用C51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)物體分級(jí)設(shè)備的測(cè)量光幕

摘要：首先介紹了光幕測(cè)量高度的原理，給出了高度測(cè)量光幕的一種實(shí)現(xiàn)方法，分析了由該方法設(shè)計(jì)的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和主要性能。從而徹底解決了相鄰?fù)�路間的干擾，提高了測(cè)量精度。

    關(guān)鍵詞：單片機(jī)；測(cè)量光幕；分級(jí)

１　引言

光幕是電子測(cè)量系統(tǒng)中應(yīng)用比較多的一種設(shè)備。利用光幕可以測(cè)量恒速傳送帶上的物體高度、長(zhǎng)度或?qū)挾鹊纫幌盗袛?shù)據(jù)，以便為后面的電子系統(tǒng)提供相應(yīng)的參數(shù)。本文給出了一種利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)物體高度測(cè)量的光幕測(cè)量方法。

２　光幕測(cè)量物體高度的基本原理

圖１所示是一個(gè)用普通光幕測(cè)量物體高度的測(cè)試原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，光幕的一邊等間距安裝有多個(gè)紅外發(fā)射管，另一邊相應(yīng)的有相同數(shù)量同樣排列的紅外接收管，每一個(gè)紅外發(fā)射管都對(duì)應(yīng)有一個(gè)相應(yīng)的紅外接收管，且安裝在同一條直線上。當(dāng)同一條直線上的紅外發(fā)射管、紅外接收管之間沒(méi)有障礙物時(shí)，紅外發(fā)射管發(fā)出的調(diào)制信號(hào)（光信號(hào)）能順利到達(dá)紅外接收管。紅外接收管接收到調(diào)制信號(hào)后，相應(yīng)的電路輸出低電平，而在有障礙物的情況下，紅外發(fā)射管發(fā)出的調(diào)制信號(hào)（光信號(hào)）不能順利到達(dá)紅外接收管，這時(shí)該紅外接收管接收不到調(diào)制信號(hào)，相應(yīng)的電路輸出為高電平。當(dāng)光幕中沒(méi)有物體通過(guò)時(shí)，所有紅外發(fā)射管發(fā)出的調(diào)制信號(hào)（光信號(hào)）都能順利到達(dá)另一側(cè)的相應(yīng)紅外接收管，從而使內(nèi)部電路全部輸出低電平。這樣，通過(guò)對(duì)內(nèi)部電路狀態(tài)進(jìn)行分析就可以得出物體的高度信息。由于上下相鄰光路可能會(huì)相互干擾，因此，選取的紅外發(fā)光管的發(fā)射角度要小于１５°，此外，考慮到光幕要有一定的寬度，因而還應(yīng)對(duì)紅外發(fā)射管發(fā)出的信號(hào)進(jìn)行調(diào)制。但在實(shí)際制作中，上下兩路總存在干擾，很難提高測(cè)量精度。為了徹底從根本上解決相鄰兩路的干擾問(wèn)題，本文給出了一種用Ｃ５１單片機(jī)及相關(guān)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)高度測(cè)量的方法。

３ 高度測(cè)量光幕系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程

高度測(cè)量光幕的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖２所示。器件的紅外發(fā)射和接收通路數(shù)目理論上最大可有２１５個(gè)，考慮到實(shí)際光幕的高度和上下通路之間的間距，一般不會(huì)超過(guò)６４個(gè)。為方便介紹，本文以通路數(shù)１６為例，且按安裝的高度從高到低依次標(biāo)為１路、２路、３路�！�…１６路。發(fā)射和接收部分的多路選擇開(kāi)關(guān)選用常見(jiàn)的多路選擇器（如７ＬＳ１５系列）。發(fā)送端的多路選擇器的Ａ０～Ａ３接單片機(jī)的Ｐ１．０～Ｐ１．３，接收端的多路選擇器的Ａ０～Ａ３接單片機(jī)的Ｐ１．４～Ｐ１．７，并入串出模塊和串入并出模塊選用８位移位寄存器（如７４ｌＬＳ１６５和７４ＨＣ５９５）。并入串出模塊的裝載信號(hào)Ｌｄ＝Ｐ１．４·ＷＲ? 串入并出模塊的數(shù)據(jù)讀出信號(hào) Ｅ ＝Ｐ１．５·ＲＤ。移位控制信號(hào)端接ＴＥ同步信號(hào)。ＲＡＭ用來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，可將其接在單片機(jī)的Ｐ０和Ｐ２口上。其容量的大小視處理的數(shù)據(jù)量的多少而定。本文選擇１ｋＢ。同步信號(hào)ＴＥ和移位時(shí)鐘ＣＰ可用單片機(jī)的定時(shí)器產(chǎn)生，也可用ＣＰ時(shí)鐘８分頻來(lái)作為ＴＥ信號(hào)。對(duì)串入并出模塊的讀和對(duì)并入串出模塊的寫(xiě)均可通過(guò)中斷方式來(lái)完成。同時(shí)?用單片機(jī)的串口可將處理后的高度數(shù)據(jù)送出。直線掃描模式下，器件的工作流程如下：首先單片機(jī)在ＴＥ的下降沿到來(lái)后，向串入并出模塊寫(xiě)入要發(fā)送的數(shù)據(jù)?如０１Ｈ?，并同時(shí)向發(fā)送端和接收端送出相同的通路選擇信號(hào)?即第一路地址信號(hào)?。而當(dāng)ＴＥ的上升沿到來(lái)時(shí)，在移位時(shí)鐘的控制下?數(shù)據(jù)０１Ｈ開(kāi)始經(jīng)多路開(kāi)關(guān)被送到第１路的紅外發(fā)射電路，再經(jīng)調(diào)制后以光信號(hào)形式發(fā)出，與此同時(shí)?紅外接收電路在ＴＥ上升沿到來(lái)時(shí)開(kāi)始啟動(dòng)接收。由于發(fā)送和接收的多路開(kāi)關(guān)選擇信號(hào)相同，因此，實(shí)際上只有與發(fā)射端相對(duì)應(yīng)的一路（即第一路）才被接收。經(jīng)解調(diào)后的數(shù)據(jù)一般可在移位時(shí)鐘的作用下被移入串入并出模塊，并在ＴＥ下降沿到來(lái)時(shí)接收完畢，同時(shí)觸發(fā)單片機(jī)的中斷處理程序，使數(shù)據(jù)被單片機(jī)讀走。單片機(jī)再對(duì)發(fā)出的數(shù)據(jù)和接收到的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，若不同?注：這里只有在該通路中有物體阻擋時(shí)，才接收不到發(fā)送信號(hào)，致使發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)不同），則表明該路有

[1] [2] 

【用C51系列單片機(jī)設(shè)計(jì)物體分級(jí)設(shè)備的測(cè)量光幕】相關(guān)文章：

C51單片機(jī)基礎(chǔ)知識(shí)05-01

用天平測(cè)量微小物體的質(zhì)量05-03

衛(wèi)星設(shè)備單片機(jī)時(shí)序設(shè)計(jì)05-01

淺談光伏電站設(shè)計(jì)與設(shè)備選型05-01

3.1光的色彩 物體的顏色教學(xué)反思04-27

靶機(jī)用單片機(jī)控制的紅外誘餌系統(tǒng)設(shè)計(jì)04-30

測(cè)量不規(guī)則物體的體積作文04-28

用表面磁光克爾原理測(cè)量薄膜材料的磁性參數(shù)04-28

引用觀察物體教學(xué)設(shè)計(jì)04-25

《觀察物體》的教案設(shè)計(jì)04-30