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。
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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
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