专利名称:长度测量数显记录仪的制作方法
本发明涉及一种长度测量值的记录仪器。
常用的长度测量工具，大都是根据工具上的刻度直接读数。随着电子技术的飞跃发展，在某些发达国家先后研制出了测量长度的数显装置。例如瑞士SYLVAC公司生产的长度数显器在我国已得到应用，它与量具(如卡尺)相配合，可在测量过程中自动显示出测量结果。由此测量人员不要再读刻度，使用方便、直观，而且可减少人为读数的误差。但是，这种在我国已得到使用的量具，不能将测量结果记录下来，必须靠测量人员记住所显示地数字后手工笔录，测量劳动强度还是没有得到根本减轻，而且还可能出现笔录中的人为误差。
本发明的目的就在于提供一种与前述数显量具相配的自动记录仪器，使测量结果既能通过数显装置显示，又能通过本发明的记录仪器自动打印在纸上，并且还能在记录纸上打印出测量工件的编号、测量日期和进行测量数据的加减运算等。
本发明的长度测量数显记录仪，实际上是一个专用的微机处理系统，通过对SYLVAC数显器输出接口输出的数据信号进行分析处理后，控制打印机将测量结果按照要求打印在纸上。它由中央处理机板、键盘、打印机三部分组成，总体方案如图1、2。其中打印机为字轮式微型打印机，中央处理机板为一块专用的微处理机控制板。本发明的核心部件是中央处理机板，包括CPU、EPROM、RAM、键盘接口，打印机接口、以及I／O地址译码、存储器地址译码等逻辑电路。其突出的特征是，它有一个专用测量数据采集电路，该电路必须在键盘发出打印测量数据的命令时，及时准确地将数显器输出的数据代码送到RAM中。
该采集电路根据数显器输出信号的特点设计。通过检测及破译得知，SYLVAC数显器有2根信号输出线，其中一根线输出重复周期为250ms的数据代码脉冲串；另一根线上输出重复周期为250ms的同步脉冲串，其形状与测量数据的改变无关，每串49个脉冲，其总宽度与数据代码串的总宽度相等，均为650μs，数据脉冲是与同步脉冲一一对应的49位代码，图3给出其中一串脉冲的波形图。本发明的数据采集电路就是充分利用了同步脉冲串重复周期间隔，截取两个间隔之间的一串脉冲，然后以DMA(直接存储器存取)方式将对应的数据代码直接写入RAM中。
下面结合附图详细说明
图1是记录仪使用时连接示意 图2是总体方案框 图3是数显器输出信号波形 图4是本发明的逻辑原理 图5是本发明的另一实施例的逻辑原理 图6是键盘按键排列示意 图7是程序框图。
图4给出了本发明的具体实施方案。在该方案中所述的数据采集电路主要由2个单稳态触发器(J3、J6)、2个D触发器(J4、J7)、2个与门(J2、J5)、3个反向门(J1、J10、J11)、由T1、T2组成的电平转换电路，以及计数器(J8)、总线开关(J9)组成。数显装置输出的同步脉冲经T1转换电平后，从T1的集电极输出经反向门接至与门J2的一个输入端，J2的输出接到J3的CP端和与门J5的一个输入端。J3的Q端接到J4的CP端，J4的D端接高电平，Q端接J5的另一输入端。J5的输出端一路经反向门接到J8的计数端，一路通过J9与存储器写信号相与后接到RAM的WR端，一路接到J6的CP端。J6的Q端接到CPU的BUSRQ端，同时接到J7的CP端。J7的Q端连到J2的另一个输入端。J7的D端接高电平，置“1”信号来自键盘的复位键。J7、J6、J4、J3的清零信号来自I／O地址译码电路。CPU发出的BUSAK信号一路接到J9的控制端，一路和存储器片选信号相与后接到RAM的CS端。J8的输出通过J9接到地址总线上。
数显装置输出数据代码经T2转换电平后，从T2的集电极输出，经反向门接到J9，经J9接到数据总线的D0位上。
具体工作过程如下当仪器开始通电或复位时，D触发器J7由总机复位信号RESET置于“1”状态，即Q＝1，Q＝0，Q封锁控制门J2。当键盘发出打印测量数据的命令时，CPU通过I／O地址译码发出外设片选信号，该信号将J7、J6、J4、J3复位，于是J7的Q＝1，J2打开，同步脉冲串经三极管T1转换电平后，通过J2。第一个通过J2的脉冲触发J3，从J3的Q端输出约2ms宽的负脉冲，其后缘触发J4，J4的Q端变高打开控制门J5。接着通过J5的是我们需要的一串完整的同步脉冲。第一个脉冲通过J5时，触发单稳态J6，从J6的Q输出约2ms的负脉冲，直接作为总线请求BUSRQ送给CPU，CPU检测到BUSRQ信号有效后，稍后即会发出响应信号BUSAK，同时CPU进入保持状态并让出总线控制权。直接利用BU
