基于單片機(jī)AT89C51的光柵信號(hào)四細(xì)分判向計(jì)數(shù)技術(shù)_圖文

1、科技信o科教前沿。義皿NCE&n舊臥IoL0lGY咖陶RM五刪28年第19期基于單片機(jī)AT89C51的光柵信號(hào)四細(xì)分判向計(jì)數(shù)技術(shù)楊勇1陳永華2(1.云南國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院光電工程系云南昆明650222;2.云南國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院人事處云南昆明650222【擅要】本文簡(jiǎn)要介紹一種實(shí)用的光柵信號(hào)四細(xì)分判向計(jì)敷技術(shù),采用單片機(jī)AT89c51時(shí)標(biāo)準(zhǔn)的先櫥空間正變方波信號(hào)進(jìn)行軟件四細(xì)分判向計(jì)微.驅(qū)動(dòng)超高亮LED數(shù)碼管顯示結(jié)果,并可通過Rs一232C通信外傳數(shù)據(jù)。.【關(guān)鍵詞l單片機(jī);光柵信號(hào);四細(xì)分判向計(jì)數(shù);RS一232c通信1.引言在精密長(zhǎng)度測(cè)試中大量應(yīng)用到光柵傳感器.其原理在相關(guān)文獻(xiàn)中有詳

2、細(xì)介紹,限于篇幅本文不再贅述?，F(xiàn)在市場(chǎng)上常見的標(biāo)準(zhǔn)成品光柵傳感器組件有模擬輸出式和正交方波輸出式兩種,其中以正交方波輸出式光柵傳感器組件應(yīng)用最為廣泛。模擬輸出式光柵傳感器組件的輸出信號(hào)為空間正余弦信號(hào).理論上可以對(duì)信號(hào)進(jìn)行任意細(xì)分。正交方波輸出式光柵傳感器組件的輸出信號(hào)為窄間正交方波信號(hào)。對(duì)信號(hào)最多只能進(jìn)行四細(xì)分。本文討論如何采用簡(jiǎn)單的方法對(duì)光柵傳感器組件輸出的空問正交方波信號(hào)進(jìn)行四細(xì)分判向計(jì)數(shù).并給出一個(gè)實(shí)用電路。2.基本原理設(shè)光柵滑尺對(duì)定尺的位移為x.則傳感器模擬輸出信號(hào)為長(zhǎng)度周期等于W的空間正弦信號(hào)V導(dǎo)jn和余弦信號(hào)vc,表達(dá)式如下V5in=V鼬in(2饑,即.“(1 Vc=Vmc(2霄

3、x冊(cè) (2顯然,如對(duì)Vsin和Vsin進(jìn)行過零整形(放大無(wú)窮倍。則可得空間正交方波信號(hào)如下vs聰張黧籌vc襄詈罩:黧:籌(3從而空間正交方波信號(hào)vB和Vc的波形如圖l所示。對(duì)圖l中的空問正交方波信號(hào)vs和Vc,傳統(tǒng)的方法是采用邏輯電路對(duì)VB和Vc進(jìn)行邊沿提取及判向處理形成加計(jì)數(shù)脈沖、減計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)或計(jì)數(shù)脈沖信號(hào)、方向信號(hào),再通過邏輯計(jì)數(shù)電路進(jìn)行可逆計(jì)數(shù),計(jì)數(shù)值通過譯碼電路譯碼后經(jīng)驅(qū)動(dòng)器驅(qū)動(dòng)LED數(shù)碼管顯示出相對(duì)位移值,整個(gè)電路比較復(fù)雜。圈1光柵傳感器組件輸出空間正交方波信號(hào)3.電路設(shè)計(jì)本文介紹的方法基于單片機(jī).采用狀態(tài)轉(zhuǎn)換法對(duì)圖l中的Vs和Vc進(jìn)行軟件處理來(lái)實(shí)現(xiàn)四細(xì)分判向計(jì)數(shù).其原理為:單片機(jī)

