光栅式位移测量仪的设计(DOC)
信和光栅尺说明书(3篇)
第1篇一、产品概述信和光栅尺是一种高精度、高分辨率、高稳定性的位移测量传感器，广泛应用于各种工业自动化领域，如数控机床、机器人、自动化生产线、测量仪器等。
本说明书旨在详细介绍信和光栅尺的性能特点、安装使用方法、维护保养等内容，以便用户正确使用和维护产品。
二、产品性能特点1. 高精度：信和光栅尺采用高精度光栅尺片，分辨率可达0.01mm，满足各种高精度测量需求。
2. 高分辨率：信和光栅尺具有极高的分辨率，可实现微米级的位移测量，提高测量精度。
3. 高稳定性：采用高精度制造工艺，确保光栅尺在恶劣环境下仍能保持稳定性能。
4. 抗干扰能力强：采用抗干扰设计，有效降低电磁干扰，提高测量稳定性。
5. 适用范围广：信和光栅尺适用于各种工业环境，如高温、高湿、振动等。
6. 简单安装：信和光栅尺安装简便，用户可轻松完成安装。
7. 兼容性强：信和光栅尺可与多种控制器和显示仪表相连接，满足不同用户需求。
三、产品规格参数1. 分辨率：0.01mm、0.05mm、0.1mm等2. 测量范围：100mm、200mm、300mm、500mm、1000mm等3. 线数：1000线、2000线、5000线、10000线等4. 长度公差：±0.5mm5. 温度范围：-20℃～+80℃6. 抗振性：≤0.5g7. 抗干扰性：≤10V/m四、安装使用方法1. 确认光栅尺规格与测量范围是否符合要求。
2. 根据安装环境选择合适的光栅尺型号。
3. 安装光栅尺时，确保光栅尺与测量机构平行，且光栅尺与测量机构之间无间隙。
4. 使用专用粘合剂将光栅尺粘贴在测量机构上，确保粘贴牢固。
5. 将光栅尺信号线连接到控制器或显示仪表，确保连接正确。
6. 根据控制器或显示仪表要求，设置光栅尺参数，如分辨率、测量范围等。
7. 进行校准，确保测量精度。
五、维护保养1. 定期检查光栅尺表面，清除污物，确保光栅尺清洁。
2. 避免光栅尺受到强烈振动和冲击。
3. 定期检查光栅尺信号线，确保信号线无损坏。
《传感器与检测技术》高教(4版) 第六章
差动变压器位移计
当铁芯处于中间位置时，输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向右移动时，则输出电压: UU 21 U 220
当铁芯向左移动时，则输出电压: UU 21 U 220
输出电压的方向反映了铁芯的运动方向，大小反映了铁 芯的位移大小。
差动变压器位移计
输出特性如图所示。
差动变压器位移计
角度的精密测量。 光栅的基本结构
1、光栅：光栅是在透明的玻璃上刻有大量平行等宽等 距的刻线构成的，结构如图。
设其中透光的缝宽为a，不透光的缝宽为b，
一般情况下，光栅的透光缝宽等于不透光
的缝宽，即a = b。图中d = a + b 称为光
栅栅距（也称光栅节距或称光栅常数）。
光栅位移测试
2、光栅的分类
1、激光的特性
（1）方向性强
（2）单色性好
（3） 亮度高
（4） 相干性好
2、激光器
按激光器的工作物质可分为以下几类： （1）固体激光器：常用的有红宝石激光器、钕玻 璃激光器等。
（2）气体激光器：常用的为氦氖激光器、二氧化 碳激光器、一氧化碳激光器等。
激光式传感器
（3） 液体激光器：液体激光器分为无机液体激光器 和有机液体激光器等。
数小，对铜的热电势应尽可能小，常用材料有： 铜镍合金类、铜锰合金类、镍铬丝等。 2、骨架：
对骨架材料要求形状稳定表面绝缘电阻高， 有较好的散热能力。常用的有陶瓷、酚醛树脂 和工程塑料等。 3、电刷：
电刷与电阻丝材料应配合恰当、接触电势 小，并有一定的接触压力。这能使噪声降低。
电位器传感器
电位计式位移传感器
6.2.2 差动变压器位移计结构
1-测头； 2-轴套； 3-测杆； 4-铁芯；5-线圈架； 6-导线； 7-屏蔽筒；8-圆片弹簧；9-弹簧； 10-防尘罩
光栅传感器原理
光栅传感器原理光栅式传感器指采用光栅叠栅条纹原理测量位移的传感器。
光栅是在一块长条形的光学玻璃上密集等间距平行的刻线，刻线密度为10～100线/毫米。
由光栅形成的叠栅条纹具有光学放大作用和误差平均效应，因而能提高测量精度。
传感器由标尺光栅、指示光栅、光路系统和测量系统四部分组成（见图）。
标尺光栅相对于指示光栅移动时，便形成大致按正弦规律分布的明暗相间的叠栅条纹。
这些条纹以光栅的相对运动速度移动，并直接照射到光电元件上，在它们的输出端得到一串电脉冲，通过放大、整形、辨向和计数系统产生数字信号输出，直接显示被测的位移量。
传感器的光路形式有两种：一种是透射式光栅，它的栅线刻在透明材料（如工业用白玻璃、光学玻璃等）上；另一种是反射式光栅，它的栅线刻在具有强反射的金属（不锈钢）或玻璃镀金属膜（铝膜）上。
这种传感器的优点是量程大和精度高。
光栅式传感器应用在程控、数控机床和三坐标测量机构中，可测量静、动态的直线位移和整圆角位移。
在机械振动测量、变形测量等领域也有应用。
光纤光栅是利用光纤中的光敏性制成的。
所谓光纤中的光敏性是指激光通过掺杂光纤时，光纤的折射率将随光强的空间分布发生相应变化的特性。
而在纤芯内形成的空间相位光栅，其实质就是在纤芯内形成一个窄带的（透射或反射）滤波器或反射镜。
利用这一特性可制造出许多性能独特的光纤器件，它们都具有反射带宽范围大、附加损耗小、体积小，易与光纤耦合，可与其它光器件兼容成一体，不受环境尘埃影响等一系列优异性能。
光纤光栅的种类很多，主要分两大类：一是Bragg光栅（也称为反射或短周期光栅），二是透射光栅（也称为长周期光栅）。
光纤光栅从结构上可分为周期性结构和非周期性结构，从功能上还可分为滤波型光栅和色散补偿型光栅；其中，色散补偿型光栅是非周期光栅，又称为啁啾光栅（chirp光栅）。
目前光纤光栅的应用主要集中在光纤通信领域和光纤传感器领域。
在光纤传感器领域，光纤光栅传感器的应用前景十分广阔。
光栅检查标准
光栅检查标准一、分辨率和精度1.分辨率：光栅的分辨率应足够高，能够清晰地显示出所需检测的物体或现象。
在满足分辨率的基础上，还应考虑到分辨率与光栅尺寸的关系，以保证光栅在显示图像时的准确性。
2.精度：光栅的精度是指其在测量、记录和再现物理量（如位置、位移、角度等）时的准确性。
精度越高，测量结果越准确。
在进行精度评估时，应考虑到光栅的设计、制造、安装等因素的影响。
二、质量评估1.外观质量：光栅的外观应平整、光滑，无明显划痕、污渍、气泡等缺陷。
同时，光栅的边缘应整齐，无毛刺。
2.性能稳定性：光栅的性能稳定性是指其在长时间使用过程中保持性能不变的能力。
在进行质量评估时，应对光栅进行长时间运行测试，以检查其性能是否稳定。
三、稳定性测试1.环境稳定性：光栅应能在不同的环境条件下稳定工作，如温度、湿度、压力等。
在进行稳定性测试时，应模拟各种实际工作条件，检查光栅的性能表现。
2.时间稳定性：光栅应能在长时间使用过程中保持性能的稳定性。
在进行时间稳定性测试时，应对光栅进行长时间运行测试，并定期检查其性能参数，以评估其性能的稳定性。
四、可靠性评估1.耐久性：光栅应具有一定的耐久性，能够承受一定的机械应力、热应力等。
在进行可靠性评估时，应对光栅进行耐久性测试，以评估其能够承受的实际工作条件。
2.可靠性：光栅的可靠性是指其在规定条件下和规定时间内完成规定功能的概率。
在进行可靠性评估时，应通过实验和数据分析等方法，评估光栅的可靠性。
五、误差分析1.误差来源：误差可能来源于多个方面，如光栅制造过程中的误差、安装误差、测量仪器误差等。
在进行误差分析时，应确定误差来源，并对误差进行量化和评估。
2.误差传递：误差传递是指误差在测量过程中的传递方式。
在进行误差分析时，应分析误差传递的方式和影响程度，以确定如何减小误差对测量结果的影响。
六、符合性检查1.产品标准：光栅应符合相关的产品标准和质量要求。
在进行符合性检查时，应参照相关标准和规范进行检查和测试。
光栅尺的设计及加工工艺的参考
摘要随着数控机床在机床制造领域的普及，现代机床在加工速度、加工精度和可靠性方面都有了很大的提高。
机床用光栅测量元件和数控系统是数控机床的两大核心部件，清楚地了解他们的发展趋势，对机床制造商和最终用户都有非常重要的意义。
本文依据对海德汉光栅尺拆解后测绘的尺寸，利用solidworks2009对其进行了实体建模，并对光栅尺加工及安装工艺进行了研究和探讨。
同时，本文阐述了光栅尺的概况，分类及工作原理，介绍了典型的海德汉光栅尺及海德汉公司的发展，提出了能提高光栅尺的测量精度的方法。
第1章绪论1.1引言在经济危机席卷全球的形式下，中国光栅尺制造商面临产品升级，寻求新发展的重要时期，制造出高性能光栅尺是光栅尺制造商共同的目标。
实现该目标与很多因素都相关，本文仅从高性能机床所需的两个关键部件人手，介绍其最新发展供大家参考。
结合HEIDENHAIN公司的在测量技术方面的深人研究，着重强调了光栅尺精度和测量技术的最新发展，包括:(1)单场扫描技术；(2) 光栅测量技术；(3)光栅尺位移传感器的概念及工作原理；(4 )光栅尺的加工工艺等。
结合HEIDENHAIN数控系统，介绍了适合于高性能数控机床的最新数控技术，包括(1)高速加工;(2)五轴加工;(3)智能化;(4)友好人机界面。
1.2光栅测量系统的发展趋势及水平光栅数字测量系统是数显机床、数控机床和测量机的重要组成部分，是由光栅传感器和光栅倍频器(插补和数字化电子装置)组成。
光栅传感器是作为位移测量元件，光栅倍频器是对光栅信号进行电子细分和数字化处理。
光栅编码器是利用刻划在各种各样载体(如玻璃、玻璃陶瓷、固态钢或钢带)上的光栅作为测量标准，并通过光电扫描进行分度，编码器的精度和温度特性可以通过刻划和选择载体来优化。
光栅编码器又分为直线编码器(光栅尺)和圆编码器，而圆编码器又分为旋转编码器(作为旋转轴的反馈部件)和角度编码器(作为转台的角度测量部件)。
对于编码器的结构又分为开启式的和封闭式的。
CT-M50C光栅式指示表检定仪-用户手册
第一章概述我公司生产的CT-M50C型光栅式指示表检定仪是光机电一体化的高科技产品。
它采用了当代最新的机械及电子技术，具有高精度、高效率、低成本、操作灵活、使用方便以及自动化程度高等特点，性能远远优于国内外同类产品。
光栅式指示表检定仪操作简单，功能齐全，独特美观的一体化外型设计，强构紧凑可靠，使用安全方便，更具完备的实用功能。
仪器有多种不同型号及附件可供选择，以满足各种特殊要求，如计算机接口、公英制转换、大量程表检定、数显表和钮簧表检定等。
该仪器紧跟国家计量检定规程，完全符合国家检定规程要求。
仪器采用最新软硬件技术，进行人性化设计，对操作者的实际操作情况加以仔细考虑，对于每一位刚接触本仪器的操作者来讲，只需三十分钟可学会，而且仪器操作界面良好，使用十分方便。
检定过程采用人工智能化的方法，操作者只需装好被检表，选定该表的类型和其它信息后就可开始检定，检定结束后自动显示结果和打印检定数据。
(CT-M50C 型)第二章工作原理及基本构造2．1 工作原理CT-M50C 型光栅式指示表检定仪采用了最新的光电及机械电子技术，位移标准采用光栅技术，具有高精度、高效率、操作灵活、使用方便等特点。
采用液晶显示及菜单设置，使检定方便快捷，操作方便。
仪器紧跟国家计量检定规程，并根据国家规程改动免费及时升级。
本检定仪检定符合国家计量检定规程：JJG34-2008 （指示表），JJG35-2006 （杠杆表），JJF1102-2003 （内径表）和JJG379-2009（大量程百分表）等。
2．2 基本构造该仪器主要由光栅位移传感器、电子测控箱及微型打印机三大部分组成。
①光栅位移传感器：由光栅尺和电路处理板组成。
光栅位移传感器在位移发生变化时，产生的莫尔条纹经电路放大、采样、A/D 转化为数字位移。
