專利名稱：可編程計數(shù)器式角度數(shù)顯器的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及通信天線伺服控制器中的一種可編程計數(shù)器式角度數(shù)顯器，也適用于炮瞄雷達、機床改造角度數(shù)顯等測角的場合。
在中國專利號91209551·2專利中公布了一種微機控制移相器式軸角編碼裝置，它采用微型計算機直接裝入軸角編碼裝置中進行測量角度的控制，這樣既浪費資源，而且本身使用元器件集成度不夠高，使用元器件量大，相應的造成體積及成本增加，同時可靠性、設備壽命相應減低，因此該裝置應用多種場合測角度時，通用性受到限制。
本實用新型的目的在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)中不足之處而提供一種采用單片微機作可編程計數(shù)器式角度數(shù)顯器進行控制，而且本實用新型具有集成化程度高、線路簡單、結(jié)構(gòu)緊湊體積小，成本低廉，調(diào)試簡便、測角精度高，測角分辨率高等特點，不但可應用于通信天線伺服控制中作軸角測量，還能適用于炮瞄雷達，機床改造角度數(shù)顯等多種場合作角度測量裝置。
本實用新型的目的是以下述方式完成的它由移相器粗、精繞組1、2、粗、精鑒零器4、6、激鑒零器5、激磁放大器3、激磁選頻器7、計數(shù)控制器8、分頻器9、可編程計數(shù)器10、振蕩器11、單片微機12、顯示接口器13、顯示器14、直流電源29組成，其中振蕩器11－路輸出串接分頻器9、激磁選頻器7、激磁放大器3后分別與移相器粗繞組1、移相器精繞組2、激鑒零器5并接振蕩器11另一路輸出與可編程計數(shù)器10入端9、10連接，移相器粗繞組1輸出串接粗鑒零器4后與計數(shù)控制器8入端1連接，激鑒零器5輸出與計數(shù)控制器8入端2連接，移相器精繞組2輸出串接精鑒零器6后與計數(shù)控制器8入端3連接，計數(shù)控制器8入端4、出端5分別與單片微機12出端7、入端6連接，可編程計數(shù)器10數(shù)據(jù)線端3與單片微機12入端1連接，控制線端4與單片微機12入端2連接，單片微機12出端3、5分別與顯示接口器13入端2、顯示器14入端2連接，其數(shù)據(jù)線出端4與顯示接口器13入端1連接，顯示接口器13出端3與顯示器14入端1連接，直流電源29輸出＋V電壓與各級電源端連接。
本實用新型的目的還可以通過以下措施來達到本實用新型的計數(shù)控制器8由D觸發(fā)器15、17、與非門16、20－2、JK觸發(fā)器18、反相器19－1至19－5、與門電路21組成。其中激鑒零器5輸出與D觸發(fā)器15入端1、3、JK觸發(fā)器18入端2、5連接，粗鑒零器4輸出一路與D觸發(fā)器15入端2連接，另一路串接反相器19－1后與D觸發(fā)器17入端1連接，精鑒零器6一路與D觸發(fā)器15入端4連接、另一路串接反相器19－2后與D觸發(fā)器17入端3連接，D觸發(fā)器15出端6、7分別與與門電路21入端3、5連接，單片微機12出端7與與非門16入端1、2、6連接，與非門16的4端與10端連接、3端與8端連接、5端與9端連接后再與JK觸發(fā)器18入端1連接、10端與JK觸發(fā)器18入端3連接，JK觸發(fā)器18的6端與8端連接、4端與7端連接后再與與非門20－2一入端連接、9端與與非門20－2另入端連接，與非門20－2出端分別與D觸發(fā)器17入端2、4、與門電路21入端1、4連接，D觸發(fā)器17出端6、7與與非門20－1各入端連接，與非門20－1出端與與門電路21入端2、6連接、還串接反相器19－3至19－5后與單片微機12入端6連接，與門電路21出端7、8與可編程計數(shù)器10各入端連接，D觸發(fā)器15、17入端5、與非門16入端7、JK觸發(fā)器18入端10、與門電路21入端9均與直流電源29輸出＋V電壓連接。