4、對(duì)Vs和Vc進(jìn)行連續(xù)定時(shí)采樣,設(shè)上一次采樣值分別為V鯽ld和V砌d,本次采樣值分別為Vsnew和V皿ew.令Dtwo=fvId Vld V8neW V蛐剛2國(guó)則當(dāng)且僅當(dāng)D.twoE(00012,(Olll2,(1llo2,(1o2I時(shí)加W似,計(jì)數(shù)器加l:當(dāng)且僅當(dāng)DtwoE(102,(10112。(110I2(0100歸時(shí)減W“,計(jì)數(shù)器減l:設(shè)光柵滑尺的最大移動(dòng)速率為VI衄I.單片機(jī)對(duì)VB和Vc的采樣周期為T.令T眥=啊W叫匡,2.舊則只須滿足缸即可實(shí)現(xiàn)正確可靠的細(xì)分判向計(jì)數(shù)。根據(jù)上述原理,本文采用的電路如圖2所示。十12V直流電源通過接口XSl引入.經(jīng)電容C1、C2濾波,再經(jīng)三端集成穩(wěn)壓器78

5、05穩(wěn)壓和電容C3、C4濾波后.得到+5V電源供電路中各芯片及光柵傳感器組件使用。按鈕Sl和電阻Rl、R2及電容C7組成單片機(jī)AT89C51的上電,按鈕組合復(fù)位電路。電容C5、C6和晶振(Tl組成單片機(jī)的時(shí)鐘振蕩電路。光柵傳感器組件輸出的空間正交方波信號(hào)Vs和Vc通過單片機(jī)的引腳P2.1和P2.O引入。單片機(jī)的引腳P2.7接收清零按鈕S2檢測(cè)清零信號(hào)。LED數(shù)碼管采用紅色超高亮共陰極數(shù)碼管(IF=2.5mA.vF 2.oV,由于單片機(jī)AT89C5l的端口引腳能吸收20mA的電流,因此無(wú)須外接LED驅(qū)動(dòng)器。單片機(jī)的P2口各引腳外接1.3K的電阻上拉副+ 5V電源并直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的段端.PO口各引

6、腳直接驅(qū)動(dòng)數(shù)碼管的位端。M【202和電容C8一C12及電阻R11、R12形成111用S一232C電平轉(zhuǎn)換電路。單片機(jī)的引腳TxD和RXD接到RS-232C電平轉(zhuǎn)換電路把rr幾電平轉(zhuǎn)換成RS一232C電平形成1X叫t和RXin信號(hào)與外部(如計(jì)算機(jī)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的RS一232C申行通信.從而可接收清零命令(相當(dāng)于按下清零按鈕和外傳數(shù)據(jù)。睫光-四-j一一甘t置l錄、l僵一一一筆者制作調(diào)試電路時(shí)所用光柵傳感器組件的空間正交方波信號(hào)V8和Vc的空間周期為W=lum.采用單片機(jī)A髑9c5l內(nèi)的定時(shí)器11D 定時(shí)中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)四細(xì)分判向計(jì)數(shù),定時(shí)間隔T=25岫=50r10p,允許光柵滑尺的最大移動(dòng)速率為Vm越=20I

7、llm,8。限于篇幅.這里僅介紹實(shí)現(xiàn)軟件四細(xì)分計(jì)數(shù)的定時(shí)器1D中斷子程序qSJU如下;幸毒卑宰幸引腳定義qPinVB EQU P1.1;方波信號(hào)Vs引腳qPinVc EQU PI.0;方波信號(hào)Vc引腳qPinCle”EQU P1.7;清零信號(hào)cle引腳.qPonw"鶴EQU Pl;方波信號(hào)端口qPo&g眥n嵋EQU P2;LED段端口qPortDigits EQU PO;LED位端口緩沖器定義qBu母i弘EQU 10H;擴(kuò)展符號(hào)緩沖器 基于單片機(jī)AT89C51的光柵信號(hào)四細(xì)分判向計(jì)數(shù)技術(shù)作者:楊勇, 陳永華作者單位:楊勇(云南國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院光電工程系,云南,昆明,650222, 陳永華(云南國(guó)防工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院人事處,云南,昆明,650222刊名:科技信息英文刊名:SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年,卷(期:2008(19參考文獻(xiàn)(4條1.于松林基于單片機(jī)AT89C51的時(shí)間/位移換向控制器設(shè)計(jì)期刊論文-山西電子技術(shù) 2007(032.戴立安光柵位移測(cè)量技術(shù)在精密線束加工中的應(yīng)用期刊論