基于HCTL-2032的位移测量仪的设计
引言 4
一、位移测量仪原理和元件简介： 5
（一）单片机简介 5
（二）光栅尺传感器介绍： 6
（三） HCTL-2032简介 7
二、硬件设计 10
（一）控制电路和显示电路部分介绍： 10
（三）低通滤波电路介绍： 11
（四）电桥放大电路介绍： 11
三、软件设计介绍： 12
四、结论 14
参考文献： 15
致 谢 16
附录： 16
引言
位移测量是线位移和角位移测量的统称。实际上就是长度和角度的测量问题，现如今，位移测量仪被广泛应用在很多领域，比如在高精度的数控机床的应用上和光学精密测量仪器的使用上，测量过程中，位移检测的精度和稳定性对控制系统起着关键作用。测量技术是实现超精加工的前提和基础。精密加工和超精密加工工艺不仅与工件的表面质量进行测试，而且测试的加工设备和基本组成部件的精度，如果没有权威的测量和控制技术和设备，我们无法确定实现加工质量。加工和检测是分不开的，对测量过程的支持，无论多么精密的加工，必须使用更先进的测量技术进行保护。因此，精度和位移测量超精密测量已成为超精密加工系统是一个技术关键。
自动化检测系统是很多领域当中不可或缺的组成部分。任何生产过程可以看作是“物流”和“信息流”的组合，反映了物流的数量，信息流现状和趋势，是人们管理和控制物流的基础。有些人为了控制目标，则必须先获取信息，通过检测，然后才能确定，从而实现全自动控制分析。所谓的自动化工具是使用各种技术和方法来完成，而不是人的试验，分析，判断和控制。一种自动化系统通常包括几个方面，即在完成信息获取，信息转换，信息处理，信息传输和信息，以执行其他功能。在自动化过程中， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
以获得转换后的信息是该组合物，该被检测并转换成一个信号易于运输和处理整个系统的正常工作的控制对象的唯一的参数准确和及时的极为重要的部分。因此，自动检测和转换自动化技术是不可缺少的组成部分。检测系统和检测设备正在迅速被模拟，数字智能化方向发展。各种微处理器智能仪表已经出现，例如文书并选择微处理器控制单元，利用计算机编程的特性，因此，在工作的协调仪表的各个环节自动完成，并与数据处理和故障诊断功能，新一代仪器，自动化检测技术再上新台阶。
这篇论文主要讲解了以正交解码脉冲技术电路为核心的的测量仪，光线传感器件部分主要利用了光栅传感器，能够准确地测量直线位移大小，并且能够持续稳定的进行工作。
一、位移测量仪原理和元件简介：
位移测量仪硬件件部分主要由正交解码脉冲技术处理电路与单片机89C52组成，图1为位移测量仪的硬件构造逻辑图示。
。
位移测量仪的工作原理是位移测量仪结构框图中解码计数电路和单片机组成的一个震荡电路，它能够给正交解码计数电路提供持续稳定的脉冲数据信号，图中光栅传感器最多能够输出1MHZ的数据信号，为了提供持续稳定的工作条件，可以适当的增加单片机的脉冲数据信号频率，为了减小光栅尺传感器少测的频率我们可以将单片机输出的脉冲数据信号频率适当的增加。这样可以减小光栅传感器漏测带来的误差。
（一）单片机简介
单片机，是典型的嵌入式微控制器（微控制器单元）的，按字母常用缩写表示的MCU微控制器，相当于一个小型的电脑，并在电脑相比，只有缺乏单片机的I / O设备。广义的讲：一块芯片已经成为计算机。它的体积小，重量轻，价格便宜，学习，应用和提供设施的发展。几乎每一件电子和机械产品将在人类生活中使用的现代微控制器集成在一起。手机，电话，计算器，家用电器，电子玩具，掌上电脑及电脑配件，如鼠标用1-2微控制器的两个部。这款车一般都配有超过40单片机，复杂的工业控制系统，甚至可能有上百个单芯片在工作过程中，单芯片计算的不仅是数量远远超过其他PC的总和。广泛应用于微控制器是电子技术发展的一个标志，也是电子产品发展的智能化方向发展的必然趋势。因此，学习单片机是一个重要的基础。
