單芯片球柵數(shù)顯表的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種單芯片球柵數(shù)顯表。解決了現(xiàn)有數(shù)顯表電路都是采用MCU和FPGA（或者CPLD）兩種芯片制成，信號線多、容易受干擾，影響系統(tǒng)穩(wěn)定和測量數(shù)據(jù)的問題。單芯片球柵數(shù)顯表包括由面板后后蓋構(gòu)成的殼體，殼體內(nèi)設(shè)有電路板，電路板采用一塊MCU芯片，MCU芯片直接通過輔助電路與球柵傳感器讀頭連接。本實用新型的優(yōu)點是采用一塊STM32F103VB/VC單片機(jī)芯片，解決了以往采用兩塊芯片存在的之間需要較多信號線，容易受到干擾，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定測量數(shù)據(jù)錯誤的問題。降低了硬件成本，降低了功耗，減少了PCB板面積和PCB布線密度，還降低了電路芯片故障率和連線故障率，提高了系統(tǒng)可靠性和抗干擾能力。
【專利說明】單芯片球柵數(shù)顯表
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種傳感器設(shè)備，尤其涉及一種成本低、干擾小、故障率低的單芯片球柵數(shù)顯表。
【背景技術(shù)】
[0002]球柵傳感器時目前國際上最新一代直線位移傳感器，適用于各種機(jī)床的加工測量。球柵傳感器原產(chǎn)為英國，它是利用導(dǎo)磁介質(zhì)量的變化實現(xiàn)電磁/磁電轉(zhuǎn)換，其結(jié)構(gòu)包括有傳感器讀數(shù)頭和球柵數(shù)顯表。
[0003]目前市場上的球柵數(shù)顯表都是用MCU+FPGA (或者CPLD)的方式做的。這樣的方式需要MCU芯片和FPGA (或者CPLD)兩種芯片，硬件成本會比較高而且增加了 PCB面積和PCB布線密度。MCU芯片與FPGA (或者CPLD)之間需要比較多的數(shù)據(jù)和地址等信號線，比較容易受到應(yīng)用現(xiàn)場的干擾，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定，測量數(shù)據(jù)錯誤等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型主要解決了現(xiàn)有數(shù)顯表電路都是采用MCU和FPGA (或者CPLD)兩種芯片制成，信號線多、容易受干擾，影響系統(tǒng)穩(wěn)定和測量數(shù)據(jù)的問題，提供了一種成本低、干擾小、故障率低的單芯片球柵數(shù)顯表。
[0005]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種單芯片球柵數(shù)顯表，包括由面板后后蓋構(gòu)成的殼體,在殼體內(nèi)設(shè)有電路板,所述電路板包括一塊MCU芯片，MCU芯片采用STM32F103VB/VC單片機(jī)芯片，所述MCU芯片直接通過輔助電路與球柵傳感器讀頭連接。本實用新型電路板無需MCU+FPGA(或CPLD)兩塊芯片構(gòu)成，只需采用一塊STM32F103VB/VC單片機(jī)芯片，解決了以往采用兩塊芯片存在的之間需要較多信號線，容易受到干擾，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定測量數(shù)據(jù)錯誤的問題。采用單塊芯片還降低了硬件成本，降低了功耗，減少了PCB板面積和PCB布線密度，使得電路板能做得更小更薄，便于安裝。另外電路板采用單芯片結(jié)構(gòu)降低了電路芯片故障率和連線故障率，提高了系統(tǒng)可靠性和抗干擾能力。
[0006]作為一種優(yōu)選方案，所述輔助電路包括激勵信號發(fā)生電路和三個信號處理電路，所述的MCU芯片包括有兩個輸出端和三個輸入端，激勵信號發(fā)生電路具有方波輸入端、CLK輸入端和三個激勵信號輸出端，MCU芯片的兩個輸出端分別連接在激勵信號發(fā)生電路的方波輸入端和CLK輸入端，傳感器讀頭具有三個，所述激勵信號發(fā)生電路的每個輸出端分別與一個傳感器讀頭的輸入端連接，每個傳感器讀頭的輸出端分別連接一個信號處理電路后連接至MCU芯片的一個輸入端上。MCU芯片控制激勵信號發(fā)生電路工作，通過發(fā)生指令給激勵信號發(fā)生電路，由激勵信號發(fā)生電路分別發(fā)生激勵信號到球柵傳感器讀頭，使得傳感器讀頭工作。信號處理電路用于處理傳感器讀頭檢測到的信號，將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號，然后輸送給MCU芯片進(jìn)行處理。
