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用C51系列單片機設(shè)計物體分級設(shè)備的測量光幕
摘要：首先介紹了光幕測量高度的原理，給出了高度測量光幕的一種實現(xiàn)方法，分析了由該方法設(shè)計的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和主要性能。從而徹底解決了相鄰通路間的干擾，提高了測量精度。關(guān)鍵詞：單片機；測量光幕；分級
１ 引言
光幕是電子測量系統(tǒng)中應(yīng)用比較多的一種設(shè)備。利用光幕可以測量恒速傳送帶上的物體高度、長度或?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實現(xiàn)物體高度測量的光幕測量方法。
２ 光幕測量物體高度的基本原理
圖１所示是一個用普通光幕測量物體高度的測試原理結(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，每一個紅外發(fā)射管都對應(yīng)有一個相應(yīng)的紅外接收管，且安裝在同一條直線上。當同一條直線上的紅外發(fā)射管、紅外接收管之間沒有障礙物時，紅外發(fā)射管發(fā)出的調(diào)制信號（光信號）能順利到達紅外接收管。紅外接收管接收到調(diào)制信號后，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（光信號）不能順利到達紅外接收管，這時該紅外接收管接收不到調(diào)制信號，相應(yīng)的電路輸出為高電平。當光幕中沒有物體通過時，所有紅外發(fā)射管發(fā)出的調(diào)制信號（光信號）都能順利到達另一側(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，通過對內(nèi)部電路狀態(tài)進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)對紅外發(fā)射管發(fā)出的信號進行調(diào)制。但在實際制作中，上下兩路總存在干擾，很難提高測量精度。為了徹底從根本上解決相鄰兩路的干擾問題，本文給出了一種用Ｃ５１單片機及相關(guān)芯片來實現(xiàn)高度測量的方法。
３ 高度測量光幕系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作過程
高度測量光幕的系統(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，考慮到實際光幕的高度和上下通路之間的間距，一般不會超過６４個。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為１路、２路、３路。……１６路。發(fā)射和接收部分的多路選擇開關(guān)選用常見的多路選擇器（如７ＬＳ１５系列）。發(fā)送端的多路選擇器的Ａ０～Ａ３接單片機的Ｐ１．０～Ｐ１．３，接收端的多路選擇器的Ａ０～Ａ３接單片機的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Ｌｄ＝Ｐ１．４·ＷＲ? 串入并出模塊的數(shù)據(jù)讀出信號 Ｅ ＝Ｐ１．５·ＲＤ。移位控制信號端接ＴＥ同步信號。ＲＡＭ用來存儲數(shù)據(jù)，可將其接在單片機的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ＴＥ和移位時鐘ＣＰ可用單片機的定時器產(chǎn)生，也可用ＣＰ時鐘８分頻來作為ＴＥ信號。對串入并出模塊的讀和對并入串出模塊的寫均可通過中斷方式來完成。同時?用單片機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：首先單片機在ＴＥ的下降沿到來后，向串入并出模塊寫入要發(fā)送的數(shù)據(jù)?如０１Ｈ?，并同時向發(fā)送端和接收端送出相同的通路選擇信號?即第一路地址信號?。而當ＴＥ的上升沿到來時，在移位時鐘的控制下?數(shù)據(jù)０１Ｈ開始經(jīng)多路開關(guān)被送到第１路的紅外發(fā)射電路，再經(jīng)調(diào)制后以光信號形式發(fā)出，與此同時?紅外接收電路在ＴＥ上升沿到來時開始啟動接收。由于發(fā)送和接收的多路開關(guān)選擇信號相同，因此，實際上只有與發(fā)射端相對應(yīng)的一路（即第一路）才被接收。經(jīng)解調(diào)后的數(shù)據(jù)一般可在移位時鐘的作用下被移入串入并出模塊，并在ＴＥ下降沿到來時接收完畢，同時觸發(fā)單片機的中斷處理程序，使數(shù)據(jù)被單片機讀走。單片機再對發(fā)出的數(shù)據(jù)和接收到的數(shù)據(jù)進行比較，若不同?注：這里只有在該通路中有物體阻擋時，才接收不到發(fā)送信號，致使發(fā)送和接收的數(shù)據(jù)不同），則表明該路有
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