基于单片机AT89C51的光栅信号四细分判向计数技术_图文

1、科技信o科教前沿。义皿NCE&n旧卧IoL0lGY咖陶RM五删28年第19期基于单片机AT89C51的光栅信号四细分判向计数技术杨勇1陈永华2(1.云南国防工业职业技术学院光电工程系云南昆明650222;2.云南国防工业职业技术学院人事处云南昆明650222【擅要】本文简要介绍一种实用的光栅信号四细分判向计敷技术,采用单片机AT89c51时标准的先橱空间正变方波信号进行软件四细分判向计微.驱动超高亮LED数码管显示结果,并可通过Rs一232C通信外传数据。.【关键词l单片机;光栅信号;四细分判向计数;RS一232c通信1.引言在精密长度测试中大量应用到光栅传感器.其原理在相关文献中有详

2、细介绍,限于篇幅本文不再赘述。现在市场上常见的标准成品光栅传感器组件有模拟输出式和正交方波输出式两种,其中以正交方波输出式光栅传感器组件应用最为广泛。模拟输出式光栅传感器组件的输出信号为空间正余弦信号.理论上可以对信号进行任意细分。正交方波输出式光栅传感器组件的输出信号为窄间正交方波信号。对信号最多只能进行四细分。本文讨论如何采用简单的方法对光栅传感器组件输出的空问正交方波信号进行四细分判向计数.并给出一个实用电路。2.基本原理设光栅滑尺对定尺的位移为x.则传感器模拟输出信号为长度周期等于W的空间正弦信号V导jn和余弦信号vc,表达式如下V5in=V鼬in(2饥,即.“(1 Vc=Vmc(2霄

3、x册 (2显然,如对Vsin和Vsin进行过零整形(放大无穷倍。则可得空间正交方波信号如下vs聪张黧筹vc襄詈罩:黧:筹(3从而空间正交方波信号vB和Vc的波形如图l所示。对图l中的空问正交方波信号vs和Vc,传统的方法是采用逻辑电路对VB和Vc进行边沿提取及判向处理形成加计数脉冲、减计数脉冲信号或计数脉冲信号、方向信号,再通过逻辑计数电路进行可逆计数,计数值通过译码电路译码后经驱动器驱动LED数码管显示出相对位移值,整个电路比较复杂。圈1光栅传感器组件输出空间正交方波信号3.电路设计本文介绍的方法基于单片机.采用状态转换法对图l中的Vs和Vc进行软件处理来实现四细分判向计数.其原理为:单片机

4、对Vs和Vc进行连续定时采样,设上一次采样值分别为V鲫ld和V砌d,本次采样值分别为Vsnew和V皿ew.令Dtwo=fvId Vld V8neW V蛐刚2国则当且仅当D.twoE(00012,(Olll2,(1llo2,(1o2I时加W似,计数器加l:当且仅当DtwoE(102,(10112。(110I2(0100归时减W“,计数器减l:设光栅滑尺的最大移动速率为VI衄I.单片机对VB和Vc的采样周期为T.令T眦=啊W叫匡,2.旧则只须满足缸即可实现正确可靠的细分判向计数。根据上述原理,本文采用的电路如图2所示。十12V直流电源通过接口XSl引入.经电容C1、C2滤波,再经三端集成稳压器78

5、05稳压和电容C3、C4滤波后.得到+5V电源供电路中各芯片及光栅传感器组件使用。按钮Sl和电阻Rl、R2及电容C7组成单片机AT89C51的上电,按钮组合复位电路。电容C5、C6和晶振(Tl组成单片机的时钟振荡电路。光栅传感器组件输出的空间正交方波信号Vs和Vc通过单片机的引脚P2.1和P2.O引入。单片机的引脚P2.7接收清零按钮S2检测清零信号。LED数码管采用红色超高亮共阴极数码管(IF=2.5mA.vF 2.oV,由于单片机AT89C5l的端口引脚能吸收20mA的电流,因此无须外接LED驱动器。单片机的P2口各引脚外接1.3K的电阻上拉副+ 5V电源并直接驱动数码管的段端.PO口各引

6、脚直接驱动数码管的位端。M【202和电容C8一C12及电阻R11、R12形成111用S一232C电平转换电路。单片机的引脚TxD和RXD接到RS-232C电平转换电路把rr几电平转换成RS一232C电平形成1X叫t和RXin信号与外部(如计算机进行标准的RS一232C申行通信.从而可接收清零命令(相当于按下清零按钮和外传数据。睫光-四-j一一甘t置l录、l僵一一一笔者制作调试电路时所用光栅传感器组件的空间正交方波信号V8和Vc的空间周期为W=lum.采用单片机A髑9c5l内的定时器11D 定时中断来实现四细分判向计数,定时间隔T=25岫=50r10p,允许光栅滑尺的最大移动速率为Vm越=20I

7、llm,8。限于篇幅.这里仅介绍实现软件四细分计数的定时器1D中断子程序qSJU如下;幸毒卑宰幸引脚定义qPinVB EQU P1.1;方波信号Vs引脚qPinVc EQU PI.0;方波信号Vc引脚qPinCle”EQU P1.7;清零信号cle引脚.qPonw"鹤EQU Pl;方波信号端口qPo&g眦n嵋EQU P2;LED段端口qPortDigits EQU PO;LED位端口缓冲器定义qBu母i弘EQU 10H;扩展符号缓冲器 基于单片机AT89C51的光栅信号四细分判向计数技术作者:杨勇, 陈永华作者单位:杨勇(云南国防工业职业技术学院光电工程系,云南,昆明,650222, 陈永华(云南国防工业职业技术学院人事处,云南,昆明,650222刊名:科技信息英文刊名:SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION年,卷(期:2008(19参考文献(4条1.于松林基于单片机AT89C51的时间/位移换向控制器设计期刊论文-山西电子技术 2007(032.戴立安光栅位移测量技术在精密线束加工中的应用期刊论