微型地图里程测量仪的研制

　　1　引　　言

　　目前人们测量地图上通过某一道路的两个地方或两个城市之间里程的方法一般还是先用尺子量出该两点间线路的长度,再将测得的长度乘以比例尺从而得到走过该道路的两个地方的里程。由于地图上的线路(公路或铁路等)弯弯曲曲,用尺子测量既浪费时间又不容易准确。而PIC单片机具有许多优点,并已被广泛应用[1~3]。作者利用PIC单片机技术和光电转换技术,以PIC16C57单片机为主控制器[3~5],设计和制作的微型地图里程测量仪,可以方便地在地图上测量出通过某一道路两个地方之间的里程,适合旅游者、汽车司机、军事人员等使用,具有测量方便、便于携带等优点。

　　2　测量仪的硬件组成工作原理

　　图1是测量仪的硬件组成方框图,硬件电路主要由电源电路、系统控制器PIC16C57单片机、LED显示电路、按键提示电路、量程指示电路、晶振电路、路程传感器、光电转换电路、脉冲整形电路、键盘输入电路等部分组成。

　　2·1　系统控制微处理器

　　系统控制微处理器由PIC16C57单片机来实现。该单片机为28脚双列直插式外型,是美国MI-CROCHIP公司生产的低价格高性能的8位全静态基于EPROM的微控制器[3~5],用它制作的测量仪具有较高的性能价格比。

　　PIC16C57单片机是地图里程测量仪的核心部件,对测量仪的各种信息进行统筹管理。它实现的主要功能有:及时准确地接收由键盘电路送来的比例尺、量程转换、开始测量、结束测量等信息,并立即做出相应的处理。通过RTCC电路接收由传感器、光电转换电路和脉冲整形电路送来的脉冲信号,准确地记录脉冲的个数。将脉冲的个数与比例尺、每个脉冲的实际长度等物理量相乘,得出测量的里程值。实现BCD码与二进制码之间的相互转换,控制LED显示电路的显示,使LED正确显示所需的信息。

　　2·2　键盘输入及LED显示电路

　　测量仪的输入键盘为4×4的矩阵键盘,通过键盘可以输入系统的各种控制信息和比例尺。4×4矩阵键盘的接口是利用RC口的8条I/O线。测量仪的LED显示器为四位LED显示器,由LED显示器显示地图比例尺、里程结果等信息。

　　2·3　路程传感器和光电转换及脉冲整形电路

　　路程传感器和光电转换电路的作用是将传感器在地图上走过的长度转化为脉冲电信号。光电转换器由一对发光二极管和光电二极管组成;发光二极管通电后发出的光由光电二极管接收,在通光的情况下,光电二极管的输出为一个定值(高电平);当光电管与发光管之间的光路被遮挡时,光电管输出另一定值(低电平)。图2是传感器的传动机构示意图,传感器由一组齿轮组成,轮A在地图上滚动时带动齿轮B,齿轮B带动轮C和D,齿轮与齿轮之间存在一定的变比关系,因此只要轮A有微小的转动,轮D就可以有很大角度转动;而齿轮D上开有几十个小孔,当它转动时,会对光电转换器进行遮光和通光,从而在光电管上输出脉冲电信号,每个脉冲信号代表的实际长度为0·09mm,因此测量的精度高。脉冲整形电路是对脉冲信号的波形进行整形,获得满意的矩形脉冲信号,以便单片机能正确地采集脉冲信号。