專利名稱：多通道光柵虛擬數(shù)顯系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光柵位移傳感器的結(jié)果數(shù)顯及虛擬儀器領(lǐng)域，具體涉及一種方便實用的多通道光柵虛擬數(shù)顯系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
光柵數(shù)顯是光柵測量系統(tǒng)的重要組成之一。在光柵測量系統(tǒng)中，光柵數(shù)顯用來對光柵尺的測得結(jié)果進(jìn)行顯示。光柵數(shù)顯是否方便實用、功能合理，直接影響到測量的使用。
然而傳統(tǒng)的光柵數(shù)顯存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、集成度低、功能單一、無法升級擴(kuò)展、不易與其他設(shè)備接口、不易控制和記錄數(shù)據(jù)、柔性差等問題。當(dāng)今，以計算機(jī)為核心的加工系統(tǒng)、測量系統(tǒng)已漸漸成為主流。通過測量傳感器與計算機(jī)的接口，可以利用計算機(jī)開發(fā)出功能強(qiáng)大的應(yīng)用軟件，大幅提高測量的效率和加工的自動化程度。因此尋求一種結(jié)構(gòu)簡單、集成度高、易于接口和擴(kuò)展升級的虛擬光柵數(shù)顯是光柵數(shù)顯系統(tǒng)急于解決的問題。
隨著虛擬儀器技術(shù)的發(fā)展，人們開始將注意力轉(zhuǎn)向基于虛擬儀器技術(shù)的儀器設(shè)計。虛擬儀器能很好的升級擴(kuò)展、與其他程序接口，同時結(jié)構(gòu)簡單、集成度高。但利用虛擬儀器技術(shù)實現(xiàn)多通道光柵虛擬數(shù)字顯示，目前還沒有比較好的設(shè)計。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種實時準(zhǔn)確、方便靈活、易與其他設(shè)備接口的多通道光柵虛擬數(shù)顯系統(tǒng)，利用計算機(jī)的可視化界面實現(xiàn)光柵位移傳感器測量結(jié)果的虛擬顯示。
本發(fā)明是這樣實現(xiàn)的多通道光柵虛擬數(shù)顯系統(tǒng)，主要包括固件程序、驅(qū)動程序和虛擬數(shù)顯應(yīng)用程序。固件程序燒錄在接口芯片上，根據(jù)通訊協(xié)議把需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)經(jīng)硬件接口以數(shù)據(jù)串的形式發(fā)送至主機(jī)。接口芯片上電開始工作，當(dāng)接收到主機(jī)的數(shù)據(jù)請求后，開始讀數(shù)；數(shù)據(jù)讀入完畢，進(jìn)行數(shù)據(jù)打包，通過硬件接口向主機(jī)發(fā)送；然后等待主機(jī)的下一次數(shù)據(jù)請求。驅(qū)動程序位于主機(jī)操作系統(tǒng)的底層，負(fù)責(zé)和硬件的通訊，接收固件程序傳來的數(shù)據(jù)。虛擬數(shù)顯應(yīng)用程序調(diào)用驅(qū)動程序獲得數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、顯示、記錄、存儲、輸出，并負(fù)責(zé)提供用戶交互界面以及調(diào)用接口函數(shù)。
虛擬數(shù)顯應(yīng)用程序是整個系統(tǒng)最重要的部分。主要包括初始化模塊、讀數(shù)模塊、參數(shù)設(shè)定模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、數(shù)據(jù)記錄模塊、顯示模塊和調(diào)用接口模塊。數(shù)據(jù)處理模塊從驅(qū)動程序中獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理完的結(jié)果經(jīng)數(shù)據(jù)記錄模塊送顯示模塊顯示。參數(shù)設(shè)定模塊包括數(shù)據(jù)記錄設(shè)置模塊、數(shù)據(jù)格式設(shè)置模塊、置數(shù)模塊和清零模塊；用戶在程序界面上點擊相應(yīng)的按鈕進(jìn)入上述相應(yīng)的設(shè)置模塊中，在彈出的相應(yīng)對話框中進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，點擊確定后，用戶設(shè)置的參數(shù)被保存在相應(yīng)模塊的參數(shù)存儲器中；置數(shù)設(shè)置模塊在保存設(shè)置的同時還進(jìn)入清零模塊，調(diào)用驅(qū)動程序與外部接口芯片通訊，對硬件清零；調(diào)用接口模塊，為外部應(yīng)用程序調(diào)用本應(yīng)用程序中的數(shù)據(jù)和函數(shù)提供了程序接口。