（二）光栅尺传感器介绍：
光栅尺是指将光源和两块长光栅、动尺和软尺以及光电检测软件结合起来而构成的光栅传感器，信号由光栅传感器的输出端口输出，光栅尺的频率变化大小影响到数据脉冲信号的输出持续平稳性，当光栅尺变化一定距离时由光栅传感器输出的脉冲数据信号的频率也会有所变化，光栅尺传感器其实是先对脉冲数据信号的频率变化范围从而得出位移的变化大小，先记录脉冲数据信号的频率变化再推断出物体的位移大小。位移测量仪的工作原理以及仪器比较简单，程序也不复杂，光栅尺能够输出多种类型的信号数据，但是最常用到的其实也是最常见到的也是比较好计算位移大小的方波以及正弦信号，光栅传感器能够输出三种类型的脉冲信号它们是C相、D相、以及Y相，光栅传感器输出的C相和D相的脉冲数据信号频率是一致的，但是C相和D相的相位相反，频率相同相位互为相反关系，光栅传感器中通常还设有一个脉冲信号用来校验位移测量仪，它能够减少噪声带来的误差问题。这三种输出信号同为互补关系，缺一不可，都起到很大的作用，当A相超出B相900时表明是正相运动，反之，反相运动时则表现为B相超前A相900，因此可知，我们可以通过A、B两项的超前还是滞后，来去判断运动是正相运动还是反相运动。如图2表示的是动尺在进行移动时，A、B两相的信号变化情况。
（三） HCTL-2032简介
正交解码计数处理电路是一款用于计数操作、执行正交解码和总线接口功能的 CMOS 芯片以及集成电路，，该设计可用于改善数字闭环运动控制系统和数字数据输入系统和费时由正交解码器功能的实现，具有低成本效益的硬件解决方案的性能。
HCTL-2032 包含 4x/2x/1x 正交解码器、二进制上下数状态计数器和 8 位总线接口，并拥有双轴能力和索引通道计数器，使用施密特触发 CMOS 输入和输入噪声滤波器可以带来高噪环境下的可靠运作。HCTL-2032 内含 32 位计数器，并包含正交解码输出信号和串级信号，可以搭配许多标准计算机芯片使用，HCTL-2032 提供 LSTTL 电平兼容三态输出缓冲器，可在 -40°C 到 100°C 温度范围工作，时钟频率达到 33MHz。正交解码计数电路是一块集成芯片，它能够对输出的方波信号进行过滤去除噪声信号，同时也具有数据解码功能，它是位移测量仪中不可或缺的最为重要的一部分，它还能有效的提高数据端口的接收性能，体积比较小， 正交解码计数处理电路能够接受到从X轴以及Y轴传输过来的脉冲数据信号，它的脉冲信号接收频率较高，这样可以增大接收的频率范围，减少误差大小，正交解码计数电路的使用使得电路变得较为简单，结构更加清晰明了，同时为测量位移大小提供了很好的有力保障，同时位移测量仪的脉冲数据处理的效率也变快了不少。
正交解码计数电路主要是由正交解码逻辑电路、滤波电路等等构成。下面图中所示的是正交解码逻辑处理电路的简化逻辑框图，它主要是由计数器储存器以、接口施密特触发器组成，逻辑框图中数字滤波器可以抑制信号中多余的噪声信号，通过光栅尺传感器输出的时钟信号输入到正交解码计数器当中，然后对信号的变化周期或者变化的频率进行解码，通过一系列的程序，进行滤波去除掉多余噪声信号，再经过整形获得比较规律的输出波形使得电路更加稳定输出信号。
一、位移测量仪原理和元件简介： 5
（一）单片机简介 5
