基于数字倾角传感器的线路电子检测尺工作原理及硬件设计

用来与数字倾角(角度)传感器进行通讯。UART0是一个具有帧错误检测和地址识别硬件的增强型串行口。UART0 可以工作在全双工异步方式或半双工同步方式，并支持多处理器通信。接收数据被暂存于一个保持寄存器中，这就允许UART0 在软件尚未读取前一个数据字节的情况下开始接收第二个输入数据字节。一个接收覆盖位用于指示新的接收数据已被锁存到接收缓冲器，而前一个接收数据尚未被读龋对UART0的控制和访问是通过相关的特殊功能寄存器即串行控制寄存器(SCON0)和串行数据缓冲器(SBUF0)来实现的。用同一个 SBUF0 地址可以访问发送寄存器和接收寄存器。读SBUF0将自动访问接收寄存器，而写 SBUF0 自动访问发送寄存器。UART0可以工作在查询或中断方式，它有两个中断源：一个发送中断标志 TI0(SCON0.1，数据字节发送结束时置位)和一个接收中断标志 RI0(SCON0.0，接收完一个数据字节后置位)。

C8051F060单片机的P0.2被配置为UART1的TX1， P0.3引脚被配置为UART1的RX1， UART1用来与上位PC机进行通讯。对UART1的控制基本与UART0相同。

C8051F060单片机的P0.4被配置为外部中断源(/INT0)的输入脚，接收位移传感器的零点复位信号，减少由于多次来回运动造成的累积测量误差。/INT0被配置为下降沿触发输入。

C8051F060单片机的P0.5被配置为定时器/计数器 3的计数输入脚(T3)，接收位移传感器的位移脉冲。P0.6被配置为定时器/计数器3计数方向控制脚(T3EX)，用来判断位移传感器的移动方向。C/T3位被置"1"时，将定时器配置为计数器方式(即在 T3 输入引脚上的负跳变使计数器/定时器的寄存器加1或减 1)。定时器配置寄存器中的减 1 使能位(DCEN3)被置"1"，定时器可以向上或向下计数。当 DCEN3=1时，定时器的计数方向受 T3EX引脚上的逻辑电平的控制。当 T3EX =1 时，计数器/定时器向上计数;当T3EX=0时，计数器/定时器向下计数。T3EX必须在数字交叉开关中被使能并且被配置为数字输入。

位移传感器

采用DC20型光栅尺位移传感器作为轨距测量工具。DC20型光栅尺采用双层防护胶条密封，可保证最佳的密封性能。读数头滚动系统采用450式五轴承滚动系统，保证光学感应系统能长期稳定地在光栅尺上顺畅滑行以及它高等级的测量精度。

位移传感器输出信号波形见图4。

调试电路

C8051F060的片内 JTAG 调试电路允许使用安装在最终应用系统上的产品进行非侵入式(不占用片内资)、全速、在系统调试。该调试系统支持观察并修改存储器和寄存器，支持断点、观察点、单步及行和停机命令。在使用 JTAG调试时，所有的模拟和数字外设都可全功能运行。JTAG接口使用MCU上的4个专用引脚(TMS、TCK、TDI、TDO)。

万年历时钟芯片电路

每次测量后记录测量时间，以便在上位PC机形成报表。DS1302 是美国DALLAS公司推出的一种高性能、低功耗、带RAM的实时时钟电路，它可以对年、月、日、周日、时、分、秒进行计时，具有闰年补偿功能，工作电压为2.5V～5.5V。DS1302内部有一个31×8的用于临时性存放数据的RAM寄存器。采用三线接口与CPU进行同步通信，并可采用突发方式一次传送多个字节的时钟信号或RAM数据。

DS1302与CPU的连接需要三条线，即SCLK(7)、I/O(6)、RST(5)。DS1302与CPU的连接如图5所示。

EEPROM电路

测量的数据保存在EEPROM中。AT24C512是ATMEL公司推出的具有I2C总线容量达512Kbit(64K×8)的EEPROM，该芯片的主要特性如下：存储容量为65536byte;与100kHz、400kHz、1MHz I2C总线兼容;100000次编程/擦写周期;单电源、读写电压为1.8V~5.5V;ESD保护电压>4kV;数据可保存40年;写保护功能，当WP为高电平时，进入写保护状态;CMOS低功耗技术，最大写入电流为3mA;128byte页写入缓存器;自动定时的写周期;具有8引脚DIP及20 引脚SOIC封装等多种封装形式。EEPROM电路见图6。

RS232电平转换电路

MAX232是单电源双RS232发送/接受芯片，采用单一+5V电源供电，只需外接4个电容，便可构成标准的RS232通信接口。单片机和计算机、数字倾角(角度)传感器接口电路如图7所示。图中的C3、C4、C5、C6是电荷泵升压及电压反转部分电路，产生V+、V-电源供EIA电平转换使用，C7 是VCC对地去藕电容，其值均为0.1μF。电容C3~C7安装时必须尽量靠近MAX232芯片引脚，以提高抗干扰能力。

液晶显示电路

JM19264A是具有192*64点阵的图形点阵液晶模块，它与单片机联接构成功能强、结构简单、人机对话界面丰富的应用系统。本仪器中，单片机采用直接访问式接口电路与液晶显示电路进行控制。

液晶屏显示内容及键盘布局

线路道岔电子检测尺外部由JM19264A液晶显示屏、RS232接口和4*4的键盘