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