光幕是電子測(cè)量系統(tǒng)中應(yīng)用較為常見的一種設(shè)備，其利用光幕來測(cè)量恒速傳送帶上的物體高度、長(zhǎng)度、寬度等一系列數(shù)據(jù)，以便為后續(xù)電子系統(tǒng)提供相應(yīng)準(zhǔn)確的參數(shù)。這次和大家具體說說利用單片機(jī)實(shí)現(xiàn)物體高度測(cè)量的光幕測(cè)量方法。
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)光幕中沒有物體通過時(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%26;#176;，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題，本文給出了一種用C51單片機(jī)及相關(guān)芯片來實(shí)現(xiàn)高度測(cè)量的方法。
高度測(cè)量光幕系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及工作過程
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?！?6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(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%26;#183;WR 串入并出模塊的數(shù)據(jù)讀出信號(hào) E =P1.5%26;#183;RD。移位控制信號(hào)端接TE同步信號(hào)。RAM用來存儲(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)并入串出模塊的寫均可通過中斷方式來完成。