SAK(低电平有效)打开总线开关J9，于是由同步脉冲计数而形成的地址通过J9送到地址总线上，而数据代码通过J9送到数据总线上，这时RAM的片选信号CS亦由BUSAK充当，写信号(WR)由同步脉冲的负半周期充当。于是从数显装置送来的数据代码将准确无误地逐位写入RAM的相应的地址单元中，大约2ms之后，J6的Q端变为高电平，则BUSRQ变为高电平而失效，CPU检测到BUSRQ无效后，稍后即使BUSAK变高，则封锁总线开关J9，CPU重新控制总线。这时测量数据早已全部写入RAM中。接着，CPU从RAM的相应单元中读取数据，按照特定的方法进行分析处理，最后转换成十进制数送打印机打印出来。这些工作都是由相应的处理程序来完成的。
从电路的结构来看，有两个明显的特点其一是采用了独特的脉冲识别方法，不是着眼于个别特征脉冲，而是充分利用了同步脉冲串重复周期间隔，截取两个间隔之间的一串脉冲；其二是没有使用DMA控制器芯片而实现了DMA取数的目的。这是读取测量数据的最简单且最有效的方法。
图5给出了本发明的另一个实施例，在该实施例中，所述的数据采集电路用6个8D触发器(J12、J13、J14、J15、J16、J17)组成的移位寄存器寄存串行数据。J5输出的信号分别接到前述8D触发器J12、J13、J14、J15、J16、J17的CK端，8D触发器的输出端接到数据总线上，由I／O地址译码器产生6个I／O地址分别接到J12、J13、J14、J15、J16、J17控制端。J6的Q端接到J7的CP端，而J7的Q端除接到J2的输入端外，另一路经微分电路并经与门整形后接到CPU的INT端。数显器输出的数据代码经T2转换电平并经反向门接至J12的1D端。J12的8Q端接J13的1D端，J13的8Q端接到J14的1D端，以此类推，形成48位移位寄存器。本电路先用移位寄存器将数据代码全部寄存后，向CPU发中断请求，当CPU响应中断后，以字节为单位顺序读取J12……J17的数据，存入RAM中。
本发明的长度测量数显记录仪的另一个突出特点是，构成该记录仪的三个部分键盘、打印机、中央处理机板都装在一个机壳上形成一体(如图1)。打印机位于机体前部(眼睛正视键盘方向)，键盘安装在面板上，中央处理机板安装在机壳内部。键盘和打印机通过插头连接到中央处理机板上，并且中央处理机板通过插头座引出一根电缆连到SYLVAC数显器上。键盘具有多种功能，有数字字符键
、
，小数点键
，复位键
，日期、编号打印键
，基数打印键
，保留2位小数测量值打印键
和保留4位小数测量值打印键
，间隔符号打印键
，以及作为将来扩充其用途的备用键(见图6)。
本发明的内容除上述硬件电路以及机体、键盘设计外，还包括专用于本发明的记录仪的固化在EPROM中的数据处理程序，有键盘控制程序、打印控制程序和测量数据处理程序。本发明的数据处理程序的突出特点是用汇编语言编写，配合前述的数据采集电路，实现对SYLVAC数显器输出代码的破译和处理。具体程序是程序启动后，首先对系统进行初始化，接着进行键盘扫描，判断有无按键按下，没有按键按下则继续扫描。若数字键按下，则存储数字字符码后返回扫描；若按下日期、编码打印键则打印所键入的数字字符；若按下打印基数的功能键，则保存并打印键入的基数；若按下打印测量值的键，则由程序启动数据采集电路，使之进入DMA方式并将测量数据直接送入RAM中，DMA取数完成后，程序开始对输入RAM中的代码进行分析处理，而后将分析处理的结果送打印机打印出来。程序流程见图7。
本发明的长度数显记录仪具有以下优点
1、硬件电路简单，整个记录仪结构小巧紧凑，成本低，性能／价格比高；
2、功能齐全，可用键盘输入并打印测量日期、被测工件编号、测量基数等。在有基数置入的情况下，还可自动将测量值进行加减运算，打印出加减的结果；
3、除能按数显器的显示精度(保留2位小数)外，还可选择保留4位小数输出打印。必要时，还可对程序修改后，打印出更高精度的测量值，满足各种高精度测量的要求；
