光幕是電子測量系統(tǒng)中應(yīng)用較為常見的一種設(shè)備，其利用光幕來測量恒速傳送帶上的物體高度、長度、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實現(xiàn)物體高度測量的光幕測量方法。
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(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，紅外發(fā)射管發(fā)出的調(diào)制信號(光信號)能順利到達(dá)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(dá)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(dāng)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(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)對紅外發(fā)射管發(fā)出的信號進(jìn)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。
高度測量光幕系統(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，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(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%26;#183;WR 串入并出模塊的數(shù)據(jù)讀出信號 E =P1.5%26;#183;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。