（二）光栅尺传感器介绍： 6
（三） HCTL-2032简介 7
二、硬件设计 10
（一）控制电路和显示电路部分介绍： 10
（三）低通滤波电路介绍： 11
（四）电桥放大电路介绍： 11
三、软件设计介绍： 12
四、结论 14
参考文献： 15
致 谢 16
附录： 16
引言
位移测量是线位移和角位移测量的统称。实际上就是长度和角度的测量问题，现如今，位移测量仪被广泛应用在很多领域，比如在高精度的数控机床的应用上和光学精密测量仪器的使用上，测量过程中，位移检测的精度和稳定性对控制系统起着关键作用。测量技术是实现超精加工的前提和基础。精密加工和超精密加工工艺不仅与工件的表面质量进行测试，而且测试的加工设备和基本组成部件的精度，如果没有权威的测量和控制技术和设备，我们无法确定实现加工质量。加工和检测是分不开的，对测量过程的支持，无论多么精密的加工，必须使用更先进的测量技术进行保护。因此，精度和位移测量超精密测量已成为超精密加工系统是一个技术关键。
自动化检测系统是很多领域当中不可或缺的组成部分。任何生产过程可以看作是“物流”和“信息流”的组合，反映了物流的数量，信息流现状和趋势，是人们管理和控制物流的基础。有些人为了控制目标，则必须先获取信息，通过检测，然后才能确定，从而实现全自动控制分析。所谓的自动化工具是使用各种技术和方法来完成，而不是人的试验，分析，判断和控制。一种自动化系统通常包括几个方面，即在完成信息获取，信息转换，信息处理，信息传输和信息，以执行其他功能。在自动化过程中， *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5`1^9`1^6^0`7^2#
以获得转换后的信息是该组合物，该被检测并转换成一个信号易于运输和处理整个系统的正常工作的控制对象的唯一的参数准确和及时的极为重要的部分。因此，自动检测和转换自动化技术是不可缺少的组成部分。检测系统和检测设备正在迅速被模拟，数字智能化方向发展。各种微处理器智能仪表已经出现，例如文书并选择微处理器控制单元，利用计算机编程的特性，因此，在工作的协调仪表的各个环节自动完成，并与数据处理和故障诊断功能，新一代仪器，自动化检测技术再上新台阶。
这篇论文主要讲解了以正交解码脉冲技术电路为核心的的测量仪，光线传感器件部分主要利用了光栅传感器，能够准确地测量直线位移大小，并且能够持续稳定的进行工作。
一、位移测量仪原理和元件简介：
位移测量仪硬件件部分主要由正交解码脉冲技术处理电路与单片机89C52组成，图1为位移测量仪的硬件构造逻辑图示。
。
位移测量仪的工作原理是位移测量仪结构框图中解码计数电路和单片机组成的一个震荡电路，它能够给正交解码计数电路提供持续稳定的脉冲数据信号，图中光栅传感器最多能够输出1MHZ的数据信号，为了提供持续稳定的工作条件，可以适当的增加单片机的脉冲数据信号频率，为了减小光栅尺传感器少测的频率我们可以将单片机输出的脉冲数据信号频率适当的增加。这样可以减小光栅传感器漏测带来的误差。
（一）单片机简介
单片机，是典型的嵌入式微控制器（微控制器单元）的，按字母常用缩写表示的MCU微控制器，相当于一个小型的电脑，并在电脑相比，只有缺乏单片机的I / O设备。广义的讲：一块芯片已经成为计算机。它的体积小，重量轻，价格便宜，学习，应用和提供设施的发展。几乎每一件电子和机械产品将在人类生活中使用的现代微控制器集成在一起。手机，电话，计算器，家用电器，电子玩具，掌上电脑及电脑配件，如鼠标用1-2微控制器的两个部。这款车一般都配有超过40单片机，复杂的工业控制系统，甚至可能有上百个单芯片在工作过程中，单芯片计算的不仅是数量远远超过其他PC的总和。广泛应用于微控制器是电子技术发展的一个标志，也是电子产品发展的智能化方向发展的必然趋势。因此，学习单片机是一个重要的基础。
