用C51系列单片机设计物体分级设备的测量光幕

　　摘要：首先介绍了光幕测量高度的原理，给出了高度测量光幕的一种实现方法，分析了由该方法设计的系统结构和主要性能。从而彻底解决了相邻通路间的干扰，提高了测量精度。
　　关键词：单片机；测量光幕；分级
　　
　　１引言
　　
　　光幕是电子测量系统中应用比较多的一种设备。利用光幕可以测量恒速传送带上的物体高度、长度或宽度等一系列数据，以便为后面的电子系统提供相应的参数。本文给出了一种利用单片机实现物体高度测量的光幕测量方法。
　　
　　２光幕测量物体高度的基本原理
　　
　　图１所示是一个用普通光幕测量物体高度的测试原理结构示意图。图中，光幕的一边等间距安装有多个红外发射管，另一边相应的有相同数量同样排列的红外接收管，每一个红外发射管都对应有一个相应的红外接收管，且安装在同一条直线上。当同一条直线上的红外发射管、红外接收管之间没有障碍物时，红外发射管发出的调制信号（光信号）能顺利到达红外接收管。红外接收管接收到调制信号后，相应的电路输出低电平，而在有障碍物的情况下，红外发射管发出的调制信号（光信号）不能顺利到达红外接收管，这时该红外接收管接收不到调制信号，相应的电路输出为高电平。当光幕中没有物体通过时，所有红外发射管发出的调制信号（光信号）都能顺利到达另一侧的相应红外接收管，从而使内部电路全部输出低电平。这样，通过对内部电路状态进行分析就可以得出物体的高度信息。由于上下相邻光路可能会相互干扰，因此，选取的红外发光管的发射角度要小于１５°，此外，考虑到光幕要有一定的宽度，因而还应对红外发射管发出的信号进行调制。但在实际制作中，上下两路总存在干扰，很难提高测量精度。为了彻底从根本上解决相邻两路的干扰问题，本文给出了一种用Ｃ５１单片机及相关芯片来实现高度测量的方法。
　　
　　３高度测量光幕系统结构及工作过程
　　
　　高度测量光幕的系统结构如图２所示。器件的红外发射和接收通路数目理论上最大可有２１５个，考虑到实际光幕的高度和上下通路之间的间距，一般不会超过６４个。为方便介绍，本文以通路数１６为例，且按安装的高度从高到低依次标为１路、２路、３路。……１６路。发射和接收部分的多路选择开关选用常见的多路选择器（如７ＬＳ１５系列）。发送端的多路选择器的Ａ０～Ａ３接单片机的Ｐ１．０～Ｐ１．３，接收端的多路选择器的Ａ０～Ａ３接单片机的Ｐ１．４～Ｐ１．７，并入串出模块和串入并出模块选用８位移位寄存器（如７４ｌＬＳ１６５和７４ＨＣ５９５）。并入串出模块的装载信号Ｌｄ＝Ｐ１．４·ＷＲ?串入并出模块的数据读出信号Ｅ＝Ｐ１．５·ＲＤ。移位控制信号端接ＴＥ同步信号。ＲＡＭ用来存储数据，可将其接在单片机的Ｐ０和Ｐ２口上。其容量的大小视处理的数据量的多少而定。本文选择１ｋＢ。同步信号ＴＥ和移位时钟ＣＰ可用单片机的定时器产生，也可用ＣＰ时钟８分频来作为ＴＥ信号。对串入并出模块的读和对并入串出模块的写均可通过中断方式来完成。同时?用单片机的串口可将处理后的高度数据送出。直线扫描模式下，器件的工作流程如下：首先单片机在ＴＥ的下降沿到来后，向串入并出模块写入要发送的数据?如０１Ｈ?，并同时向发送端和接收端送出相同的通路选择信号?即第一路地址信号?。而当ＴＥ的上升沿到来时，在移位时钟的控制下?数据０１Ｈ开始经多路开关被送到第１路的红外发射电路，再经调制后以光信号形式发出，与此同时?红外接收电路在ＴＥ上升沿到来时开始启动接收。由于发送和接收的多路开关选择信号相同，因此，实际上只有与发射端相对应的一路（即第一路）才

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