[0007]作為一種優(yōu)選方案，在所述電路板還連接有傳感器故障指示燈、通訊發(fā)送指示燈、通訊接收指示燈、電源狀態(tài)指示燈，傳感器故障指示燈、通訊發(fā)送指示燈、通訊接收指示燈、電源狀態(tài)指示燈分別連接在MCU芯片上，傳感器故障指示燈、通訊發(fā)送指示燈、通訊接收指示燈、電源狀態(tài)指示燈都安裝在數(shù)顯表面板上。設(shè)置這些指示燈，能更直接顯示出數(shù)顯表的工作狀態(tài)，方便現(xiàn)場故障排查。
[0008]作為一種優(yōu)選方案，在MCU芯片上還設(shè)置有QEI輸出端口和串口輸出端口，所述QEI輸出端口上連接有差分輸出單元，串口輸出端口上連接有RS-232通信單元。球柵數(shù)顯表還具有QEI輸出功能，能把球柵信號通過該端口輸出，用于連接PLC、數(shù)控系統(tǒng)、伺服系統(tǒng)等，為進(jìn)一步的位移檢測、工業(yè)控制、全閉環(huán)控制等應(yīng)用提供了支持。還具有RS-232信號輸出，用于連接不帶QEI接口的設(shè)備，如工控計算機(jī)、嵌入式系統(tǒng)等。
[0009]本實用新型的優(yōu)點是:采用一塊STM32F103VB/VC單片機(jī)芯片，解決了以往采用兩塊芯片存在的之間需要較多信號線，容易受到干擾，造成系統(tǒng)不穩(wěn)定測量數(shù)據(jù)錯誤的問題。降低了硬件成本，降低了功耗，減少了 PCB板面積和PCB布線密度，另外還降低了電路芯片故障率和連線故障率，提高了系統(tǒng)可靠性和抗干擾能力。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本實用新型的一種電路結(jié)構(gòu)框示圖；
[0011]圖2是本實用新型中MCU芯片連接的一種電路結(jié)構(gòu)圖；
[0012]圖3是本實用新型中激勵信號發(fā)生電路與MCU芯片連接之間的一種電路結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖4是本實用新型中激勵信號發(fā)生單元的一種電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]圖5是本實用新型中信息處理電路的一種電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]1-MCU芯片2-激勵信號發(fā)生電路3-信號處理電路4_傳感器讀頭5_傳感器故障指示燈6-通訊發(fā)送指示燈7-通訊接收指示燈8-電源狀態(tài)指示燈。
【具體實施方式】
[0016]下面通過實施例，并結(jié)合附圖，對本實用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步的說明。
[0017]實施例:
[0018]本實施例一種單芯片球柵數(shù)顯表，包括面板和后蓋，面板和后蓋一起構(gòu)成數(shù)顯表整個殼體，在殼體內(nèi)安裝有電路板，該電路板為由一塊MCU芯片I構(gòu)建而成的電路板，該MCU芯片采用STM32F103VB/VC單片機(jī)芯片，該電路板由MCU芯片通過輔助電路域球柵傳感器讀頭連接。如圖1所示，該輔助電路包括有激勵信號發(fā)生電路2、三個信號處理電路3，另外為了增加數(shù)顯表功能，包括有傳感器故障指示燈5、通訊發(fā)送指示燈6、通訊接收指示燈7、電源狀態(tài)指示燈8。MCU芯片包括有兩個輸出端和三個輸入端，激勵信號發(fā)生電路具有方波輸入端、CLK輸入端和三個激勵信號輸出端，MCU芯片的兩個輸出端分別連接在激勵信號發(fā)生電路的方波輸入端和CLK輸入端。傳感器讀頭4具有三個，分別為傳感器讀頭X、傳感器讀頭Y、傳感器讀頭Z，激勵信號發(fā)生電路的每個輸出端分別與傳感器讀頭X、傳感器讀頭Y、傳感器讀頭Z的輸入端連接，傳感器讀頭X的輸出端連接一個信號處理電路后連接至MCU芯片的一個輸入端上，傳感器讀頭Y的輸出端連接一個信號處理電路后連接至MCU芯片的一個輸入端上，傳感器讀頭Z的輸出端連接一個信號處理電路后連接至MCU芯片的一個輸入端上。傳感器故障指示燈5、通訊發(fā)送指示燈6、通訊接收指示燈7、電源狀態(tài)指示燈8分別連接至MCU芯片上。在MCU芯片上還設(shè)置有QEI輸出端口和串口輸出端口，所述QEI輸出端口上連接有差分輸出單元，串口輸出端口上連接有RS-232通信單元。