本實用新型的可編程計數(shù)器10由計數(shù)器組成，顯示接口器13由觸發(fā)器組成，其中單片微機12出端9數(shù)據(jù)總線與顯示接口器13的觸發(fā)器入端1、可編程計數(shù)器10的計數(shù)器入端6連接、出端10寫信號線與顯示接口器13的觸發(fā)器入端2、可編程計數(shù)器10的計數(shù)器入端5連接，出端11讀信號線與可編程計數(shù)器10的計數(shù)器入端4連接、出端4、5選片信號線分別與顯示接口器13的觸發(fā)器入端3、可編程計數(shù)器10的計數(shù)器入端3連接、出端12、13地址線與可編程計數(shù)器10的計數(shù)器入端1、2連接，計數(shù)控制器8兩端分別與可編程計數(shù)器10的計數(shù)器入端7、8連接，振蕩器11出端與可編程計數(shù)器10計數(shù)器入端9、10連接，單片微機12出端1、2、3分別與顯示器14中的顯示塊22至26入端5連接，顯示接口器13的觸發(fā)器出端4至11分別與顯示器14中的顯示塊22至26中入端1至4連接，可編程計數(shù)器10計數(shù)入端11、顯示接口器13的觸發(fā)器入端12與直流電源29輸出電壓＋V端連接。
本實用新型的激磁放大器3由運算放大器27、28組成，激磁選頻器7輸出串接電阻R1后運算放大器27入端1連接，運算放大器27出端一路串接電阻R3后入端1連接、另一路串接電阻R4后與運算放大器28入端1連接，入端2串接電阻R2后與地連接，運算放大器28入端2串接電阻R5后與地端連接，出端串接電阻R6后與入端1連接、并出端與移相器粗、精繞組1、2、激鑒零器5入端連接。
本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)有如下優(yōu)點1、本實用新型采用單片微機作可編程計數(shù)器式角度數(shù)顯器的一部分，其他電路集成化程度高，因此，該數(shù)顯器結(jié)構(gòu)緊湊體積小，既可作通信天線伺服控制中軸角的測量，又可作炮瞄雷達、機床改造角度數(shù)顯等多種場合的角度測量，因此用途廣、推廣應用價值高。
2、本實用新型線路簡單，由于集成化程度高，因此性能穩(wěn)定可靠，成本低廉，更便于普及推廣。
3、本實用新型測角用數(shù)字顯示，具有測角精度和測角分辨高特點，使用方便，調(diào)試生產(chǎn)容易，便于批量生產(chǎn)。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步詳細描述。


圖1是本實用新型的原理方框圖。
圖2是本實用新型計數(shù)控制器8的電原理圖。
圖3是本實用新型可編程計數(shù)器10、顯示接口器13的電原理圖。
圖4是本實用新型激磁放大器3的電原理圖。
參照圖1、圖2、圖3、圖4，本實用新型由移相器粗、精繞組1、2、粗、精鑒零器4、6、激鑒零器5、激磁放大器3、激磁選頻器7、計數(shù)控制器8、分頻器9、可編程計數(shù)器10、振蕩器11、單片微機12、顯示接口器13、顯示器14、直流電源29組成。
振蕩器11其作用產(chǎn)生一個振蕩脈沖信號，一路輸入分頻器9進行分頻，另一路輸入可編程計數(shù)器10的9、10端作計數(shù)的時鐘信號，經(jīng)分頻器9分頻后的方波信號輸入激磁選頻器7進行選頻濾波后產(chǎn)生一個正弦信號，此正弦信號輸入激磁放大器3中進行幅度和功率放大后輸入移相器粗、精繞組1、2和激鑒零器5，移相器粗、精繞組1、2組成雙通道電感移相器，作為測角的敏感元件，由激磁放大器3輸出的信號對其進行激磁，產(chǎn)生軸角編碼信號輸入至粗、精鑒零器4、6，實施例振蕩器11采用自制晶體振蕩器，產(chǎn)生0.8192MHz基準頻率輸入下一級，分頻器9采用市售的74LS393型雙四位二進制計數(shù)器對振蕩器11輸入的信號分頻成一個400Hz的低頻信號，激磁選頻器7采用市售的FG6515型集成電路組裝。對輸入的400Hz脈沖信號選頻濾波后產(chǎn)生一個正弦信號通過電阻R1輸入激磁放大器3的運算放大器27的入端1。