②电子测控箱：由微处理器和驱动装置组成，此系统把光栅传感器模块输出的信号接收后并人工控制位移的前进后退，并把标准位移等数据显示在LCD 液晶上。
大学物理实验：双光栅测量微弱振动位移量
双光栅测量微弱振动位移量精密测量在自动化控制的領域里一直扮演着重要的角色，其中光电测量因为有较佳的精密性与准确性，加上轻巧、无噪音等优点，在测量的应用上常被采用。
作为一种把机械位移信号转化为光电信号的手段，光栅式位移测量技术在长度与角度的数字化测量、运动比较测量、数控机床、应力分析等领域得到了广泛的应用。
多普勒频移物理特性的应用也非常广泛，如医学上的超声诊断仪、测量海水各层深度的海流速度和方向、卫星导航定位系统、音乐中乐器的调音等。
双光栅微弱振动测量仪在力学实验项目中用作音叉振动分析、微振幅(位移)、测量和光拍研究等。
【实验目的】1. 了解利用光的多普勒频移形成光拍的原理并用于测量光拍拍频；2. 学会使用精确测量微弱振动位移的一种方法；3. 应用双光栅微弱振动测量仪测量音叉振动的微振幅。
【实验原理】1． 位移光栅的多普勒频移多普勒效应是指光源、接受器、传播介质或中间反射器之间的相对运动所引起的接收器接收到的光波频率与光源频率发生的变化，由此产生的频率变化称为多普勒频移。
由于介质对光传播时有不同的相位延迟作用，对于两束相同的单色光，若初始时刻相位相同，经过相同的几何路径，但在不同折射率的介质中传播，出射时两光的位相则不相同。
对于位相光栅，当激光平面波垂直入射时，由于位相光栅上不同的光密和光疏媒质部分对光波的位相延迟作用，使入射的平面波变成出射时的摺曲波阵面，见图1。
激光平面波垂直入射到光栅，由于光栅上每缝自身的衍射作用和各缝之间的干涉，通过光栅后光的强度出现周期性的变化。
在远场，我们可以用大家熟知的光栅衍射方程即(1)式来表示主极大位置：λθk d ±=sin ⋅⋅⋅=,2,1,0k （1）式中 ，整数k 为主极大级数，d 为光栅常数，θ为衍射角，λ为光波波长。
如果光栅在y 方向以速度v 移动，则从光栅出射的光的波阵面也以速度v 在y 方向移动。
因此在不同时刻，对应于同一级的衍射光线，它从光栅出射时，在y 方向也有一个vt 的位移量，见图2。
实验23双光栅测量微弱振动位移量
实验23双光栅测量微弱振动位移量随着光电子学和激光技术的不断发展，新的课题、新的实验技术不断涌现。
精密测量在自动化控制的领域里一直扮演着重要的角色，其中光电测量因为有较好的精密性与准确性，加上轻巧、无噪音等优点，在测量的应用上常被采用。
作为一种把机械位移信号转化为光电信号的手段，光柵式位移测量技术在长度与角度的数字化测量、运动比较测量、数控机床、应力分析等领域得到了广泛的应用。
多普勒频移物理特性的应用也非常广泛，如医学上的超声波诊断仪，测量不同深度的海水层的流速和方向，卫星导航定位系统，音乐中乐器的调音等。
本实验将光栅衍射原理、多普勒频移原理以及“光拍”测量技术等多学科结合在一起，对移动光栅微弱振动进行测量。
【实验目的】1 •熟悉一种利用光的多普勒频移形成光拍的原理，测量光拍拍频；2•应用双光栅微弱振动测量仪测量音叉振动的微振幅；3 .了解精确测量微弱振动位移的一种方法。
【预备问题】1 •什么是多普勒效应？什么是拍频？如何获得光拍频波？2 .本实验如何测量振动位移？3 •如何求出音叉振动振幅的大小？【实验仪器】双光栅微弱振动测量仪，示波器。
【实验原理】1 •相位光栅的多普勒频移在电磁波的传播过程中，由于光源和接收器之间存在相对运动而使接收器接收到的光的频率不同于光源发出的光的频率，这种现象称为多普勒效应，由此产生的频率变化称为多普勒频移。
理想的单色光在不同介质中的传播速度是不同的，在折射率为n的介质中，光传播的速度是真空中光速的1/门。
对于两束相同的单色光，如果初始时刻相位相同，其中一束光在真空中经过几何路程L ,另一束光在折射率为n的介质中经过几何路程为L = L/n ,则经过之后两束光的相位仍然相同；如果初始时刻相位相同，经过相同几何路程而不同折射率的介质，出相位光栅出射摺曲波阵面射时两光的相位则不相同。