可見，虛擬數(shù)顯應(yīng)用程序的作用是對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并將結(jié)果在程序界面上顯示出來。顯示的值即為當(dāng)前傳感器測得的結(jié)果，并隨傳感器的運動情況實時變化，直觀、準(zhǔn)確。用戶通過交互界面可以改變數(shù)據(jù)的顯示格式和單位，并可設(shè)定記錄規(guī)則進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。記錄完成的數(shù)據(jù)可以以文件的方式保存，也可以通過調(diào)用接口函數(shù)被其他應(yīng)用程序調(diào)用。通過對調(diào)用接口函數(shù)的調(diào)用，外部程序能根據(jù)虛擬數(shù)顯提供的數(shù)據(jù)畫圖，從而實現(xiàn)結(jié)果的圖形化顯示。在虛擬數(shù)顯的置數(shù)單元和清零單元中，用戶可以對各通道的結(jié)果進(jìn)行清零和置數(shù)。
虛擬數(shù)顯應(yīng)用程序本身在Windows視窗環(huán)境下可以獨立運行，也可在Windows視窗環(huán)境下供其他程序方便的調(diào)用和嵌套，能與其他程序很好的接口。通過測量軟件對本系統(tǒng)中應(yīng)用程序調(diào)用接口函數(shù)的調(diào)用，可以直接獲得測量的數(shù)據(jù)，并根據(jù)獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和控制，構(gòu)成一套測控系統(tǒng)。當(dāng)然本系統(tǒng)也可以僅僅作為一種數(shù)據(jù)顯示來調(diào)用，點擊進(jìn)入本程序，記錄數(shù)據(jù)完畢自動退出。
本系統(tǒng)通過設(shè)置參數(shù)，可同時適合于長光柵和圓光柵測量結(jié)果的顯示。由于長光柵和圓光柵在計數(shù)上有所區(qū)別，當(dāng)用戶選擇某一通道為圓光柵計數(shù)時，該通道計數(shù)值滿360度時程序自動對其相應(yīng)的計數(shù)器進(jìn)行一次清零。
本發(fā)明的優(yōu)點1、本多通道光柵虛擬數(shù)顯系統(tǒng)使用靈活、方便接口。虛擬數(shù)顯應(yīng)用程序為外部程序提供了調(diào)用接口函數(shù)，因此既可作為獨立的光柵位移傳感器虛擬數(shù)顯，也可以被其他測量系統(tǒng)和加工系統(tǒng)調(diào)用，從而提高測量的自動化程度，實現(xiàn)測量加工的一體化。
2、本多通道光柵虛擬數(shù)顯系統(tǒng)能夠同時處理、顯示多通道的測量結(jié)果，有較高的集成度。
3、本多通道光柵虛擬數(shù)顯系統(tǒng)基于軟件架構(gòu)，柔性較高?？梢酝ㄟ^修改程序，改變界面外觀、增加功能、升級擴(kuò)展，因此具有普遍性。同時也可廣泛應(yīng)用于各種不同傳感器測量系統(tǒng)的虛擬數(shù)字顯示。
4、本多通道光柵虛擬數(shù)顯系統(tǒng)將光柵位移傳感器的前端數(shù)據(jù)處理的一部分功能在軟件中實現(xiàn)，軟硬件結(jié)合。充分利用計算機(jī)的可視化資源，降低了系統(tǒng)成本，實現(xiàn)了友好的用戶界面，提供人機(jī)交互，功能人性化。
5、本多通道光柵虛擬數(shù)顯系統(tǒng)中，可以采用任意一通道作為中斷，進(jìn)入數(shù)據(jù)的記錄，因此可以實現(xiàn)各種復(fù)雜條件的數(shù)據(jù)記錄。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框2是本發(fā)明中虛擬數(shù)顯應(yīng)用程序主程序的流程3是本發(fā)明的虛擬數(shù)顯應(yīng)用程序界面效果4是本發(fā)明中固件程序的流程圖具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的原理作進(jìn)一步說明參照附圖1，為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)框圖。圖中1為外部接口芯片，2為硬件接口，3為驅(qū)動程序，5為虛擬數(shù)顯應(yīng)用程序，其中4為調(diào)用接口模塊，6為數(shù)據(jù)記錄模塊，7為顯示模塊，8為數(shù)據(jù)處理模塊，9為設(shè)置模塊。在外部接口芯片1中，固件程序接收到主機(jī)的數(shù)據(jù)請求，開始讀入光柵傳感器的測量數(shù)據(jù)；一組數(shù)據(jù)讀入完畢，進(jìn)行數(shù)據(jù)打包，通過硬件接口2發(fā)送至主機(jī)，等待主機(jī)的下一次數(shù)據(jù)請求。