光信號同步的間接測量方法和結構時間

主機部分

第一階段，主機光發(fā)射器發(fā)出同步光信號，啟動各個測量部件同時進入測量狀態(tài)，此時，單片機的P3.4/T0引腳設置為輸出狀態(tài)，當工作時會產(chǎn)生調(diào)制信號，經(jīng)過反相器74LS04驅(qū)動光電發(fā)送器，按照程序的約定這個信號是表示“啟動”的光信號，即通過該光信號向每個測量部件傳送開始測量的同步信號。

第二階段，每個測量部件同時進入測量，測量完成后再由各個部件依次將測量數(shù)據(jù)傳送回主機。主機對P3.3/INT1引腳的脈沖進行測量和程序識別，經(jīng)過解碼確定測量部件所發(fā)出的信號，完成“取回數(shù)據(jù)”的工作。

測量部分

每個測量部件電路結構如圖1所示，其中以UA1(OP07)為主的部分是信號放大器，例如在以鉗形電流作為對電流信號的測量時，輸入的電信號一般比較小，必須經(jīng)過放大處理。而以UA2(LM331)為主的部分則是過零比較電路，主要用于將信號轉(zhuǎn)換為過零變化的方波，這個方波的上升沿表示交流信號的過零點。在圖1中還包含光電耦合器SA1(TIL117)，它一方面進行電路隔離，同時還將方波信號轉(zhuǎn)換為TTL電平以便在單片機的P3.2(INT0)上進行測量，這個引腳設置為輸入狀態(tài)，利用軟件很容易對方波信號的上升(或下降)沿進行測量。與現(xiàn)有電路比較，其測量部分簡化了很多，傳統(tǒng)電路是對兩個回路的交流信號進行處理—即將兩個信號的過零點在一個設備中進行直接比較以確定出相位差(Δtx)。而該電路不再基于對兩個信號之間直接進行比較，且測量方法也發(fā)生了很大的改變，它是采用一個公共的光脈沖作為測量同步信號。

測量完成后由測量部件單片機的P3.4/T0引腳輸出開關量信號，經(jīng)過反相器74LS04驅(qū)動光電發(fā)送器，然后通過光信號向主機傳送每個測量部件的測量數(shù)據(jù)。由于對每個測量部件都進行了編號，各個測量部件的工作程序會依據(jù)本身序號依次向主機發(fā)送數(shù)據(jù)。

工作時序

圖2描述了進行數(shù)據(jù)通信的時序關系，當光接收器輸出信號出現(xiàn)下降沿(即Ps=0)時，表示接收到主機的信號，上升沿到來時開始計時，而且以后的數(shù)據(jù)傳送也是以這個上升沿為參照標準。測量時間Txi +T0i 和Txj+T0j不大于40ms。對于第一個測量部件在同步信號啟動測量以后再延時TM1≥Txi +T0i就可以傳送數(shù)據(jù)了。為了可靠，本設計取TM1=50ms作為測量過程的延遲時間。設每次傳送數(shù)據(jù)的時間為TN，那么第二個測量部件傳送數(shù)據(jù)的延時就是第一個延遲時間加上TN，即：TM2= TM1+TN，后面的延時TM的計算依次類推。

主機會根據(jù)這個過程在其內(nèi)部存儲區(qū)依次保存各個部分的測量數(shù)據(jù)，以便后來的計算和顯示。

圖2 數(shù)據(jù)通信的時序關系

結語

這種間接測量的方法是在傳統(tǒng)的測量方法基礎上的一種改進，光信號作為一個參照量被引入到測量過程，依靠計算機的控制、存儲、運算和處理等功能，得到最終的參數(shù)數(shù)據(jù)。由于這種方法依靠光信號作為同步和數(shù)據(jù)傳輸，多個測量回路不再需要在電路上的直接連接，而是獨立進行，這對于解決實際問題來說非常有用。