图23-1出射摺曲波阵面2对于相位光栅而言，当激光平面波垂直入射到相位光栅时，质对光波的相位延迟作用不同， 使入射的平面波在出射时产生了一定的相位差， 平面波 阵面变成了摺曲波阵面，如图23-1所示。
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一、系统工作原理1.1光栅位移传感器的原理光栅位移传感器通过主光栅（即标尺光栅）与位移部件固定连接，随着主光栅和副光栅（即指示光栅）进行相对位移，栅线间夹角为θ，则光栅组透光部分呈菱形，综合效果是一组等间距亮带，即形成了莫尔条纹。
光栅位移传感器位移时莫尔条纹也移动，经过光电器件转换使黑白相间的条纹转换成正弦波变化的电信号。
（a）长光栅结构（b）莫尔条纹的形成图1 莫尔条纹的原理电信号再经过放大器放大、整形电路整形，细分、辨向等电路，最终送到单片机对移动的莫尔条纹进行计数，运算后送到LCD屏显示。
1.2系统整体设计框图系统整体框图如图2所示：图2 系统整体框图光栅尺移动产生莫尔条纹，光栅传感器检测后产生近似正弦波的电信号。
该电信号经过放大、整形电路将正弦信号变成方波，再经四细分、辨向电路实现模拟信号到数字信号的转变，省去了模-数转换的部分使电路简单，编程容易。
细四倍频细分辨向单片机计数运算放大整形电路光栅传感器位移信号LCD屏显示分信号输入到单片机T0口进行计数，通过程序运算，再由LCD屏显示出运算结果。
二、系统硬件设计2.1放大电路设计采用同向比例放大电路，如图3：图3 同向比例放大电路同相比例放大电路结构简单，比较常用，放大倍数易于调整。
采用LM324系列运算放大器（引脚图如图4），是价格便宜的差动输入功能的四运算放大器。
可工作在单电源下，电压范围是3.0V-32V。
LM324的特点：1.短跑保护输出2.真差动输入级3.可单电源工作：3V-32V4.低偏置电流：最大100nA（LM324A）5.每封装含四个运算放大器。
6.具有内部补偿的功能。
7.共模范围扩展到负电源8.行业标准的引脚排列图4 LM324引脚图9.输入端具有静电保护功能2.2整形电路设计图5可以把幅值为0.7v～15v的正弦波转换为方波。
NE5532为一个滞回比较器，把正弦波转化为有正负值的方波，再接一级LM311，可以使方波只有5v和0v电压值。
NE5532A是一种双运放高性能低噪声运算放大器。
相比较大多数标准运算放大器，如1458，它显示出更好的噪声性能，提高输出驱动能力和相当高的小信号和电源带宽。
这使该器件特别适合应用在高品质和专业音响设备，仪器控制电路和电话通道放大器。
LM311的电压比较器设计运行在更宽的电源电压：从标准的±15V运算放大器到单5V电源用于逻辑集成电路。
其输出兼容RTL,DTL和TTL以MOS电路。
此外，他们可以驱动继电器，开关电压高达50V，电流高达50mA。
图5 整形电路2.3细分辨向电路的设计四细分辨向电路如下，图6：图 6 四细分辨向电路为了提高系统分辨率，需要对莫尔条纹进行细分，为记录光栅上移过的条纹数目和判断光栅的移动率等，光电转换器件采用4极硅光电池来接收莫尔条纹信号。
调整莫尔条纹的宽度B，使它正好与2个硅光电池的宽度相同。
则可直接获得在相位上依次相差90°的2路信号，进行4倍细分。
位移除了有大小的属性外，还具有方向的属性。
为了辨别标尺光栅位移的方向，本设计采用的是2个硅光电池来接收莫尔条纹信号，则输出的2路信号在相位上相差90°，W－光栅的栅距，x－标尺光栅位移量。
2个硅光电池输出的2路信号：Ua＝U0＋UmSIN(xW︒360)Ub＝U0＋UmSIN(xW︒360＋90°) ＝U＋UmCOS(xW︒360)位移为矢量，有方向和大小，判向电路输出的加法和减法计数脉冲表示位移的方向和大小。
