、 引言
目前，容栅传感器以其精度高、体积小、造价低、环境适应能力强、实现机电一体化的优点，在工程位移测量领域得到了越来越广泛的利用，在国内主要通过电子数显卡尺的形式应用到工程当中。
通过以容栅传感器和89C52单片机组成的智能检测系统可以很好进行位移检测，结合液晶显示屏和PC机，可以对测量结果进行实时仿真和智能控制。
二、 系统设计
变形检测系统的结构组成框图如图1所示。
图1 容栅位移检测系统结构框图
包括多路位移采集系统、力采集系统、数据存储、键盘及显示、89C52单片机和PC上位机通讯。
系统CPU采用单片机89C52，具有低功耗、高性能、融8031核与闪速存储器技术于一体的特点，扩充少量的外围芯片，即具备显示、模拟量输入和输出、掉电数据保护、串口通讯等功能，即可满足实际工程的需要。
AD574A是Analog Devices公司生产的12位、逐次逼近型、带三态缓冲器的快速Ａ/Ｄ转换器。转换速度最大为35μs，转换精度 ≤0.05%，具有低噪声、低功耗、高精度、高分辨率和高采样率的优点。
存储器采用24LC08 芯片，为8K 串行电擦写E2PROM ，其读写速度快，在5V 供电情况下可兼容400 kHz 的信号，并可按页(page) 读写；功耗低，在低电压2. 5 V 工作下标准电流为1μA；体积小，占用I/ O口少，仅使用DATA 和CL K两根I/ O 线。这些优点使其相对于一般的ROM 存储器有较高的性价比。
在检测系统中，需要单片机与PC机进行数据通信，完成对单片机系统的操作与控制。RS232C是美国电子工业协会（EIA）正式公布的串行总线标准，提供了单片机与单片机、单片机与ＰＣ机之间串行数据通信的标准接口，是目前最常用的串行接口标准。
由于RS232C规定的逻辑电平与单片机的逻辑电平是不一致的。在本系统中，采用串口中断，利用专用电平转换芯片MAX232把微处理器的信号电平（TTL电平）转换为RS232C电平。PC数据发送是通过TXD口经过MAX232连接到单片机的RXD端，而接收数据是由RXD经过MAX232连接到单片机的TXD口上实现的。
PC机采用VB编程，VB提供了强大功能的通信控件MSCOMM，该控件可设置串行通信的数据发送和接收，对串口状态及串口通信的信息格式和协议进行设置。为了充分利用高级语言的特点，在PC机中增加人机友好界面，由个人来检测和控制运行。
三、 容栅数显卡尺数据采集
变形检测系统是多路位移采集系统，共包括16路容栅传感器，可以对被测对象的不同位置进行测量。系统采用4514译码芯片，通过P1.4-P1.7口，对16路传感器进行选通。
容栅数显百分尺是一种新型位移传感器，提供的接口有4条信号线，包括电源线（+1.55V）、地线、时钟控制线CLK、串行数据输出线Data。接口信号不是标准的TTL信号，其信号‘1’为1.5V左右，其信号‘0’为0V左右。因此，必须进行电平转换，随后再经过反向器整形，送到相应芯片接口。
容栅数显卡尺采用串行数据采集，其中数据线波形见图2所示。在最快20ms的周期内，包括一个下述数据采集周期。每个周期输出两组数据，其中第一组为绝对值，第二组为相对值，在本系统中我们采用第二组数值。每组数值包括24个二进制位，其中前13位为整数位，后11位为小数位，换算后的数据单位为0.1inch。
图2 容栅数据信号时序
采用89C52单片机以及12MHz系统时钟，单指令周期在为1us，而传感器每位采集时间为11us，故采用汇编语言进行采集，确保数据的正确性。
软件设计的关键在于确定数据采集的起始条件，容栅传感器输出的快速周期为20ms，慢速周期为250ms，因此起始条件就是大于一个时钟周期并且小于20ms的连续时钟低电平以及接在上述低电平之后的44us的连续高电平。