激磁放大器3實施例由運算放大器27、28組成。運算放大器27出端一路串接電阻R3后與入端1連接、另一路串接電阻R4后與運算放大器28入端1連接、入端2串接電阻R2后與地端連接，運算放大器28入端2串接電阻R5后與地端連接，出端串接電阻R6后與入端1連接、并出端與移相器粗、精繞組1、2、激鑒零器5入端連接。運算放大器27、28的3端與直流電源29輸出＋V電壓連接，實施例運算放大器27為幅度放大器，采用市售μA741型集成電路組裝，運算放大器28為功率放大器，采用市售TDA2030型集成電路組裝。
移相器粗、精繞組1、2實施采用110YS001型電感移相器，作為方位角、俯仰角等軸角的測角敏感元件，這時移相器軸角轉(zhuǎn)動輸出正弦波信號的相位與角度成正比變化，即感應出軸角變化的編碼信號，輸入粗、精鑒零器4、6，粗、精鑒零器4、6和激鑒零器5對上一級輸入的信號進行鑒零處理，其在正弦波每個周期的過零點產(chǎn)生一個過零脈沖信號，然后把這過零脈沖信號分別輸入計數(shù)控制器8。
計數(shù)控制器8由D觸發(fā)器15、17、與非門16、20－1、20－2、JK觸發(fā)器18、反相器19－1至19－5、與門電路21組成，計數(shù)控制器8作用產(chǎn)生控制可編程計數(shù)器10的兩個脈沖信號，該兩個脈沖信號的寬度分別是移相器粗精繞組1、2測角變化量，同時在一個激磁信號周期內(nèi)把可編程計數(shù)器10計數(shù)完后的狀態(tài)信號輸入單片微機12，單片微機12收到狀態(tài)信號后把可編程計數(shù)器10中計的數(shù)取入單片微機12，計數(shù)控制器8的連接線路激鑒零器5輸出與D觸發(fā)器15入端1、3、JK觸發(fā)器18入端2、5連接，粗鑒零器4輸出一路與D觸發(fā)器15入端2連接、另一路串接反相器19－1后D觸發(fā)器17入端1連接，精鑒零器6一路與D觸發(fā)器15入端4連接、另一路串接反相器19－2后與D觸發(fā)器17入端3連接，D觸發(fā)器15出端6、7分別與與門電路21入端3、5連接，單片微機出端7與與非門16入端1、2、6連接，與非門16的4端與10端連接、3端與8端連接、5端與9端連接后再與JK觸發(fā)器18入端1連接、10端與JK觸發(fā)器18入端3連接，JK觸發(fā)器18的6端與8端連接、4端與7端連接后再與與非門20－2一入端連接、9端與與非門20－2另入端連接，與非門20－2出端分別與D觸發(fā)器17入端2、4、與門電路21入端1、4連接，D觸發(fā)器17出端6、7與與非門20－1各入端連接，與非門20－1出端與與門電路21入端2、6連接、還串接反相器19－3至19－5與單片微機12入端6連接，與門電路21出端7、8與可編程計數(shù)器10各入端連接，D觸發(fā)器15、17入端5、與非門16入端7、JK觸發(fā)器18入端10、與門電路21入端9均與直流電源29輸出＋V電壓連接。D觸發(fā)器15的作用把粗鑒零器4、6和激鑒零器5輸入的信號同時控制D觸發(fā)器15產(chǎn)生兩個不同寬度脈沖信號，即移相器粗精繞組1、2的軸角變化量，送與門電路21；D觸發(fā)器17作用在一個激磁信號周期內(nèi)產(chǎn)生可編程計數(shù)器10計數(shù)完的狀態(tài)信號送與門電路21；與非門16、JK觸發(fā)器18的作用把單片微機12的7端輸出的一個同步命令脈沖送入與非門16、JK觸發(fā)器18后產(chǎn)生一個同步脈沖，控制與門電路21；與非門20－1、20－2起信號與非門控制作用，反相器19－1至19－5起信號反相作用，與門電路21作用使在兩個不同寬度脈沖信號、狀態(tài)信號和同步命令脈沖作用下輸出控制可編程計數(shù)器10的兩個脈沖信號。實施例D觸發(fā)器15、17采用市售74LS74型集成電路組裝，與非門16、20－1、20－2采用市售74LS00型集成電路組裝，JK觸發(fā)器18采用市售74LS112型集成電路組裝，反相器19－1至19－5采用市售74LS04型集成電路組裝，與門電路21采用市售74LS11型集成電路組裝。
