直线位移微机自动测量系统

　　1 引 言

　　像移补偿技术是空间遥感相机研制中的关键技术,像移补偿的精度直接关系到能否实现较高的动态摄影分辨率。为了在研制工作中准确、有效地评价像移补偿效果,我们在像移补偿系统中安装了直线光栅尺来测量片台的直线位移,并设计了微机自动测量系统。该系统采用微机并行接口技术,可以按外接同步信号采样、内部定时采样、手动采样等多种采样方式把片台位移读入微机中进行存储、处理,在像移补偿技术研究中起到了重要作用。

　　2 系统构成

　　系统由直线光栅尺、光栅数显表、采集控制卡、测量微机组成。直线光栅尺的栅距为8Lm,行程大于20mm,允许最大运动速度120mm/s。它采用半导体激光器作为光源,检出的光电信号采用差分方式输出,具有很高的精度。

　　光栅数显表采用中国科学院自动化研究所生产的GS7120单坐标光栅数显表。该数显表可以对光栅尺输入的正弦波或TTL方波进行20倍细分,具有实时显示、置数、清零、基准预置等多种功能。它还设有控制输入、数据输出接口。控制输入信号有置数控制、清零等。数据输出值为并行8-4-2-1 BCD码,共4个字节,最高位是符号位。

　　采集控制卡插在测量微机的AT扩展槽中,通过并行接口完成对数显表的置数、清零控制和数据采集工作。数据采集方式可选择为外接同步信号采样、内部定时采样、手动采样三种方式。

　　3 采集控制卡设计

　　采集控制卡采用并行接口技术实现,由输入接口、输出接口、译码器、采样方式选择、整形电路等部分组成,其结构框图如图1所示。

　　3.1 工作原理

　　光栅尺数显表的输出数据连接到采用锁存器74HC374构成的并行输入接口上。锁存器的锁存触发信号由“采样方式选择”产生。在触发信号的上升沿把输入数据锁存到锁存器中。“采样方式选择”采用四选一模拟开关CD4052和单稳74HC123构成。单稳用于对输入信号整形。模拟开关的输入信号有外接触发信号、内部定时触发信号、手动触发信号三种。外接触发信号可以用标准信号源产生。内部定时触发信号采用晶体振荡器振荡产生的信号经分频后产生。晶振频率选为1MHZ。分频器由4片74HC161级连而成,最大分频数为65535。触发信号同时还接到微机的外部中断IRQ2上,微机接收到中断后就自动读入输入数据。采样方式和分频器的分频系数及光栅尺数显表由微机通过并行输出接口控制。译码器采用GAL20V8产生扩展接口的片选信号。

　　3.2 地址分配

　　微机采用A9-A0低10位地址作为I/O口地址,因此可用端口为1024个。其中0-1FFH供系统使用,200H-3FFH供扩展插槽使用。原则上讲,凡没被占用的地址用户都可以选用,但要考虑到系统的现有配置情况和计算机厂家今后发展,对地址的占用要留有余地,以免发生I/O口地址重叠,影响系统的工作。一般用户扩展接口常选地址为300H-31FH,这是留作实验卡用的。对采集控制卡地址分配如下: