硬件电路主要由单片机、计数器、细分与辨向电路、信号变换电路和光栅位移传感器组成。如下流程
1.1 移位传感器
光栅位移传感器包括光栅、光栅光学。光栅光学系统的作用是形成莫尔条纹;光电接受系统。光电接受系统是由光敏元件组成,他将莫尔条纹的光学信号转换成电信号,本系统采用的光敏元件是4个硅光电池。
1.2 信号变换电路
信号变换就是将由光敏元件输出的正弦电信号转换成方波信号。本文中采用的比较器LM339,来自光栅的莫尔条纹照到光敏元件硅光电池上,他们所输出的电信号加到LM339的2个比较器的正输入端上,而在这2个比较器的负输入端分别预制一定的参考电压,该参考电压应使光栅输出的方波的高、低电平宽度一样。
1.3 辨向电路 位移除了有大小的属性外,还具有方向的属性。为了辨别标尺光栅位移的方向,仅靠一个光敏元件输出一个信号是不行的。必须有2个以上的信号根据他们的相位不同来判断位移方向。因此,本设计采用的是4个硅光电池来接收莫尔条纹信号,则输出的4路信号在相位上依次相差90°,利用这种特点设计的辨向电路。
1.4 LED显示
本文采用动态4位显示。第1位为符号为,莫尔条纹上移为正,下移为负;第2,3位为整数位;第4位为小数位。将所有的段选线并联在一起,由单片机的P1口控制,而共阴极公共端分别由P3.0,P3.1,P3.2,P3.3控制,实现各位分时选通。
2 软件部分
软件部分主要有采集子程序、数据处理和显示子程序组成。
采集子程序完成对计数值的读入和转化;数据处理子程序完成对采集数据的线形化处理;显示子程序对结果进行循环显示。