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微机控制的精密自动长度测量


微 机 控制 的精 密 自动长 度 测量 
天 津 手 表 r  祝 欣 荣 

由于 生产 的不 断 发展 , 对赦 加 工 另 件尺 寸 的测 量 
精 度 订益 提 高   同 样 提 f 刊 帚 自动 他 的 要 求   也  了 刺 用 D S 0 3微 型 机 、 J  3 接  、 荷 耦 台 器 件 , 学 器  电 光

1 电荷耦 台 器件 ( C   C D) 电 荷 糨 套 器 件 ( HA GE c !L T DE   磷 俺  C R   ol E  ̄ 、 c P 倚 C D) 在 1 6 C 是 9 9年 发 明 的 。经 过 十 几 年 的发 展 . 巴  开 始用 于摄 像 、 象分析 、 图 存储 装 置 自动检测 等 领域 。   电荷 耦 合器件 的 基本 光敏 单 元是 MO S电窖 , 受  它 光 照后 在 MO S电窖 的势 阱 中就 集 中相 应 的 电荷 , 集  收

件 组成 f 密 自 长度 测量 系统 , 精 动 现介 绍如 下 :  




系 统 组 成 

系统包 括 五个 部分 :   1镦 型 机 : 用 了 D S 0 3作 为 主 控机 , 的性  . 选 J- 3 它 能 价 格 比高 , 储 容 量较 单 板 机 太 , 用 于 冗 长的 取  存 适 数 、 算 。编 程时 可 以完全 避免 用汇 编语 言 , 计 它还 能适  应 测量 以外 的其 它要求 。   2 光 学器 件 : 包括 一 个 点光 源 及 使 它 产生 平 行  . 它 光 的装 置 , 一组 光学放 大镜 片 , 物像放 大 3 使 0倍 。   3 电荷 耦 合 器件 : 以将 光讯 号 转 换 为 电的  岫  . 用
讯号 。  

光 信号转 换 成 的电 讯号 注入 到 C D 的移位 存 储 器 中 , C  
在 驱动 时 钟脉 冲 推 动 下顺 序 地 移到 输 出端 , 检 出后  被 经放 大 整形 构成 有用 的讯 号 , 以供 处 理 。   C DD有 面 阵 、 阵之 分 , 阵可  量 某 一 面 积 内  线 面 的各项 参数 , 线阵可 测量 直 线段 内 的各参 数 , 本 装置  在 中用的 是线 阵 , 以{ 用 劁量某 元件 某方 向的长 度 。   C DD线 阵 中 的 M0 s电 容 敷 有 2 4 0 8位 、 0 4位 、 12   2 6位等 几种 , 可按 需制 造  一般情 况 r, 产 C D 5 也 -国 C   每 个 MO 电 察 存 K 废  向 上 长 是 0 0 2 m, 个  S .1r 两 a MO S电容 之  的绝 缘  隔 妊 O 0 mm, j  0 3    MO S电  容 单 元 即 卟 MO f 加 l 个绝缘 的间 隔 共 计 0 S-  l   .   05 1 mm, 作十 分 严格 , 度很 高 , 布均 匀 , 制 精 分 线性好 。   C D 按 驱 动 相 数 分 有 二 相 、 相 、 相 的 , 产  C 三 多 国 C D 一种是 二相 驱动 , C 另一种 是 兰相驱 动 。   本 装置 选 用 的 是三 相 驱 动 2 6位 的 C D器 件 , 5 C   C D 器 件 总长 3 9 m C . 4 m。光 学 系 绕 的 放 大 倍 率 为 3   O 倍, 因之 一个 C D单元 代  C 表 实涮 另 件 尺 寸 的 0 .  
0 0r , 0 5 。 05 mn 即 .    

