多路电子数显百分表测量系统的研制

　　1　系统设计的总体方案

　　1.1　系统构成

　　计算机与多单片机之间的通信包括PC与单片机通信、单片机与单片机之间的通信两大部分。通信方式有串行通信和并行通信两种。串行通信适合较远距离的通信,并需要相应的硬件支持,其速度慢,不利于数据的大量传输;并行通信适合于近距离的通信,传输速度快,适合数据大量传输的情况。本系统根据需要,分别采用了这两种通信方式,其中单片机与PC的通信采用了串行方式,数据采集单片机(从单片机)与控制单片机(主单片机)之间采用并行通信。由于采用了主-从单片机的结构,系统有很大的扩展空间。系统框图如图1。

　　1.2　电子数显百分表

　　本系统用于零件的尺寸误差测量,传感器单元采用上海量具刃具厂的电子数显百分表,测量范围10~19.99mm,最低值可调;最小读数0.01mm,数据输出端口输出高电平幅值为1.5V的串行信号。

　　1.3　具体电路

　　见电路图,图2仅画出了数据单片机1和2。4574芯片将电子数显百分表输出的高电平(幅值为1.5V)串行信号转换为标准TTL串行信号发送给数据采集单片机,单片机将该信号处理成一定的格式,放在寄存器中等待发送给控制单片机。

图2　测量系统原理图

　　1.4　数据传输

　　由数显表的测量范围可知,无法用八位数据一次传递测量值,因此我们设计了数据传输规则(见表1)。传输时的顺序为:开始位→数据十位数→数据个位数→第一位小数→第二位小数→结束位。在数据总线上,每一次数据传输延时1毫秒,确保数据能可靠的被接收。

　　2　软件设计

　　在本系统中,软件可分为三部分,分别在数据采集单片机、控制单片机和PC上。

　　2.1　数据采集单片机

　　从数显表读入数据,将数据存储为定义的格式。单片机I/O口保持读状态,如果地址码与机号相同,I/O口改为写状态,按指定格式输出数据(程序流程见图3)。

　　2.2　控制单片机

　　控制单片机负责完成数据采集单片机和PC之间的数据格式转换。缺省状态时,十六个电子数显百分表的数据轮流传送给PC,如PC要求只检测其中一个时,只有该单片机向控制单片机输出数据。采用控制单片机而不是开关电路,有助于提高多路数据传输的速度(程序流程见图4)。

　　2.3　PC机程序

　　运用VB编写了界面,通过MSCOMM1控件完成串行口的I/O。缺省状态为顺序监测所有数据(Framel),也可以选择单独监测某个百分表的数据(打开Frame2)。进入和退出Frame 2时,控件向单片机发出命令字开启或结束单个监测状态。单个检测尺寸量时,可绘制该尺寸数据的图形。退出程序时,发出结束命令字,控制单片机不再输出数据。

　　3　应用与讨论

　　“左、右前下控制臂”是汽车中的专用零部件,它结构复杂,由多个零部件焊接总成,对其尺寸的检测十分复杂。我们将研制的系统用于某汽车公司的汽车左、右前下控制臂尺寸的精密测量,共用到8个数显表,检查8个关键尺寸,其中长度5个,角度3个,平均测量节拍可达到1秒/个。对于其他应用,可根据实际情况,设计一拖三十二、一拖八、一拖四的数据采集系统,满足不同要求。

　　4　结束语

　　本文所设计的多路电子数显百分表测量系统,采用主从单片机结构,能够快速完成数据的采集及处理,具有结构简单、扩展方便、价格低廉的特点,解决了数字测量系统中存在的一些问题。实践证明,该系统是一种很有推广前途的数字测量系统。

　　参考文献:

　　[1]孙涵芳,等.MCS-51/96系列单片机原理及应用[M].北京

　　[2]宋春荣,等.通用集成电路速查手册[M].山东科学技术出版社,1996.

　　作者简介:李佳列(1976-),男,硕士研究生,主要从事通用仪表、微特机器人的研究。

　　（收稿日期:2001-09）