主機(jī)端由驅(qū)動程序3接收到固件程序發(fā)來的打包的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理模塊8從驅(qū)動程序3中獲得數(shù)據(jù)包進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，處理完的結(jié)果經(jīng)數(shù)據(jù)記錄模塊6送顯示模塊7顯示。調(diào)用接口模塊4為外部應(yīng)用程序調(diào)用本應(yīng)用程序中的數(shù)據(jù)和函數(shù)提供了接口程序。
參照附圖2，為本發(fā)明的虛擬數(shù)顯應(yīng)用程序主程序的流程圖。圖中10為數(shù)據(jù)記錄設(shè)置模塊，11為數(shù)據(jù)格式設(shè)置模塊，12為置數(shù)模塊，13為初始化模塊，14為讀數(shù)模塊，15為清零模塊，8為數(shù)據(jù)處理模塊，6為數(shù)據(jù)記錄模塊，7為顯示模塊，16為退出模塊。程序運行的過程是這樣的第一步，在初始化模塊13中，查詢硬件是否正確連接，對各存儲器賦初值，初始化界面。如果硬件沒有正常連接，程序彈出錯誤警告，否則程序向下運行。第二步，在讀數(shù)模塊14中，向驅(qū)動程序發(fā)出數(shù)據(jù)請求，獲得硬件輸入的數(shù)據(jù)。第三步，在數(shù)據(jù)處理模塊8中，根據(jù)硬件通訊的協(xié)議規(guī)定，從獲得的數(shù)據(jù)串中分離得到各通道光柵傳感器的測量結(jié)果。然后，讀格式參數(shù)存儲器和置數(shù)參數(shù)存儲器中的值。根據(jù)格式參數(shù)存儲器中的值對測量結(jié)果進(jìn)行單位轉(zhuǎn)換，根據(jù)置數(shù)參數(shù)存儲器中的值對測量結(jié)果進(jìn)行加減。第四步，在記錄數(shù)據(jù)模塊6中，讀記錄參數(shù)存儲器中的值。判斷當(dāng)前數(shù)據(jù)是否需要記錄，當(dāng)滿足記錄條件時，復(fù)制當(dāng)前結(jié)果保存在數(shù)據(jù)記錄存儲器中。這一步實質(zhì)上是判讀某一通道或者某幾個通道的值，當(dāng)有適合條件的值時，即發(fā)生中斷保存所有各通道當(dāng)前的數(shù)據(jù)。第五步，測量結(jié)果被送至顯示模塊7，在程序界面上以數(shù)字或圖表的形式顯示出來。最后，判斷是否停止數(shù)顯，如果不停止則進(jìn)入下一個循環(huán)。用戶在程序界面上點擊相應(yīng)的按鈕相應(yīng)進(jìn)入數(shù)據(jù)記錄設(shè)置模塊10、數(shù)據(jù)格式設(shè)置模塊11、置數(shù)設(shè)置模塊12和清零模塊15中。在彈出的相應(yīng)對話框中進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，確定后設(shè)置的值被保存在相應(yīng)的參數(shù)存儲器中。置數(shù)設(shè)置模塊12在保存設(shè)置的同時還進(jìn)入清零模塊15，調(diào)用驅(qū)動程序3與外部接口芯片1通訊，對硬件清零。調(diào)用接口模塊4即調(diào)用接口函數(shù)，主要是開啟主程序和讀取各存儲器中的數(shù)據(jù)。
參照附圖3，為本發(fā)明的應(yīng)用程序界面效果圖，以三通道的虛擬數(shù)顯為例。圖中17為虛擬數(shù)顯應(yīng)用程序的工作界面，18為通道一測得值的數(shù)顯，19為通道一的置數(shù)，20為通道二的置數(shù)，21為通道三的置數(shù)，22為通道一的清零，23為通道二的清零，24為通道三清零，25為顯示格式設(shè)置，26為數(shù)據(jù)記錄設(shè)置，27為通道三測得值的數(shù)顯，28為通道二測得值的數(shù)顯。用戶通過點擊19、20、21，在彈出的對話框中給相應(yīng)的通道置數(shù)，點擊22、23、24為各通道清零。點擊顯示設(shè)置25在彈出的對話框中更改各通道的顯示單位，點擊數(shù)據(jù)記錄設(shè)置26進(jìn)入數(shù)據(jù)記錄狀態(tài)，通過在彈出的對話框中設(shè)定記錄的條件參數(shù)，啟動自動計數(shù)并存儲記錄結(jié)果。
參照附圖4，為本發(fā)明中固件程序的流程圖。圖中29為初始化模塊，30為請求接收模塊，31為請求響應(yīng)模塊。接口芯片1上電后，固件程序進(jìn)入初始化模塊29，初始化后進(jìn)入請求接收模塊30，程序開始循環(huán)。當(dāng)檢測到有主機(jī)的數(shù)據(jù)請求到達(dá)，程序跳轉(zhuǎn)至請求響應(yīng)模塊31，根據(jù)主機(jī)不同的請求類型進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，響應(yīng)結(jié)束后繼續(xù)在請求接收模塊30中的循環(huán)。
