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作者简介：董志斌（1982-）,男,河南郑州人,硕士研究生,郑州铁路职业技术学院教师,助教,研究方向：机械电子工程.
摘 要 ：以STC89C52为核心,以线阵CCD为传感器,设计了一个便携式直径测量仪,可以对φ25mm～φ30mm的工件进行测量,测量精度为±10μm.本测量仪既可以对某一尺寸的大批量轴类工件进行检验,也可以用于一般的直径测量.
关 键 词 ：STC89C52；线阵CCD；直径测量
中图分类号：TB文献标识码：A文章编号：16723198（2013）16017701
1引言
目前产品零件尺寸的检测大多数是人工测量的接触式和静止测量,所以检测速度低,生产效率低,劳动强度大,远远跟不上目前自动化生产的需要.基于单片机的便携式非接触直径测量仪器正是适应当前社会自动化生产的急需而设计的,适用于电缆、电线、玻璃管、轴类零件的外径测量,对保证产品质量,降低原材料消耗,降低生产成本,提高劳动生产率有着重大的经济效益和社会意义.
2系统原理及总体方案设计
平行光照射被测工件后,在CCD传感器光敏面上形成了被测工件的影像,这个影像反映了被测工件的直径尺寸.最终,被测工件的影像大小反映在CCD输出信号为输出信号电压的高低,即在CCD中间被影像遮挡部分的光敏元输出电压低,两侧未被遮挡的光敏元输出电压高.最终由CCD实现按空间域分布的光学图像信息向按时间域分布的电压信号转化,该输出电压信号经过信号处理和A/D转换芯片ADC0804转换后送入单片机STC89C52中,再通过电压和直径的计算公式得出实际的工件直径,单片机再将测量的实际直径在LCD1602液晶显示器上显示出来.基于单片机的便携式非接触直径测量仪系统结构图,如图1所示.
图1系统总体框图3硬件系统设计
3.1CCD传感器的选用
本设计选用TCD1501D传感器,它是一种高灵敏度、低暗电流、5000像素的内置采样保持电路的线阵CCD图像传感器.该传感器可用于传真、图像扫描和OCR.他内部包含一列5000像元的光敏二极管,当扫描一张A3的图纸时,可达到16线/毫米（400DPI）的精度.
3.2AD转换电路
ADC0804实现模拟与数字之间的转换步骤,主要可以分为三步：（1）通过程序对芯片进行采样及转换,并读取转换结果.（2）对采样值进行运算变换,计算出实际采样信号的电压值.（3）将计算出的电压值处理,经由串口传输至单片机,对数据进行应用,其接线图如图2.
图2AD0804实际接线图3.3LCD显示电路
本设计采用的是LCD1602液晶显示器,它能显示出2行×16个字符,具有背光功能,其接口具有兼容性,驱动方便.其接线图如图3所示.
图3LCD1602实际接线图图4程序流程图4软件设计
系统软件设计是整个基于单片机的便携式非接触直径测量仪的核心部分,软件部分采用C语言进行模块化设计,主要包括数据采集,AD转换,单片机处理以及最终的LCD显示等模块.软件流程图如图4所示.