一種基于Lab VIEW的TTL信號計算方法

摘要；針對目前硬件處理TTL信號的程序彼此之間通用性差的缺點。文章對LabVIEW程序和A/D轉換器的特點進行了分析，將通用性和靈活性強的LabVIEW程序和普遍應用的A/D轉換器相結合。提出一種在LabVIEW環境下利用A/D轉換器，分析處理光柵尺輸出的TTL信號的方法。文章分析了軟件的設計結構和原理，并展示了運行結果。結果表明程序具有即用性和通用性強的優點，可實現對TTL信號快速準確計數。

關鍵詞：Lab VIEW

A/D轉換器 光柵尺 TTL信號

中圖分類號：TH77B 文獻標識碼：A 文章編號：1074-098X(2012)01(c)-0014-01

通常利用可逆計數器或根據模塊編程采集TTL信號。在采集數據時，當設計者編好程序語言后，只能固定的用一種對應的硬件采集分析信號，擴展性和即用性差，而且分析TTL信號的快速和穩定性受控于所使用硬件本身的性能。如果由通用數字集成電路來完成，則所需芯片多，結構復雜，易出錯。通過DSP(digital signal processor)需要另外通過A/D轉換器才能處理信息。通過單片機或外圍芯片來完成，則實時性變差。大規模可編程邏輯器件(CPLD：復雜可編程邏輯器件；FPGA：現場可編程門陣列)，雖程序運行穩定可靠且實時性好，但編程復雜，而且需要設計者具備相應的開發能力，運用特定的硬件描述語言(Verilog和VIIDL)完成電路設計，程序復雜，擴展性差，穩定性差。無論以上所說的哪種硬件都需要設計者運用特定的編程語言實現功能，硬件彼此之間的通用性比較差。

本研究將目前廣泛應用的LabVIEW程序和A/D轉換器聯系在一起，設計出一種基于LabVIEW 8.6環境的分析計算TTL信號的程序。通過目前普遍應用的A/D轉換器，實現高速高精度的采集TTL信號。

1 檢測方案

將具備較高測最精度和較快測量速度的光柵尺輸出的信號，作為本方案的研究對象，束驗證方案的可行性。

光柵尺是一種脈沖輸出數字式傳感器。光柵尺主要分為模擬輸出式和正交方波輸出式兩種，其中以正交方波式輸出武光柵尺最為常見。模擬輸出式光柵尺的輸出信號為4路相差90°正余弦信號，正交方波輸出式光柵尺的輸出信號為2路相差90°正交方波信號。這些信號的空間位置周期為T。在此先以輸出信號為空間正交方波信號為例。

2 程序設計

2.1 采集程序設計

程序利用LabVIEW程序里的隊列函數，把A/B信號的采集程序，作為生產者，依次將采集到的數據放入隊列。把A/B信號的分析程序作為消費者，處理采集到的數據。A/B信號的分析程序與信號采集程序并行運行。程序可以對采集到的數據不斷進行分析，而又不影響采集卡采集信號。

2.2 采集程序設計

信號分析部分，先分析判斷是否有A的下降沿生成，通過移位寄存器，對A信號的電壓值進行比較，當發現A信號的前一個值大干3.4V，且后一個值小于1.7V時，即認為有下降沿產生。While循環判斷認為A有下降沿產生，退出while循環，進入順序循環的下一步，與此時B信號的狀態進行比較，當B燈亮時，即B信號為高電平時，可判斷出此時B信號在前，方波個數加1，否則A信號在前，方波個數減1。最后將方波個數乘以單步距離，得到總位移量。

程序是以幅值變化量作為判斷依據，所以同樣適用于有幅值變化的輸出為空間正余弦信號的光柵尺。

3 實際運行與測試結果

3.1 測試系統組成

測試系統由步進電機(白山電機BS57HB76-03)和絲桿以及光柵尺(諾信數字測控有限公司生產的KA-300)組成，實驗中，光柵尺的尺身與絲桿井聯在一起，尺頭固定不動。當電機帶動絲桿轉動時。光柵尺的尺身跟隨絲桿轉動。

3.2 效果驗證(圖1)

程序界面，簡潔清晰。點擊開始按鈕，程序開始運行，信號波形圖動態顯示輸出的光柵尺的信號。

程序同時利用USB-6218多功能采集卡的2個32位計數器/定時器進行檢驗。當光柵尺連續運行到62mm處時，通過程序計算的方波個數與計數器記取的方波個數相同，程序可行性得到驗證。

4 結語

本文提出一種即用性強的信號處理方法。程序具有良好的即用性和可移植性，穩定可靠，可通過擴展程序或與其他的測試系統相結合的方法滿足不同情況下對信號的采集和分析。