数显卡尺接口系统的设计

　　在现代工业测量中,传统的机械式量具正越来越多地被数显量具所取代。数显卡尺是目前应用最为广泛的数显量具之一,它不但具有测量可靠、功能齐全、读数直观等诸多优点,还可将当前测量数据输送至高一级计算机系统进行汇总处理,从而实现生产管理和控制自动化。但是,由于目前国际上通用的数显卡尺产品的输出信号不规范,为数显卡尺与高一级计算机联接构成测量系统造成了障碍。为此,必须在数显卡尺与计算机系统之间采用接口装置,将数显卡尺输出的测量信号转换为计算机系统可以接收和处理的标准信号,从而使任何能接收标准串行信号的计算机系统都能与数显卡尺联接,组成各种测量、检验系统。本文介绍的接口系统主要适用于应用最为广泛的容栅式数显卡尺。由于容栅类数显量具的共有特性,这种接口系统也可推广应用于其它各类容栅式数显量具中。

　　1.接口系统的构成

　　数显卡尺接口系统的工作原理框图如图1所示。

　　2.数据的通讯和传输方式

　　数显卡尺接口系统的数据通讯和传输分内部和外部两种方式。内部数据通讯和传输是指数显卡尺接口系统内部各器件之间的信息交换,为满足数据通讯速度快、便于控制、节省机时等要求,本设计采用了总线结构并行通讯方式;外部数据通讯和传输是指数显卡尺接口系统与数显卡尺及上档处理器之间的信息交换,为满足数据传输距离远、节省元器件等要求,本设计采用了星形网络结构、中断控制的串行数据通讯方式。

　　3.接口系统硬件电路的设计

　　(1)Z8671单片机

　　数显卡尺接口电路选用Z8671单片机作为系统主机。Z8671单片机是美国Zilog公司八十年代初专门为仪表智能化开发的一种单片机,字长为8位,主频8~12MHz,寻址范围可达128kB,4个I/O口,1个串行通讯接口(RS-232),2个16位定时计数器,256个通用和控制寄存器,每个通用寄存器均可作为累加器使用。Z8671单片机不但编程灵活,而且有效克服了Z80单板机和MCS51单片机数据传输中的/瓶颈现象0。4个I/O口均可单独定义为输入、输出口,不需另外扩展I/O器件。通过串行通讯功能直接与上一级计算机通讯,实现了网络化结构。

　　利用Z8671单片机的上述优点,数显卡尺接口系统可以ASCÒ或TTL两种电平方式从串行输出口输出数据,实现与多种计算机通讯。此外,利用4个8位并行口控制各器件的功能脚,节省了缓冲器,从而可节省占用空间和开发费用。

　　(2)信号接收和电平变换电路

　　数显卡尺的输出信号为串行信号,其格式和幅度都是非标准的,必须进行变换处理。电平变换电路见图2。