基于單片機AT89C51的光柵信號四細分判向計數(shù)技術_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AT89C51的光柵信號四細分判向計數(shù)技術楊勇1陳永華2(1.云南國防工業(yè)職業(yè)技術學院光電工程系云南昆明650222;2.云南國防工業(yè)職業(yè)技術學院人事處云南昆明650222【擅要】本文簡要介紹一種實用的光柵信號四細分判向計敷技術,采用單片機AT89c51時標準的先櫥空間正變方波信號進行軟件四細分判向計微.驅動超高亮LED數(shù)碼管顯示結果,并可通過Rs一232C通信外傳數(shù)據(jù)。.【關鍵詞l單片機;光柵信號;四細分判向計數(shù);RS一232c通信1.引言在精密長度測試中大量應用到光柵傳感器.其原理在相關文獻中有詳

2、細介紹,限于篇幅本文不再贅述?，F(xiàn)在市場上常見的標準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用最為廣泛。模擬輸出式光柵傳感器組件的輸出信號為空間正余弦信號.理論上可以對信號進行任意細分。正交方波輸出式光柵傳感器組件的輸出信號為窄間正交方波信號。對信號最多只能進行四細分。本文討論如何采用簡單的方法對光柵傳感器組件輸出的空問正交方波信號進行四細分判向計數(shù).并給出一個實用電路。2.基本原理設光柵滑尺對定尺的位移為x.則傳感器模擬輸出信號為長度周期等于W的空間正弦信號V導jn和余弦信號vc,表達式如下V5in=V鼬in(2饑,即.“(1 Vc=Vmc(2霄

3、x冊 (2顯然,如對Vsin和Vsin進行過零整形(放大無窮倍。則可得空間正交方波信號如下vs聰張黧籌vc襄詈罩:黧:籌(3從而空間正交方波信號vB和Vc的波形如圖l所示。對圖l中的空問正交方波信號vs和Vc,傳統(tǒng)的方法是采用邏輯電路對VB和Vc進行邊沿提取及判向處理形成加計數(shù)脈沖、減計數(shù)脈沖信號或計數(shù)脈沖信號、方向信號,再通過邏輯計數(shù)電路進行可逆計數(shù),計數(shù)值通過譯碼電路譯碼后經(jīng)驅動器驅動LED數(shù)碼管顯示出相對位移值,整個電路比較復雜。圈1光柵傳感器組件輸出空間正交方波信號3.電路設計本文介紹的方法基于單片機.采用狀態(tài)轉換法對圖l中的Vs和Vc進行軟件處理來實現(xiàn)四細分判向計數(shù).其原理為:單片機

4、對Vs和Vc進行連續(xù)定時采樣,設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國則當且僅當D.twoE(00012,(Olll2,(1llo2,(1o2I時加W似,計數(shù)器加l:當且僅當DtwoE(102,(10112。(110I2(0100歸時減W“,計數(shù)器減l:設光柵滑尺的最大移動速率為VI衄I.單片機對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現(xiàn)正確可靠的細分判向計數(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AT89C51的上電,按鈕組合復位電路。電容C5、C6和晶振(Tl組成單片機的時鐘振蕩電路。光柵傳感器組件輸出的空間正交方波信號Vs和Vc通過單片機的引腳P2.1和P2.O引入。單片機的引腳P2.7接收清零按鈕S2檢測清零信號。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AT89C5l的端口引腳能吸收20mA的電流,因此無須外接LED驅動器。單片機的P2口各引腳外接1.3K的電阻上拉副+ 5V電源并直接驅動數(shù)碼管的段端.PO口各引

6、腳直接驅動數(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電平轉換電路。單片機的引腳TxD和RXD接到RS-232C電平轉換電路把rr幾電平轉換成RS一232C電平形成1X叫t和RXin信號與外部(如計算機進行標準的RS一232C申行通信.從而可接收清零命令(相當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試電路時所用光柵傳感器組件的空間正交方波信號V8和Vc的空間周期為W=lum.采用單片機A髑9c5l內的定時器11D 定時中斷來實現(xiàn)四細分判向計數(shù),定時間隔T=25岫=50r10p,允許光柵滑尺的最大移動速率為Vm越=20I

7、llm,8。限于篇幅.這里僅介紹實現(xiàn)軟件四細分計數(shù)的定時器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Vs引腳qPinVc EQU PI.0;方波信號Vc引腳qPinCle”EQU P1.7;清零信號cle引腳.qPonw"鶴EQU Pl;方波信號端口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;擴展符號緩沖器 基于單片機AT89C51的光柵信號四細分判向計數(shù)技術作者:楊勇, 陳永華作者單位:楊勇(云南國防工業(yè)職業(yè)技術學院光電工程系,云南,昆明,650222, 陳永華(云南國防工業(yè)職業(yè)技術學院人事處,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(4條1.于松林基于單片機AT89C51的時間/位移換向控制器設計期刊論文-山西電子技術 2007(032.戴立安光柵位移測量技術在精密線束加工中的應用期刊論