權(quán)利要求
1.多通道光柵虛擬數(shù)顯系統(tǒng)，其特征在于系統(tǒng)主要由固件程序、驅(qū)動程序和虛擬數(shù)顯應(yīng)用程序三部分構(gòu)成；固件程序燒錄在外部接口芯片上，根據(jù)通訊協(xié)議把多通道光柵傳感器的測量結(jié)果數(shù)據(jù)經(jīng)硬件接口以數(shù)據(jù)串的形式發(fā)送至主機(jī)；驅(qū)動程序位于主機(jī)操作系統(tǒng)的底層，負(fù)責(zé)和硬件的通訊，接收固件程序傳來的數(shù)據(jù)；虛擬數(shù)顯應(yīng)用程序調(diào)用驅(qū)動程序獲得數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、顯示、記錄、存儲、輸出，并負(fù)責(zé)提供用戶交互界面以及程序接口函數(shù)；虛擬數(shù)顯應(yīng)用程序包括初始化模塊(13)、讀數(shù)模塊(14)、參數(shù)設(shè)定模塊(9)、數(shù)據(jù)處理模塊(8)、數(shù)據(jù)記錄模塊(6)、顯示模塊(7)、和調(diào)用接口模塊(4)；數(shù)據(jù)處理模塊(8)從驅(qū)動程序(3)中獲得數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，處理完的結(jié)果經(jīng)數(shù)據(jù)記錄模塊(6)送顯示模塊(7)顯示；參數(shù)設(shè)定模塊(9)包括數(shù)據(jù)記錄設(shè)置模塊(10)、數(shù)據(jù)格式設(shè)置模塊(11)、置數(shù)模塊(12)和清零模塊(15)，用戶在程序界面上點擊相應(yīng)的按鈕進(jìn)入上述相應(yīng)的設(shè)置模塊中，在彈出的相應(yīng)對話框中進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，確定后設(shè)置的值被保存在相應(yīng)模塊的參數(shù)存儲器中；置數(shù)設(shè)置模塊(12)在保存設(shè)置的同時還進(jìn)入清零模塊(15)，調(diào)用驅(qū)動程序(3)與外部接口芯片(1)通訊，對硬件清零。調(diào)用接口模塊(4)為外部應(yīng)用程序調(diào)用本應(yīng)用程序中的數(shù)據(jù)和函數(shù)提供了接口程序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多通道光柵虛擬數(shù)顯系統(tǒng)，其特征在于數(shù)據(jù)記錄模塊(6)可以使用任意通道的數(shù)據(jù)作為中斷，記錄數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多通道光柵虛擬數(shù)顯系統(tǒng)，其特征在于本系統(tǒng)通過設(shè)置參數(shù)，同時適合于長光柵和圓光柵測量結(jié)果的顯示。
全文摘要
本發(fā)明是一種多通道光柵虛擬數(shù)顯系統(tǒng)，該系統(tǒng)基于計算機(jī)實現(xiàn)對光柵位移傳感器輸出數(shù)據(jù)的處理和測量結(jié)果的顯示，多路光柵位移傳感器的信號通過數(shù)據(jù)采集卡送入計算機(jī)，由虛擬數(shù)顯應(yīng)用程序獲得數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、結(jié)果存儲和顯示輸出。同時還包含有為外部程序提供的函數(shù)接口，可供外部程序調(diào)用構(gòu)成測控系統(tǒng)。本系統(tǒng)基于虛擬儀器技術(shù)，使用方便靈活、易于接口，并能夠同時處理顯示多路的測量結(jié)果，有較高的集成度。通過本虛擬數(shù)顯系統(tǒng)，結(jié)合相應(yīng)的光柵位移傳感器或者編碼器，以及數(shù)據(jù)采集的硬件電路，即構(gòu)成一套用于位移量測量的虛擬儀器，在光柵、磁柵測量等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。
文檔編號G06F13/10GK1614550SQ200410040859
公開日2005年5月11日 申請日期2004年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年10月15日
發(fā)明者王代華, 袁剛 申請人:重慶大學(xué)