4、通用性强，凡使用SYLVAC数显器的各种量具及其他形式的控制设备，均可配用本发明的记录仪进行记录。如其上增设通讯接口及相应软件，即可将测量结果直接传送到质量管理中心计算机，统一汇总处理。
权利要求
1、一种长度测量数显记录仪，由中央处理机板、打印机、键盘三部分组成，中央处理机板硬电路包括CPU、EPROM、RAM、键盘接口、打印机接口、以及I/O地址译码、存储器地址译码等逻辑电路，其特征在于本发明的长度测量数显记录仪有一个专用测量数据采集电路，该电路主要由2个单稳态触发器(J3、J6)、2个D触发器(J4、J7)、2个与门(J2、J5)、3个反向门(J1、J10、J11)、由T1、T2组成的电平转换电路，以及计数器(J8)、总线开关(J9)组成，数显器输出的同步脉冲经T1转换电平后，从T1的集电极输出经反向门J1接至与门J2的一个输入端，J2的输出接到J3的CP端和与门J5的一个输入端，J3的地Q端接到J4的CP端，J4的D端接高电平，Q端接J5的另一输入端，J5的输出端一路经反向门接到J8的计数端，一路通过J9与存储器写信号相与后接到RAM的WR端，一路接到J6的CP端，J6的Q端到CPU的BUSRQ端，同时接到J7的CP端，J7的Q端连到J2的另一个输入端，J7的D端接高电平，置“1”信号来自键盘的复位键，J3、J4、J6、J7的清零信号来自I/O地址译码电路，CPU发出的BUSAK信号一路接到J9的控制端，一路与存储器片选信号相与后接到RAM的CS端，J8的输出通过J9接到地址总线上，另外，数显装置输出数据代码经T2转换电平后，从T2的集电极输出，经反向门J11接到J9，经J9接到数据总线的D0位上。
2、根据权利要求
1所述的长度测量数显记录仪，其特征在于所述的测量数据采集电路用6个8D触发器(J12、J13、J14、J15、J16、J17)组成移位寄存器寄存串行数据，J5输出的信号分别接到J12、J13、J14、J15、J16、J17的CK端，J12、J13、J14、J15、J16、J17的输出端接到数据总线上，由I／O地址译码器产生6个I／O地址分别接到J12、J13、J14、J15、J16、J17的控制端，J6的Q端接到J7的CP端，而J7的Q端除接到J2的输入端外，另一路经微分电路并且经与门整形后接到CPU的INT端，数显装置输出的数据代码经T2转换电平并经反向门接至J12的1D端，本电路是先用移位寄存器将数据代码全部寄存后，向CPU发中断请求，当CPU响应中断后，以字节为单位顺序读取J12、J13、J14、J15、J16、J17的数据，存入RAM中。
3、根据权利要求
1、2所述的长度测量数显记录仪，其特征在于所述键盘、打印机、中央处理机板用一个机壳装于一体，打印机位于机体前部，键盘安装在面板上，中央处理机板安装在机壳内部，键盘和打印机通过插头连接到中央处理机板上，板上还通过插头座引出一根电缆接到SYLVAC数显器的插口上。
4、根据权利要求
3所述的长度测量数显记录仪，其特征在于所述键盘具有数字字符键
，小数点键
，复位键
，日期、编号打印键
，基数打印键
，保留2位小数测量数值打印键
和保留4位小数测量数值打印键
，间隔符打印键
，以及作为将来扩充其用途的备用键。
专利摘要
本实用新型的长度测量数显记录仪，是一种对带SYLVAC数显器的长度测量工具的测量值进行记录的仪器。它由中央处理机板、打印机、键盘三部分组成。其突出特征是有一个专用的测量数据采集电路，及时准确地将数显器输出的数据代码送到RAM中，经分析处理后，转换成十进制数送打印机打印。本实用新型的记录仪电路简单、结构小巧紧凑，成本低，具有较高的性能/价格比。除能自动准确无误的记录测量数据外，还具有打印测量日期、被测工件编号、测量基数以及进行加减运算等功能，可用于各种使用SYLVAC数显器的量具及控制设备。
文档编号G01B3/24GK87204509SQ87204509
公开日1988年5月4日 申请日期1987年8月15日
发明者刘德武, 肖宗泽, 杜伟 申请人:长沙市电脑公司导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan