【摘要】： 隨著數(shù)控設(shè)備的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步,對數(shù)控設(shè)備的精度和速度都提出了更高的要求,而光柵傳感器接口電路的設(shè)計水平從一定程度上決定了測量系統(tǒng)的精度和可靠性。 隨著USB(Universal Serial Bus)技術(shù)的發(fā)展,USB接口已經(jīng)成為PC機的標(biāo)準(zhǔn)配置。在傳輸距離允許的情況下,USB接口以其優(yōu)越的性能得到了廣泛的應(yīng)用。CPLD(Complex Programmable Logic Device)是一種具有豐富的可編程I/O引腳的可編程邏輯器件,具有在系統(tǒng)可編程、設(shè)計靈活和保密性強等特點。 本文研制了基于USB接口的光柵尺接口卡,采用CPLD對光柵尺輸出信號進(jìn)行處理,并通過USB接口實現(xiàn)光柵尺接口卡與計算機之間的通訊。文章詳細(xì)介紹了光柵尺接口卡的硬件、軟件設(shè)計方法。 本設(shè)計的工作主要集中在以下方面: 硬件部分以Cypress公司的EZ-USB FX2作為控制核心,以Altera公司的CPLD芯片EPM7128SLC84-10實現(xiàn)光柵信號的細(xì)分、辨向和計數(shù)等。 軟件部分主要包括三部分:一是USB芯片正常工作所需的固件程序;二是接口卡的驅(qū)動程序,它為USB設(shè)備與PC機進(jìn)行通訊提供保證;三是用來測試系統(tǒng)功能的基于C++ Builder的應(yīng)用程序。 系統(tǒng)采用了基于8051內(nèi)核的EZ-USB FX2為接口芯片,避免了以往設(shè)計所使用的“USB接口芯片+MCU”模式,使得系統(tǒng)更加穩(wěn)定,另外對光柵信號的處理都在CPLD中進(jìn)行,使得電路板更加小巧,工作更穩(wěn)定、可靠。實驗表明,接口卡滿足設(shè)計要求。
【圖文】：

尺光柵移動時，指示光柵便在標(biāo)尺光柵上相對移動。標(biāo)尺光柵和指示光柵構(gòu)成了光柵尺。圖 2-1 所示為一光柵尺的簡單示意圖，標(biāo)尺光柵和指示光柵上均勻刻有很多條紋，，在安裝光柵尺時，標(biāo)尺光柵和指示光柵的平行度以及兩者之間的間隙（一般取 0.05mm 或 0.1mm）要嚴(yán)格保證。標(biāo)尺光柵隨工作臺一起移動時，光源通過聚光鏡后，透過標(biāo)尺光柵和指示光柵形成忽明忽暗的莫爾條紋(光信號)。光敏元件把光信號轉(zhuǎn)換成電信號，然后通過信號處理電路的放大、整形、鑒相、倍頻后輸出或顯示。

基本測量原理器是根據(jù)莫爾條紋原理制成的一種脈沖輸出數(shù)字式傳感床等閉環(huán)系統(tǒng)的線位移和角位移的自動檢測以及精密測據(jù)波動光學(xué)中光的干涉和衍射特性，利用光通過相疊的紋的原理進(jìn)行的。光學(xué)系統(tǒng)的作用是形成莫爾條紋，并化成電信號。所示，對于柵距d 相等的指示光柵和標(biāo)尺光柵，當(dāng)兩光很小的夾角θ 、刻畫面相對平行且有一個很小的間隙m）放置時，在光源的照射下，由于光的衍射或者遮角θ 的平分線相垂直的方向上，形成莫爾條紋近似垂直莫爾條紋為橫向莫爾條紋。莫爾條紋中兩條亮紋或兩條條紋的寬度，以w表示。
【學(xué)位授予單位】：天津理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2008
【分類號】：TP334.7

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本文編號：2646570