4 口板 : 以 传达 微 机 发 出的 命 令及 接 受 各 器   接 用 件 发 回的讯 息 , 便综 台 、 以 计算  5 电源 部分 : . 供给 各器 件 用的 电源 。   由于对 跏 s 0 3微机 、5 2接 口已有较 多 介绍 , 一 3 62   这里从略, 现就 电荷耦 合 嚣 件及 微 机 如何 联接 、 制 、 控   。 量作 重点 的叙 述 。 测  

用 于 测 量 的 C D 工  C

作, 方块 囤见 图 J   CD C   的 特 点 是 
它  一 在  定 额 率   稚 F连   续 上 作 , 总 是  断 地 在   它

按序进行测量 , 其是 当需  要 某 一 瞬 间的 检 测值 时 ,   输 入 一十 要求 检 测信 号 ,  
用 它 在 适 当 前 时 寰 开 放  l

或 关 闭 某一 个门 电路 , 将  计 数器 清 零 , 许 下 一周  允
图 1 C D 工 作 方 块 图    C
3   8

期 的 C D 输 出的 计 数脉   C
冲 序 列进 入 计数 器 , 后  然

封 锁 计数 器 , 出检 测得 到 的数 据  控制 C D工 作 所  输 C
需 的 时 序 脉 冲 示 于 图 2  。

汇编 语 言之炳 琐 。详 见稀f 。 录  

三、 实践与 结果 
实 践证 明 , 甩微 机 I - 0 3塑 C D器 件 组 成  利 MS 3 C 精 密长度 检 测 系统 是 可行 的 。 系统 的测量 糟度 虽 然取 



亡  兰 
图 2 C D工 作 时序 脉冲 图    C 图 2中 的数 字是  C D移 位 脉 冲  C 位。  
供 

决诸 多 因素 , 光 霭} 稳定 性 、 的平 行 性 、 如 的 光 光路 的 放  大倍 率 、 路的 合理 性 与 可靠性 等 , 是 系统 的工 作却  线 但
是 良好 的 。 系统 的重 复测量 精 度 稳定 . 该 只是在 偶 尔 的  情况 下 , 数 出现 比平均 读数 少 1或 多 l C D单 元  读 十 C

的计数 。而且 如首 次 发现 少 1个 C D单 元计 数 . 次  C 下
的个 数 为  再发 现 差 数时仍 是偏 少而 不 是偏 多  实践 同 样指 出 这 一 系统 不仅 可 用在 静 态 游 量 中 ,  

是 C D驱动 器提供 的 移位 脉冲 . 可 由微 机挺  C 也

适 当修 改程 序 同样可 用于 一 定条件 下的动 态测 量 。   C D器 件与 微 机 组成 各 种检 测 系统 、 C 图未 分 析 系 
统 已 有实 用 , 系 统 和 利 用微 机控 制 实 现 高 精 度 定  本 位  统相 结 合 . 可组 成 高糟 度 自动 定 位 检 测 系统 . 系 就   它将进 一步 扩 展 o D 器 件的 微机 控制 的功 能 . c  
P OG R AM   R OF  O I RO L N G  ∞   C CF I C 6  9 FOR 1 = 9 9 T O  46: ̄ 3  9 IEA D  J: POKE I J N EX T  , ?

中P C D 光积分 昧 冲 , 第 【 1 8号 位霞  : C 占 一 2


C D转移 脉 冲 , C 占第 1 9 位置  2号 C D输 出脉 冲 , C 占第 J 0 3 5号 位置  3— 8 锁 存脉 冲 , 第 4 4号 位置  占 0 计 数器 清零 脉 冲 , 占第 4 2位置 。 1  
当 于 0导位 置 。  

cD :



中 

屯   时 序发 生器 清零脉 冲 . : 占第 4 6号位置 , 相  1 即 上脉 冲 可 以利 用微 机提 供 , 可 由单 独 线路 提  也 供 。本装 置 采 甩由单 独线 路提供 的方 案 。  

