基于數字傾角(角度)傳感器的線路道岔電子檢測尺設計

　　C8051F060單片機的P0.0引腳被配置為UART0的TX0，P0.1引腳被配置為UART0的RX0，UART0用來與數字傾角(角度)傳感器進行通訊。UART0是一個具有幀錯誤檢測和地址識別硬件的增強型串行口。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。接收數據被暫存于一個保持寄存器中，這就允許UART0 在軟件尚未讀取前一個數據字節的情況下開始接收第二個輸入數據字節。一個接收覆蓋位用于指示新的接收數據已被鎖存到接收緩沖器，而前一個接收數據尚未被讀取。對UART0的控制和訪問是通過相關的特殊功能寄存器即串行控制寄存器（SCON0）和串行數據緩沖器（SBUF0）來實現的。用同一個 SBUF0 地址可以訪問發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 自動訪問發送寄存器。UART0可以工作在查詢或中斷方式，它有兩個中斷源：一個發送中斷標志 TI0（SCON0.1，數據字節發送結束時置位）和一個接收中斷標志 RI0（SCON0.0，接收完一個數據字節后置位）。

　　C8051F060單片機的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機進行通訊。對UART1的控制基本與UART0相同。

　　C8051F060單片機的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復位信號，減少由于多次來回運動造成的累積測量誤差。/INT0被配置為下降沿觸發輸入。

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

　　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膠條密封，可保證最佳的密封性能。讀數頭滾動系統采用450式五軸承滾動系統，保證光學感應系統能長期穩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。

　　調試電路

　　C8051F060的片內 JTAG 調試電路允許使用安裝在最終應用系統上的產品進行非侵入式（不占用片內資）、全速、在系統調試。該調試系統支持觀察并修改存儲器和寄存器，支持斷點、觀察點、單步及行和停機命令。在使用 JTAG調試時，所有的模擬和數字外設都可全功能運行。JTAG接口使用MCU上的4個專用引腳（TMS、TCK、TDI、TDO）。

　　萬年歷時鐘芯片電路 　

　　每次測量后記錄測量時間，以便在上位PC機形成報表。DS1302 是美國DALLAS公司推出的一種高性能、低功耗、帶RAM的實時時鐘電路，它可以對年、月、日、周日、時、分、秒進行計時，具有閏年補償功能，工作電壓為2.5V～5.5V。DS1302內部有一個31×8的用于臨時性存放數據的RAM寄存器。采用三線接口與CPU進行同步通信，并可采用突發方式一次傳送多個字節的時鐘信號或RAM數據。

　　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

　　測量的數據保存在EEPROM中。AT24C512是ATMEL公司推出的具有I2C總線容量達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保護電壓>4kV；數據可保存40年；寫保護功能，當WP為高電平時，進入寫保護狀態；CMOS低功耗技術，最大寫入電流為3mA；128byte頁寫入緩存器；自動定時的寫周期；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。