[0019]如圖2所示，給出了 MCU芯片結(jié)構(gòu)圖，該芯片為STM32F103VB/VC單品機(jī)芯片，其中MCU芯片47腳和45腳分別接激勵信號發(fā)生單元的輸入端，如圖3和圖4所示，給出了三個激勵信號發(fā)生單元的具體電路圖，每個激勵信號發(fā)生單元對應(yīng)一個激勵信號發(fā)生電路，如圖4所示，這里就給出了一個激勵信號發(fā)生電路結(jié)構(gòu)圖，其他兩個激勵信號發(fā)生電路結(jié)構(gòu)一樣，如圖3所示，為激勵信號發(fā)生電路與MCU芯片連接之間的激勵信號處理電路，各激勵信號發(fā)生單元與微控制器之間通過該電路連接，該激勵信號處理電路，其右邊具有1K_0UT端和125K_0UT端分別連MCU芯片的47和45腳，其左邊的SIN_1KZ端分別連接至每個激勵信號發(fā)生單元電路中的IKHz端，激勵信號發(fā)生單元電路采用LM380N-8芯片，該LM380N-8芯片的VOUT腳連接傳感器讀頭內(nèi)激勵線圈正極，INPUT -腳連接傳感器讀頭內(nèi)激勵線圈負(fù)極，IKHz端通過電阻后連接至INPUT -腳。如圖5所示，給出了信號處理電路的具體電路圖，圖中sig-1n腳為輸入端口，sin-out腳為輸出端口，中間由電阻、電容和兩級放大器構(gòu)成的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路。
[0020]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員可以對所描述的具體實施例做各種各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。
[0021]盡管本文較多地使用了 MCU芯片、激勵信號發(fā)生電路、信號處理電路、傳感器讀頭等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。
【權(quán)利要求】
1.一種單芯片球柵數(shù)顯表，包括由面板后后蓋構(gòu)成的殼體，在殼體內(nèi)設(shè)有電路板，其特征在于:所述電路板包括一塊MCU芯片(I)，MCU芯片采用STM32F103VB/VC單片機(jī)芯片，所述MCU芯片直接通過輔助電路與球柵傳感器讀頭(4)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單芯片球柵數(shù)顯表，其特征是所述輔助電路包括激勵信號發(fā)生電路(2)和三個信號處理電路(3)，所述的MCU芯片(I)包括有兩個輸出端和三個輸入端，激勵信號發(fā)生電路具有方波輸入端、CLK輸入端和三個激勵信號輸出端，MCU芯片的兩個輸出端分別連接在激勵信號發(fā)生電路的方波輸入端和CLK輸入端，傳感器讀頭具有三個，所述激勵信號發(fā)生電路的每個輸出端分別與一個傳感器讀頭的輸入端連接，每個傳感器讀頭的輸出端分別連接一個信號處理電路后連接至MCU芯片的一個輸入端上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單芯片球柵數(shù)顯表，其特征是在所述電路板還連接有傳感器故障指示燈(2)、通訊發(fā)送指示燈(6)、通訊接收指示燈(7)、電源狀態(tài)指示燈(8)，傳感器故障指示燈、通訊發(fā)送指示燈、通訊接收指示燈、電源狀態(tài)指示燈分別連接在MCU芯片(I)上，傳感器故障指示燈、通訊發(fā)送指示燈、通訊接收指示燈、電源狀態(tài)指示燈都安裝在數(shù)顯表面板上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單芯片球柵數(shù)顯表，其特征是在MCU芯片(I)上還設(shè)置有QEI輸出端口和串口輸出端口，所述QEI輸出端口上連接有差分輸出單元，串口輸出端口上連接有RS-232通信單元。
【文檔編號】G01B7/02GK203534509SQ201320657653
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月23日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月23日
【發(fā)明者】不公告發(fā)明人 申請人:杭州德普測量設(shè)備有限公司