2.4单片机及其附属电路系统中的单片机采用AT89C52系列，AT89C52是一个低电压，高性能CMOS 8位单片机，片内含8k bytes的可反复擦写的Flash只读程序存储器和256 bytes的随机存取数据存储器（RAM），器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器和Flash存储单元，功能强大的AT89C52单片机可为您提供许多较复杂系统控制应用场合。
AT89C52有40个引脚（引脚图如图7），32个外部双向输入/输出（I/O）端口，同时内含2个外中断口，3个16位可编程定时计数器,2个全双工串行通信口，2 个读写口线，AT89C52可以按照常规方法进行编程，也可以在线编程。
其将通用的微处理器和Flash存储器结合在一起，特别是可反复擦写的Flash 存储器可有效地降低开发成本。
图7 AT89C52引脚图AT89C52有PDIP、PQFP/TQFP及PLCC等三种封装形式，以适应不同产品的需求。
主要功能特性：·兼容MCS51指令系统·8k可反复擦写(>1000次）Flash ROM·32个双向I/O口·256x8bit内部RAM·3个16位可编程定时/计数器中断·时钟频率0-24MHz·2个串行中断·可编程UART串行通道·2个外部中断源·共6个中断源·2个读写中断口线·3级加密位·低功耗空闲和掉电模式·软件设置睡眠和唤醒功能单片机的连接图如图8：图8 单片机连线图AT89C52的复位电路和晶振电路在图8的左上角，晶振为12MHz。
图中P2口连接LCD液晶显示屏，作为屏幕的数据接口（其他有关LCD屏的连接在下一节中介绍），P3^4接四细分后的脉冲输出，作为单片机的脉冲信号输入端进行计数。
2.5 LCD液晶显示屏的设计液晶显示器简称LCD（Liquid Crystal Diodes）是利用液晶经过处理后能够改变光线传输方向的特性，达到显示字符或者图形的目的。
其特点是体积小、重量轻、功耗极低、显示内容丰富等特点，在单片机应用系统中有着日益广泛的应用。
2.5.1 LCD显示模块LCDM在实际应用中，用户很少直接设计LCD显示器驱动接口，一般是直接使用专用的LCD显示驱动器和LCD显示模块LCDM 。
LCDM是把LCD显示屏、背景光源、线路板和驱动集成电路等部件构造成一个整体，作为一个独立部件使用。
其特点是功能较强、易于控制、接口简单，在单片机系统中应用较多。
其内部结构如下页图所示。
LCDM一般带有内部显示RAM和字符发生器，只要输入ASCII码就可以进行显示。
实物图见图9。
图9 LCD模块外观图10 液晶显示器基本结构液晶屏其结构如图10，液晶显示器LCD是一种极低功耗显示器，其应用特别广泛。
目前常用的LCD是根据液晶的扭曲-向列效应原理制成的。
这是一种电场效应，夹在两块导电玻璃电极之间的液晶经过一定处理后，其内部的分子呈90°的扭曲，这种液晶具有旋光特性。
当线形偏振光通过液晶层时，偏振面回旋转90°。
当给玻璃电极加上电压后，在电场的作用下液晶的扭曲结构消失，其旋光作用也随之消失，偏振光便可以直接通过。
当去掉电场后液晶分子又恢复其扭曲结构。
把这样的液晶放在两个偏振之间，改变偏振片的相对位置就可得到黑底白字或白底黑字的显示形式。
LCD的响应时间为毫秒级，域值电压为3～20V，功耗为5～100mW/cm2.2.5.2设计中LCD液晶屏的连线基于LCD显示块低功耗、短响应时间以及适应低频工作的特点，设计者选用LCD显示器完成显示部分的功能,并且使用静态驱动。
所选的LCD型号为1601。
1601是一款最常用也是最便宜的液晶显示屏。
1601的意思是每行显示16个字符，一共可以显示一行。
1601可显示内部字符，也可以显示自定义字符。
1601液晶的引脚图如图11所示。
图11 LCD1601液晶屏引脚图接口说明如下：①液晶1，2端为电源；15、16为背光电源；在15脚串接一个10欧姆电阻用于限流。
