基于數(shù)字傾角(角度)傳感器的線路道岔電子檢測尺設(shè)計(jì)

　　C8051F060單片機(jī)的P0.0引腳被配置為UART0的TX0，P0.1引腳被配置為UART0的RX0，UART0用來與數(shù)字傾角(角度)傳感器進(jìn)行通訊。UART0是一個(gè)具有幀錯(cuò)誤檢測和地址識別硬件的增強(qiáng)型串行口。UART0 可以工作在全雙工異步方式或半雙工同步方式，并支持多處理器通信。接收數(shù)據(jù)被暫存于一個(gè)保持寄存器中，這就允許UART0 在軟件尚未讀取前一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)的情況下開始接收第二個(gè)輸入數(shù)據(jù)字節(jié)。一個(gè)接收覆蓋位用于指示新的接收數(shù)據(jù)已被鎖存到接收緩沖器，而前一個(gè)接收數(shù)據(jù)尚未被讀取。對UART0的控制和訪問是通過相關(guān)的特殊功能寄存器即串行控制寄存器（SCON0）和串行數(shù)據(jù)緩沖器（SBUF0）來實(shí)現(xiàn)的。用同一個(gè) SBUF0 地址可以訪問發(fā)送寄存器和接收寄存器。讀SBUF0將自動訪問接收寄存器，而寫 SBUF0 自動訪問發(fā)送寄存器。UART0可以工作在查詢或中斷方式，它有兩個(gè)中斷源：一個(gè)發(fā)送中斷標(biāo)志 TI0（SCON0.1，數(shù)據(jù)字節(jié)發(fā)送結(jié)束時(shí)置位）和一個(gè)接收中斷標(biāo)志 RI0（SCON0.0，接收完一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)后置位）。

　　C8051F060單片機(jī)的P0.2被配置為UART1的TX1， P0.3引腳被配置為UART1的RX1， UART1用來與上位PC機(jī)進(jìn)行通訊。對UART1的控制基本與UART0相同。

　　C8051F060單片機(jī)的P0.4被配置為外部中斷源（/INT0）的輸入腳，接收位移傳感器的零點(diǎn)復(fù)位信號，減少由于多次來回運(yùn)動造成的累積測量誤差。/INT0被配置為下降沿觸發(fā)輸入。

　　C8051F060單片機(jī)的P0.5被配置為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器 3的計(jì)數(shù)輸入腳（T3），接收位移傳感器的位移脈沖。P0.6被配置為定時(shí)器/計(jì)數(shù)器3計(jì)數(shù)方向控制腳（T3EX），用來判斷位移傳感器的移動方向。C/T3位被置"1"時(shí)，將定時(shí)器配置為計(jì)數(shù)器方式（即在 T3 輸入引腳上的負(fù)跳變使計(jì)數(shù)器/定時(shí)器的寄存器加1或減 1）。定時(shí)器配置寄存器中的減 1 使能位（DCEN3）被置"1"，定時(shí)器可以向上或向下計(jì)數(shù)。當(dāng) DCEN3=1時(shí)，定時(shí)器的計(jì)數(shù)方向受 T3EX引腳上的邏輯電平的控制。當(dāng) T3EX =1 時(shí)，計(jì)數(shù)器/定時(shí)器向上計(jì)數(shù)；當(dāng)T3EX=0時(shí)，計(jì)數(shù)器/定時(shí)器向下計(jì)數(shù)。T3EX必須在數(shù)字交叉開關(guān)中被使能并且被配置為數(shù)字輸入。

　　位移傳感器

　　采用DC20型光柵尺位移傳感器作為軌距測量工具。DC20型光柵尺采用雙層防護(hù)膠條密封，可保證最佳的密封性能。讀數(shù)頭滾動系統(tǒng)采用450式五軸承滾動系統(tǒng)，保證光學(xué)感應(yīng)系統(tǒng)能長期穩(wěn)定地在光柵尺上順暢滑行以及它高等級的測量精度。

　　位移傳感器輸出信號波形見圖4。

　　調(diào)試電路

　　C8051F060的片內(nèi) JTAG 調(diào)試電路允許使用安裝在最終應(yīng)用系統(tǒng)上的產(chǎn)品進(jìn)行非侵入式（不占用片內(nèi)資）、全速、在系統(tǒng)調(diào)試。該調(diào)試系統(tǒng)支持觀察并修改存儲器和寄存器，支持?jǐn)帱c(diǎn)、觀察點(diǎn)、單步及行和停機(jī)命令。在使用 JTAG調(diào)試時(shí)，所有的模擬和數(shù)字外設(shè)都可全功能運(yùn)行。JTAG接口使用MCU上的4個(gè)專用引腳（TMS、TCK、TDI、TDO）。

　　萬年歷時(shí)鐘芯片電路 　

　　每次測量后記錄測量時(shí)間，以便在上位PC機(jī)形成報(bào)表。DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實(shí)時(shí)時(shí)鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時(shí)、分、秒進(jìn)行計(jì)時(shí)，具有閏年補(bǔ)償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。DS1302內(nèi)部有一個(gè)31×8的用于臨時(shí)性存放數(shù)據(jù)的RAM寄存器。采用三線接口與CPU進(jìn)行同步通信，并可采用突發(fā)方式一次傳送多個(gè)字節(jié)的時(shí)鐘信號或RAM數(shù)據(jù)。

　　DS1302與CPU的連接需要三條線，即SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)。DS1302與CPU的連接如圖5所示。

　　EEPROM電路

　　測量的數(shù)據(jù)保存在EEPROM中。AT24C512是ATMEL公司推出的具有I2C總線容量達(dá)512Kbit（64K×8）的EEPROM，該芯片的主要特性如下：存儲容量為65536byte；與100kHz、400kHz、1MHz I2C總線兼容；100000次編程/擦寫周期；單電源、讀寫電壓為1.8V~5.5V；ESD保護(hù)電壓>4kV；數(shù)據(jù)可保存40年；寫保護(hù)功能，當(dāng)WP為高電平時(shí)，進(jìn)入寫保護(hù)狀態(tài)；CMOS低功耗技術(shù)，最大寫入電流為3mA；128byte頁寫入緩存器；自動定時(shí)的寫周期；具有8引腳DIP及20 引腳SOIC封裝等多種封裝形式。EEPROM電路見圖6。