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在这种模式下，可以处理超过100ms的时间间隔。start信号和stop信号之间，两个不同通道的stop信号之间至少要大于2个时钟周期，所有的stop信号之间不应超过216倍的时钟周期。所以，最大的测量范围不超过200ms。工作模式如图4所示。

TDCGP1的另一个工作模式为分辨率调节模式。这个模式能够使装置精确调整它本身的晶振使两个通道同步。装置分辨率由软件按比例调整。在这个模式中，分辨率不依赖装置，不受温度影响而能保持长期的稳定。分辨率的调整范围能达到-50％～+10％。通常该模式工作在一高分辨率模式下，这样可使芯片的测量范围得到扩展。

在数字化磁尺的开发过程中，使用TDCGP1作为脉冲时间测量电路的核心芯片，设定该芯片工作在扩展模式下，与AT89C51共用一个 11.0592MHz的晶振。在一个通道中分别测量出三组stop信号与start信号的时间间隔，然后存储到该通道的采样寄存器中，由AT89C51读取。

3数字化改造的软件设计

AT89C51单片机软件采用模块化设计，便于移植和调试。主要有主程序，测时子程序，测温子程序，滤波子程序，发送子程序等功能模块。主程序流程如图5所示。

单片机主程序首先进行初始化，进入运行状态，从AT2401中读出各参数值，等待用户输入的命令，用户通过上位机向单片机发出读液面值(位移值)或温度值命令，单片机将TDC送来的时间数据进行计算，然后经过滤波处理得出用户要求的测量值，以16进制数的形式送回上位机显示。

单片机与上位机的通信采用中断方式，单片机的通讯模块包括主程序和中断服务子程序。通讯协议约定为：通信波特率为9600，1位开始位，8位数据位，1位停止位，1位奇偶校验位。在主程序中对定时计数器T0、T1做设定(设定串行接口)；打开所有中断进行空循环。一旦发生中断请求，单片机立即响应，转向相应的中断服务子程序，作相应的处理。

4结束语

数字测量系统与模拟测量系统比，主要优点有：(1)参数稳定性好。数字系统的工作以数字量运算方式完成，克服了模拟系统的温漂问题；(2)硬件统一性好。数字系统硬件模块化，在硬件不变的情况下，只须更改软件就能实现不同测量目的和要求，而模块化软件又为其提供了良好手段；(3)可靠性高。数字系统采用高性能的专用芯片，其可靠性指标比分立元件的模拟系统高许多；(5)参数直观准确。量化后的参数可通过上位机直接输入，具有直观准确的特点，特别是对一些极限参数的调整。

经过数字化改造后的磁尺可实现多磁环测量，在一根测杆上可套三个磁环，同时测量不同的位移，用途更加广泛；由于采用了高性能的TDCGP1芯片作为脉冲时间测量电路的核心芯片，测量精度大大提高。TDCGP1测量的最大时间间隔200ms，典型分辨率125ps，磁尺的最大量程可达5米，测量精度可以达到微米级。这种新型的数字化磁尺原理新颖、精度高、结构精巧、环境适应性强，因而，可以用于高精度机械位移测量、控制以及液罐的液位测量中。

参考文献
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［4］ 侯自林.过程控制与自动化仪表［M］.北京：机械工业出版社，2000.
［5］ 陈光东.单片微型计算机原理与接口设计(第二版)［M］.武汉：华中理工大学出版社，1999.

关键词： 技术 研究 数字化 TDC 单片机 基于