②液晶3端为液晶对比度调节端，通过一个10K欧姆电位器接地来调节液晶显示对比度。
③液晶4端为向液晶控制器写数据/写命令选择端，接单片机的P3.0口。
④液晶5端为读/写选择端，因为我们不从液晶读取任何数据，只向其写入命令和显示数据，因此此端始终选择写状态，我们直接将它接地。
⑤液晶6端为使能信号，是操作时必需的信号，接单片机的P3.2口⑥液晶7－14端为八位数据口，接单片机的P2口。
三、系统软件设计把计数脉冲接到单片机的片内计数器T0端即可，相对外部计数芯片来说，使用软件方法电路相对要简单的多。
下图为程序流程图：图12 系统程序流程图四、系统仿真电路图用protues软件画出电路图，整体电路图如图13：图13 系统整体电路图总结两周的测控系统原理与设计课程设计终于顺利完成了，其中包含着快乐，也有辛酸。
我们选的设计题目是“光栅位移测量仪的设计”，大家都觉得这个题目是比较简单的。
其实不然，做了之后，发现设计电路虽然简单，但我们认为它真正困难的地方是程序设计，不过在我们同心努力下最终完成了。
我们刚选该题目时，真的是一头雾水，硬件电路不知如何下手，更何谈解决程序那块，因为我们所学的都是单片机方面的理论知识，应用到实践中去还比较少。
不过，我们俩人也没偷下懒，迅速分工去查阅和收集资料。
我们去了图书馆借一些参考书，上网找一些相关资料，并且请教指导老师。
通过不断努力，终于把设计的思路和模型定了下来，并最终完成了设计。
本文对单片机用于位移测量的理论、原理进行了系统的分析、比较，并对每种测量方法定性、定量的予以阐述，设计了显示接口电路和应用程序。
以下从三个方面进行总结:硬件电路本系统采用89C52单片机，充分利用单片机内部自带的16位定时计数器进行设计，较完全的开发了单片机自身的功能，接口利用了89C52的I/O口具有较大的电流驱动能力的特点，直接由单片机驱动，简化了硬件电路。
有一定的实用价值和较高的性价比。
测量方法在测量原理上采用了利用单片机内部计数器实现可逆计数的测量方法，保证了在位移测量中获得较高的精度。
应用范围广泛，可通过扩展进行二次开发。
程序调试本系统进行了全面的程序设计，显示程序、中断服务程序和初始化程序，并对这些程序在Keil U4软件上进行编译和调试，并且与Proteus进行了联机仿真，取得了较好的仿真效果。
Keil的编译HEX文件还可通过编程器写入芯片中。
这次的设计基本达到了设计的要求.参考文献1．王福瑞等．《单片微机测控系统设计大全》．北京航空航天大学出版社，19992．《现代测控技术与系统》韩九强清华大学出版社 2007.93．《智能仪器》程德福，林君主编机械工业出版社 2005年2月4．《测控仪器设计》浦昭邦，王宝光主编机械工业出版社 20015．基于AT89C51单片机的数字电压表的设计，黄亮，电子制作，2006．10 ，25-276．《误差理论与数据处理》，费业泰. 机械工业出版社，20107. Keil C51帮助文档附录一元器件清单附录二程序代码#include<reg52.h>#include<intrins.h>#include<math.h>#define uint unsigned int#define uchar unsigned char#define RS_CLR RS=0#define RS_SET RS=1#define RW_CLR RW=0#define RW_SET RW=1#define EN_CLR EN=0#define EN_SET EN=1#define DataPort P2sbit RS = P3^0; //定义端口（显示屏）sbit RW = P3^1;sbit EN = P3^2;void LCD_Init(void);void inti(){ LCD_Init() ;TMOD=0x05 ;//*T0为16位计数方式*/TH0=F0 ;TL0=60 ;//*预置初值*/TR0=1;}// 单片机计算脉冲数显示uint num;//计数变量声明/*延时子程序********************/void delay(uint xms){uint j;for(;xms>0;xms--)for(j=110;j>0;j--);}void DelayUs2x(unsigned char t){while(--t);}void DelayMs(unsigned char t){while(t--){//大致延时1mSDelayUs2x(245);DelayUs2x(245);}}bit LCD_Check_Busy(void){DataPort= 0xFF;RS_CLR;RW_SET;EN_CLR;_nop_();EN_SET;return (bit)(DataPort & 0x80);}/*------------------------------------------------写入命令函数------------------------------------------------*/ void LCD_Write_Com(unsigned char com){// while(LCD_Check_Busy()); //忙则等待DelayMs(5);RS_CLR;RW_CLR;EN_SET;DataPort= com;_nop_();EN_CLR;}/*------------写入数据函数-----------------------------void LCD_Write_Data(unsigned char Data){//while(LCD_Check_Busy()); //忙则等待DelayMs(5);RS_SET;RW_CLR;EN_SET;DataPort= Data;_nop_();EN_CLR;}/*----------------清屏函数----------------------*/void LCD_Clear(void){LCD_Write_Com(0x01);DelayMs(5);}/*---------------写入字符函数---------------------*/void LCD_Write_Char(unsigned char x,unsigned char y,unsigned char Data){if (y == 0){LCD_Write_Com(0x80 + x);}else{LCD_Write_Com(0xC0 + x);}LCD_Write_Data( Data);}/*--------------初始化函数---------------------*/ void LCD_Init(void){LCD_Write_Com(0x38); /*显示模式设置*/DelayMs(5);LCD_Write_Com(0x38);DelayMs(5);LCD_Write_Com(0x38);DelayMs(5);LCD_Write_Com(0x38);LCD_Write_Com(0x08); /*显示关闭*/LCD_Write_Com(0x01); /*显示清屏*/LCD_Write_Com(0x06); /*显示光标移动设置*/ DelayMs(5);LCD_Write_Com(0x0C); /*显示开及光标设置*/ }/*主程序**********************************/void main(){inti();while(1){float num1,num2,num;Data=TH0*255+TL0;//读计数器数据if(Data==4000){TH0=F0;TL0=60;TR0=0;} //计满清零 num1=Data/4*0.05;num2=0.05/4*(Data%4);num=num1+num2;LCD_Write_Char(x,y,num);} }。