（二）光栅尺传感器介绍：
光栅尺是指将光源和两块长光栅、动尺和软尺以及光电检测软件结合起来而构成的光栅传感器，信号由光栅传感器的输出端口输出，光栅尺的频率变化大小影响到数据脉冲信号的输出持续平稳性，当光栅尺变化一定距离时由光栅传感器输出的脉冲数据信号的频率也会有所变化，光栅尺传感器其实是先对脉冲数据信号的频率变化范围从而得出位移的变化大小，先记录脉冲数据信号的频率变化再推断出物体的位移大小。位移测量仪的工作原理以及仪器比较简单，程序也不复杂，光栅尺能够输出多种类型的信号数据，但是最常用到的其实也是最常见到的也是比较好计算位移大小的方波以及正弦信号，光栅传感器能够输出三种类型的脉冲信号它们是C相、D相、以及Y相，光栅传感器输出的C相和D相的脉冲数据信号频率是一致的，但是C相和D相的相位相反，频率相同相位互为相反关系，光栅传感器中通常还设有一个脉冲信号用来校验位移测量仪，它能够减少噪声带来的误差问题。这三种输出信号同为互补关系，缺一不可，都起到很大的作用，当A相超出B相900时表明是正相运动，反之，反相运动时则表现为B相超前A相900，因此可知，我们可以通过A、B两项的超前还是滞后，来去判断运动是正相运动还是反相运动。如图2表示的是动尺在进行移动时，A、B两相的信号变化情况。
（三） HCTL-2032简介
正交解码计数处理电路是一款用于计数操作、执行正交解码和总线接口功能的 CMOS 芯片以及集成电路，，该设计可用于改善数字闭环运动控制系统和数字数据输入系统和费时由正交解码器功能的实现，具有低成本效益的硬件解决方案的性能。
HCTL-2032 包含 4x/2x/1x 正交解码器、二进制上下数状态计数器和 8 位总线接口，并拥有双轴能力和索引通道计数器，使用施密特触发 CMOS 输入和输入噪声滤波器可以带来高噪环境下的可靠运作。HCTL-2032 内含 32 位计数器，并包含正交解码输出信号和串级信号，可以搭配许多标准计算机芯片使用，HCTL-2032 提供 LSTTL 电平兼容三态输出缓冲器，可在 -40°C 到 100°C 温度范围工作，时钟频率达到 33MHz。正交解码计数电路是一块集成芯片，它能够对输出的方波信号进行过滤去除噪声信号，同时也具有数据解码功能，它是位移测量仪中不可或缺的最为重要的一部分，它还能有效的提高数据端口的接收性能，体积比较小， 正交解码计数处理电路能够接受到从X轴以及Y轴传输过来的脉冲数据信号，它的脉冲信号接收频率较高，这样可以增大接收的频率范围，减少误差大小，正交解码计数电路的使用使得电路变得较为简单，结构更加清晰明了，同时为测量位移大小提供了很好的有力保障，同时位移测量仪的脉冲数据处理的效率也变快了不少。
正交解码计数电路主要是由正交解码逻辑电路、滤波电路等等构成。下面图中所示的是正交解码逻辑处理电路的简化逻辑框图，它主要是由计数器储存器以、接口施密特触发器组成，逻辑框图中数字滤波器可以抑制信号中多余的噪声信号，通过光栅尺传感器输出的时钟信号输入到正交解码计数器当中，然后对信号的变化周期或者变化的频率进行解码，通过一系列的程序，进行滤波去除掉多余噪声信号，再经过整形获得比较规律的输出波形使得电路更加稳定输出信号。
版权保护: 本文由 hbsrm.com编辑，转载请保留链接: www.hbsrm.com/jsj/wlw/706.html
