机电工程技术

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年第

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卷第

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期

机电工程技术

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期

图 #

光栅尺位移测量系统的原理框图

串行接口无需外围元件可直接驱动

&’(

，

#)

键键盘控制器

内含去抖动电路。

（

*

）硬件电路设计

数 控 机 床 光 栅 位 移 测 量 系 统 硬 件 主 要 有 光 栅 辨 向 电

路 、

+,-./%*

单 片 机 、

01-!-"

键 盘 和 数 码 管 电 路 组 成 。

辨向电路图如图

$

。位移测量系统原理框图如图

#

所示。

（

!

）工作过程

2345)!5%

光栅尺输出两路相角相差

."6

的位移采集信

号，经辨向电路得到一方波 信 号 和 一 光 脉 冲 信 号 ， 由 于 辨

向电路输出的信号是

,,&

电平，可将方波信号和光脉 冲 信

号分别接入

+,-./%*

的

,"

和

,*

进 行 计 数 。

01-!-"

采 用

串行方式与微处理器通讯 ， 串 行 数 据 从

(+,+

引 脚 送 入 芯

片 ， 并 与

2&7

端 同 步 。 当 片 选 信 号

2/

变 为 低 电 平 后 ，

(+,+

引 脚 上 的 数 据 在

2&7

引 脚 的 上 升 沿 被 写 入

01-!-"

的缓冲寄存器

［

!

，

$

］

，即单片机得到采 集 数 据 通 过

01-!-"

送数码管显示。

2345)!5%

光 栅 尺 分 辨 率 为

*"!8

， 即

*""

脉 冲

9 88

:

脉 冲 当 量 为

";"*88<

， 以 直 线 位 移 为 例 ， 若 测 量 长 度 为

!"=8

，则总共有

!">*">*""?!>*"

)

个 脉 冲 ， 因 此 计 数 器 工

作与方式

"

即可。经实验测量误差不超过

@*"!8

。

%

软件设计实现

本文利用

7ABC 2%*

集成开发环境开发设计光栅尺位移

测 量 系 统 软 件 。

7ABC 2%*

是 美 国

7ABC /DEFGHIA

公 司 出 品 的

%*

系列兼容单片机

2

语言软件开发系统，

7ABC 2%*

软件提

供丰富的库函数和功能强大的集成开发调试工具，全

0BJK

LDGM

界面，便于编成和调试。光栅测位移显示程序主要包

括 读 计 数 器

,"

、

,*

程 序 、 显 示 数 据 程 序 以 及

,"

或

,*

溢

出中断子程序。其中读取

,"

和

,*

的数据之 差 值 后 还 需 将

其 转 换 为 万 、 千 、 百 、 十 、 个 位 数 ， 以 便

&’(

按 位 显 示 。

将读取

,"

和

,*

的数据之差值存入

$"1

。转换

$"1

数据思

想 ：

$"15*""""

够 减

N

次 ， 则 万 位 为

N

； 差 值

5*"""

够 减

O

次 ， 则 千 位 为

O

； 差 值

5*""

够 减

P

次 ， 则 百 位 为

P

； 差

值

5*"

够 减

Q

次 ， 则 十 位 为

Q

； 差 值 为 个 位 。 关 于 小 数 点

的控制，以直线位移为例，测量长度为

!""88

，脉冲当量

为

";"*88

。 若 以 毫 米 为 显 示 单 位 则 测 量 显 示 数 据 有 两 位

小数，因此可将小数点固定显示。 根 据

01-!-"

指 令 ， 令

小 数 点 控 制 位 第 二 位 点 亮 即 可 。

01-!-"

指 令 中 ， 位

(4

为小数点显示位。

(4?*

， 显 示 小 数 点 ；

(4?"

， 则 不 显 示 。

本文仅给出程序流程图如图

R

所示。

#

结论

本 测 量 系 统 的 电 路 设 计 合 理 ， 结 构 简 单 ， 工 作 稳 定 、

可靠，成本低，抗干扰能力 强 。 由 于 光 栅 尺 本 身 的 分 辨 率

可 达

*"!8

甚 至

";*!8

， 已 满 足 加 工 要 求 ， 本 测 量 系 统 没

图 R

光栅测位移显示程序流程图

机床设

备

).