97 DATA 1 9, 5 I   6 2 5, 41, 1 4, 6 1 141 0.1 4. 6 2, 9 1 9, 6. . 9 9  91 F   OR l = 87   O  2:READ  7 T 38 J:POKE l J‘ , NEXT  8  3 DATA  6 0 0, 41 3, 94.   1 9, O 1 , 1 96
8 CA LL 8 7 5   7   I 5 F R  = 20   O J 1 T O    9

二 、 J - 0 3与 C D 器 件 的 联 接 与 控 制  DS 3 C
D S 0 3微机 与 C D 器 件 的联接 是 通 过接 门板  J- 3 C 实现的 , 该板 插于 2号槽 内, [板 . 育两 终 6 2     接 『 f ^ 52g 片 ,C 与 DI一 0 3的 联 接 昭 r其 中 的  块 . C D S 3 州  1 片 .  片中 的 A 口 甩作 取 数 ,   1 B口 甩作 对 C D 的  C 控 制 。在卒 装置 中 DJ - 0 3对 C D的控 制  F 了 一 S 3 C 日   根 线 , 甩来控 制是 测 量计数 , 即 还是 显示 取 数 。A 口联 

1 7 POK E  2,1 8 :CA L 8   20   34 2 L  36 1 0  2 9 GOSU B l 9】   3  

【 i POKE  2· 21   84 0:CALL  3   89 1 3CC = PEEK ( 2* 1 21 1 6* 1   1 6 6+ 2 1   6* l e+ 1)  oC 

¥  

STR ¥ ( cc)   c c  : NT CO )一   p ( ) PRI c J 

1 1   J  2 5 C( )

接 8根数据 线 和一根 地 线 
系统是 这样 工作 的 :  

11  2 7 PRI N ̄ J一 ” :   PRI NT 
l 1  2 9 NEX T 

当输 入 的测 量 取数 讯 号是 高 电位 时 , 即提 出 澳 量  l
要 求 时 , C 昧 冲 和 计 数 器 清 零 脉 冲 就 可 以通 过 汁  CD 数、 清零 门对 计数 器先 清零 , 然后 汁教 . 成测 量 、+教  完 {
全 过程 。   .  

l 2   = c(1 B = C  2 3C ):
1 2   2 5 FOR  = 2 TO    J   9

12  27

C( J) ( 一 L 1删

1 33 2  

l 3   = C( ) 2 1C J  1 3 I C ( ) 一 B THEN 1 37 23 F J) 2   1 3   — C(   2 5B Jl
J 7 NEX T    23   J

当 输 入的测 量取 数 讯号 是 低 电位 时 . 即提 出取 数 
要 求 . 对 系 统  , 芝即 响 应 外 界 输 , 々柏 要 求 . 这 下 、    

必须在 时 序发 生器 产 生锁 存脉 冲 帆 作 用 j  D触 发 器  后, 系统才 响应 取数讯 号 的 要求 , 封锁 计数 门 , 清零 门 .   取数, 显示计 数 结 果 。   程序 是造 样 安排 的 : 每个 尺寸 微 机 自动连 续 测 量 

1 9 cs = c( ) + c( 23   1 2) + c( ) + c(4 + c( 3 ) 5) + C 
( 6) + C( ) + C ( 7 91一B — C 

14 2 1∞

一 l T t s/6 + 0 5   N c .)
。} , P I T   B R N

1 3 PRI 24   NT 。 CC 一   4 c : PEI T 。 I 一 o N M N 。 AX =  ‘ : ND  M C E 1 91 FOR 1 ; 3   1 9  = T +   3T 3 】 5 NE X T 39     1 7T 一 0 39     1 9 RE UR N   39   T 0 TO  0   3   1  

八 次 , 为测 量 一 次的时 间很 短 . 因 所  这样 安排 是可 行 
的 。舍 击 其 中的最大 数和撮 小数 . 然后 取平 均值 . 最后  显示 测 量值  一十尺 寸 按 上述 程序 测 量有 4 5秒 即  — 可完成  当 然  当修 改程 序也 可安排 更快 地完 成 . 适   程序 甩 A P E S F   A I P L - O T B SC语言编 排 , 去用  免

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