光栅传感器位移测量既需精妙的软设计也须强大的硬件支撑工控伺服系统技术在其中闪耀
导语：本文旨在探讨基于光栅传感器的位移测量技术，其核心硬件组成包括微控制器单片机、计数器、细分与辨向电路、信号变换电路以及精密的光栅位移传感器。作为一种高精度测量工具，光栅已广泛应用于精密仪器、坐标测量系统、高精度加工等领域。通过对莫尔条纹信号进行处理，我们能够准确计算出光栅相对于移动距离。本设计将利用单片机89C51和计数器8253来实现数据处理和显示，并采用汇编语言编写软件，以确保程序的效率和可读性。
硬件电路
本设计的硬件主要由单片机89C51、计数器8253、细分与辨向电路、信号变换电路以及高性能光栅位移传感器构成，如图1所示。
1.1 光栅位移传感器
该传感器包含光栅及其相关的光学组成部分，用于形成莫尔条纹；以及一套高灵敏度的光电接受系统，由四个硅光电池组成，这些元件负责将莫尔条纹转换为电子信号。
1.2 信号变换电路
为了获得更适合处理的输入，本文采用了比较器LM339，将原始正弦波形转化为方波。这一步骤至关重要，因为它使得后续数据处理更加简洁且有效率。
1.3 细分与辨向电路
1.3.1 细分子环节
为了记录每次移动过程中的条纹数量并判断速度，本设计使用了4个硫磺半导体照明元件接收莫尔条纹信号，并通过调整宽度，使其恰好匹配4个元件宽度，从而实现4倍频率增强（如图2所示）。
1.3.2 辨向子环节
由于位移不仅具有大小属性，还有方向属性，因此不能仅依靠一个输出端口来区分方向。在这个方面，本设计巧妙地利用了多个输出端口（如图3所示），以便根据相应位置上的不同变化来确定位移方向。此方法充分发挥了多通道之间相差90°角度特性的优势。
1．4 LED显示：
我们采用动态四位显示模式，其中第一位表示符号，即上升为正下降为负；第二、三 位表示整数部分；第四 位表示小数部分。所有段选线并联到P0口控制，而共阴极公共端分别由P3．0, P3．l, P3．2, P3． 5 控制以实现各自时序选择。
2 软件部分：
软件主要由采集子程序和数据处理/显示子程序构成。
采集子程序完成对计数值读取及转换操作。
数据处理子程序执行采集后的线性化预处理。
显示子程序进行循环展示结果流程（见图4）。
结语：
此次研究中，我们成功地将原有的复杂工作流程简化，提高了效率，同时保持了原有的准确性。硬件结构简单实用，成本低廉且稳定可靠；软件同样经过优化，以保证代码清晰易懂，同时提供良好的运行性能。本项目证明，在工控伺服系统技术领域内，可以通过创新思维结合先进技术，为工业自动化带来新的可能性。
