在這種模式下，可以處理超過(guò)100ms的時(shí)間間隔。start信號(hào)和stop信號(hào)之間，兩個(gè)不同通道的stop信號(hào)之間至少要大于2個(gè)時(shí)鐘周期，所有的stop信號(hào)之間不應(yīng)超過(guò)216倍的時(shí)鐘周期。所以，最大的測(cè)量范圍不超過(guò)200ms。工作模式如圖4所示。

TDCGP1的另一個(gè)工作模式為分辨率調(diào)節(jié)模式。這個(gè)模式能夠使裝置精確調(diào)整它本身的晶振使兩個(gè)通道同步。裝置分辨率由軟件按比例調(diào)整。在這個(gè)模式中，分辨率不依賴裝置，不受溫度影響而能保持長(zhǎng)期的穩(wěn)定。分辨率的調(diào)整范圍能達(dá)到-50％～+10％。通常該模式工作在一高分辨率模式下，這樣可使芯片的測(cè)量范圍得到擴(kuò)展。

在數(shù)字化磁尺的開發(fā)過(guò)程中，使用TDCGP1作為脈沖時(shí)間測(cè)量電路的核心芯片，設(shè)定該芯片工作在擴(kuò)展模式下，與AT89C51共用一個(gè) 11.0592MHz的晶振。在一個(gè)通道中分別測(cè)量出三組stop信號(hào)與start信號(hào)的時(shí)間間隔，然后存儲(chǔ)到該通道的采樣寄存器中，由AT89C51讀取。

3數(shù)字化改造的軟件設(shè)計(jì)

AT89C51單片機(jī)軟件采用模塊化設(shè)計(jì)，便于移植和調(diào)試。主要有主程序，測(cè)時(shí)子程序，測(cè)溫子程序，濾波子程序，發(fā)送子程序等功能模塊。主程序流程如圖5所示。

單片機(jī)主程序首先進(jìn)行初始化，進(jìn)入運(yùn)行狀態(tài)，從AT2401中讀出各參數(shù)值，等待用戶輸入的命令，用戶通過(guò)上位機(jī)向單片機(jī)發(fā)出讀液面值(位移值)或溫度值命令，單片機(jī)將TDC送來(lái)的時(shí)間數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，然后經(jīng)過(guò)濾波處理得出用戶要求的測(cè)量值，以16進(jìn)制數(shù)的形式送回上位機(jī)顯示。

單片機(jī)與上位機(jī)的通信采用中斷方式，單片機(jī)的通訊模塊包括主程序和中斷服務(wù)子程序。通訊協(xié)議約定為：通信波特率為9600，1位開始位，8位數(shù)據(jù)位，1位停止位，1位奇偶校驗(yàn)位。在主程序中對(duì)定時(shí)計(jì)數(shù)器T0、T1做設(shè)定(設(shè)定串行接口)；打開所有中斷進(jìn)行空循環(huán)。一旦發(fā)生中斷請(qǐng)求，單片機(jī)立即響應(yīng)，轉(zhuǎn)向相應(yīng)的中斷服務(wù)子程序，作相應(yīng)的處理。

4結(jié)束語(yǔ)

數(shù)字測(cè)量系統(tǒng)與模擬測(cè)量系統(tǒng)比，主要優(yōu)點(diǎn)有：(1)參數(shù)穩(wěn)定性好。數(shù)字系統(tǒng)的工作以數(shù)字量運(yùn)算方式完成，克服了模擬系統(tǒng)的溫漂問(wèn)題；(2)硬件統(tǒng)一性好。數(shù)字系統(tǒng)硬件模塊化，在硬件不變的情況下，只須更改軟件就能實(shí)現(xiàn)不同測(cè)量目的和要求，而模塊化軟件又為其提供了良好手段；(3)可靠性高。數(shù)字系統(tǒng)采用高性能的專用芯片，其可靠性指標(biāo)比分立元件的模擬系統(tǒng)高許多；(5)參數(shù)直觀準(zhǔn)確。量化后的參數(shù)可通過(guò)上位機(jī)直接輸入，具有直觀準(zhǔn)確的特點(diǎn)，特別是對(duì)一些極限參數(shù)的調(diào)整。

經(jīng)過(guò)數(shù)字化改造后的磁尺可實(shí)現(xiàn)多磁環(huán)測(cè)量，在一根測(cè)桿上可套三個(gè)磁環(huán)，同時(shí)測(cè)量不同的位移，用途更加廣泛；由于采用了高性能的TDCGP1芯片作為脈沖時(shí)間測(cè)量電路的核心芯片，測(cè)量精度大大提高。TDCGP1測(cè)量的最大時(shí)間間隔200ms，典型分辨率125ps，磁尺的最大量程可達(dá)5米，測(cè)量精度可以達(dá)到微米級(jí)。這種新型的數(shù)字化磁尺原理新穎、精度高、結(jié)構(gòu)精巧、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)，因而，可以用于高精度機(jī)械位移測(cè)量、控制以及液罐的液位測(cè)量中。

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