博尔森磁致伸缩位移传感器多脉冲时间测量单元

这是博尔森科技有限公司磁致伸缩位移传感器另一种采用常规 TTL 硬件搭建的时间测量装置。
设计思路：提供易于理解、无需 CPLD 等特殊芯片的电路。

该磁致伸缩位移传感器性能非常出色，我个人更推荐用它替代 Arduino Uno 进行测量。
它最多可测量16 个脉冲时间值，每个值为16 位。

工作原理

测量启动方式：将EN（以及nCLK）置为高电平，
通过CHSEL选择通道，然后触发激励脉冲（TRIG）。

• TRIG 信号复位 74LS193 索引计数器，该计数器用于寻址存储单元。
• 通过单稳态触发器CD4089对 TRIG 信号进行延时，用于屏蔽激励脉冲后立即出现的干扰信号
• 延时后的触发信号复位RS 触发器，时钟脉冲送入同步计数器74LS161

当有效信号的下降沿到来时，
会将当前计数器的计数值存入由索引计数器寻址的 4 位 TTL 存储器74LS198。

每个有效信号脉冲会使索引计数器加 1。
当索引计数器溢出时，进位信号会复位 RS 触发器，关闭计时计数器，测量停止。

如果检测到的信号少于 16 个，单片机也可以通过将EN 置低主动终止测量。

数据读取方式

单片机可通过nCLK 递减索引计数器读取存储的数值，
并通过BO 信号判断是否读到 0（BO 为低电平表示归零）。

每个计数值按4 位（nibble）依次读取，由地址线 A、B 选择。
4 位数据从 A0~A3 输出。
单片机需要对读到的数据取反，因为 74LS189 是反相输出。

分辨率与时钟

• 使用16MHz 晶振：位置分辨率约0.2 mm
• 74LS161 可替换为74F161，支持更高时钟频率
• 使用32MHz 晶振：位置分辨率可达0.1 mm

也可以用两片 8 位计数器 74HC590替代 4 片 74LS161，
74HC590 可稳定工作在32MHz。

74HC590 级联方法

• 时钟信号接入两片 74HC590 的RCK（脚13）
• 第一片：CCK（脚11）与 RCK 短接
• 级联：第二片的 RCK 接第一片的RCO（脚9）
• nG（脚14）nCCEN（脚12）接 GND
• 两片的nCCLR（脚10）共同接 RS 触发器 74LS74 的2Q* 输出