖1 、數顯模塊引腳圖 圖1示出了接口的相對位置，1為負1.5V；2為數據信號；3為同步信號；4為0V，即接地端。如果不使用電池，而采用穩壓電源，可將電源電壓提高為1.8～2.0V，以提高其抗干擾能力。 數據格式： 串行口的數據是二進制碼，約0.2秒輸出一次，每次輸出兩組數據，第一組為絕對相移，不受人工控制，對測量沒有意義，第二組為相對相移，是相對于零位置的相移，即是我們所要采集的數據。一組數據24位，低位在前，高位在后，最后一位是符號位。最后一位為“1”表示數據為負數，以補碼輸出，為“0”表示數據為正數，以原碼輸出。若用D作為此數據的十進制表示，則最終測得的位移量“l”可表示如下： 與8051接口： 信號電平轉換電路： 電路見圖2。由于模塊使用負2V電源，所以它的輸出信號需經過轉換才能和8051相容。R2、Q2、U1D和U1E對數據信號進行變換，輸出用DATA表示；R1、Q1和U1A對同步信號進行變換，輸出用CLK表示；CLK后面的電路用來給單片機提供一個中斷信號，信號未傳送時，INT信號為低電平，信號傳送期間，由于R3、C1積分電路的作用，INT保持高電平，信號傳送完畢，INT又回到低電平，單片機設為脈沖中斷方式，檢測到這個脈沖下降沿即轉入中斷服務程序，從串行口讀入數據。 與8051接口電路： 電路見圖3，其中DATA、CLK、INT各端分別和圖2中同名端口相連。MC14053是3刀雙擲模擬開關，我們選用其中一組；MC14557是長達64位的可變移位寄存器，移位位數由L1、L2、L4、L8、L16、L32的接法決定，在此接成24位（（16 4 2 1） 1=24），其輸出端接到8051的串行口。 8051復位后，P1.7置0，MC14557的時鐘端接至模塊同步信號CLK。數據傳送完畢，INT產生負跳變，單片機轉入中斷服務程序，將P1.7置1，MC14557時鐘端接至8051的串行時鐘，程序分三次將24位數據讀入單片機，數據通信任務完成。此后，即可對數據進行各種加工處理，達到工作要求。 編程： 為了和以上電路配合，程序中先將P1.7置0，主程序中開放外中斷，中斷方式設為脈沖方式。8051采用串行通信方式0從MC14557讀取數據，一次讀取8位，需三次讀完24位。 程序中用到R0、R1寄存器，數據讀入后按高位在前的順序存入30H、31H、32H單元，即30H的最高位為符號位。 ;------------開始---------------- CLR P1.7 ;MC14557時鐘接到模塊同步信號 MOV IE, #81H ;開放外中斷0 SETB IT0 ;中斷方式置為脈沖方式 ;以下為數據接收子程序： MOV IE, #00H ;禁止中斷 MOV SCON,#00H ;串行通信方式0 SETB P1.7 ;將MC14557的時鐘轉為CPU控制 MOV R0,#32H MOV R1,#03H ;分三次讀取數據 L0:SETB REN ;開始接收數據 JNB RI,$ MOV A,SBUF ;數據從緩沖區移至RAM單元 MOV @R0,A CLR RI DEC R0 DJNZ R1,L0 CLR P1.7 ;MC14557時鐘轉換到CLK RET 除了本例所用的串行讀取數據方式以外，還可以使用串入并出寄存器將模塊輸出的串行數據轉換為并行數據，再讀入單片機。 此接口電路已用于筆者設計的數顯測厚儀，用來測量光學玻璃元件的厚度。在這個儀器中，筆者利用采集的數據添加了公差輸入、絕對/相對測量方式轉換、超差報警等功能，以滿足用戶的要求。 |