可編程計數(shù)器10由計數(shù)器組成，顯示接口器13由觸發(fā)器組成，可編程計數(shù)器10作用在計數(shù)控制器8輸入的兩個脈沖信號控制下對測角量進行計數(shù)?？删幊逃嫈?shù)器10、顯示接口器13連接線路單片微機12出端9數(shù)據(jù)總線與顯示接口器13的觸發(fā)器入端1、可編程計數(shù)器10的計數(shù)器入端6連接、出端10寫信號線與顯示接口器13的觸發(fā)器入端2、可編程計數(shù)器10的計數(shù)器入端5連接，出端11讀信號線與可編程計數(shù)器10的計數(shù)器入端4連接、出端4、5選片信號線分別與顯示接口器13觸發(fā)器入端3、可編程計數(shù)器10的計數(shù)器入端3連接、出端12、13地址線與可編程計數(shù)器10的計數(shù)器入端1、2連接，計數(shù)控制器8兩出端分別與可編程計數(shù)器10計數(shù)器入端7、8連接，振蕩器11出端與可編程計數(shù)器10計數(shù)器入端9、10連接，單片微機12出端1、2、3分別與顯示器14中的顯示塊22至26入端5連接，顯示接口器13的觸發(fā)器出端4至11分別與顯示器14中的顯示塊22至26中入端1至4連接，可編程計數(shù)器10的計數(shù)器入端11，顯示接口器13的觸發(fā)器入端12與直流電源29輸出電壓＋V端連接。
可編程計數(shù)器10在單片微機12的5端輸出的選片信號和12、13端輸出的地址信號作用下對計數(shù)器進行選片，選擇不同的計數(shù)器對移相器粗精繞組1、2產(chǎn)生的軸角編碼信號進行計數(shù)，計數(shù)完后通過單片微機12的11端讀信號線和9端數(shù)據(jù)總線取入單片微機12，然后單片微機12把可編程計數(shù)器10輸入的測角量的信號編碼變換成BCD碼，并通過數(shù)據(jù)總線和10端的寫信號線輸入顯示接口器13，顯示接口器13把單片機12輸入的BCD碼變換成顯示器14能顯示的角度碼，并由顯示器14中的顯示塊22至26把測角角度數(shù)顯示出來達到角度數(shù)顯測量目的，測角精度可達0.02°、測角分辨度可達0.01°，實施例可編程計數(shù)器10采用市售8253－5型計數(shù)器集成電路制作，顯示接口器13采用市售74LS377型，D觸發(fā)器集成電路制作，單片微機12采用市售8031型單片微機集成塊制作，單片微機12出端1至4控制線對顯示器14中的五個顯示塊22至26進行顯示控制，實施例顯示塊22至26采用市售CL002型集成塊制作。直流電源29與各電源入端電壓端連接，實施例直流電源29采用常用的直流電源自制組裝而成，其輸出5V正電壓，提供各級工作電壓。
本實用新型的安裝結(jié)構(gòu)如下移相器粗繞組1、移相器精繞組2的電感移相器件直接用緊固件安裝在被測角位置上，與被測軸角同軸連接，附圖1中除移相器粗繞組1、移相器精繞組2外，顯示接口器13和顯示器14的顯示塊22至26安裝在一塊長為100毫米、寬為30毫米的印刷板上，此印刷板與機箱的面板平行安置，便于從面板上直接讀出測角角度。其它電路的元器件分別組裝在2塊印刷板上，印刷板的尺寸長為200毫米、寬為150毫米，分上下兩層平放安裝在機箱內(nèi)，機箱的尺寸寬為300毫米、深為200毫米、高為150毫米，所有電路的元器件按各附圖連接關系連接線路，移相器粗、精繞組1、2的輸入輸出端通過電纜線與機箱內(nèi)的印制板上相應的元器件連接，組裝成本實用新型。
權(quán)利要求1.一種由移相器粗繞組1、移相器粗繞組2、粗鑒零器4、激鑒零器5、精鑒零器6、激磁選頻器7、分頻器9、振蕩器11、單片微機12、顯示器14、直流電源29組成的可編程計數(shù)器式角度數(shù)顯器，其特征在于還有計數(shù)控制器8、可編程計數(shù)器10、顯示接口器13、激磁放大器3組成，其中振蕩器11一路輸出串接分頻器9、激磁選頻器7、激磁放大器3后分別與移相器粗繞組1、移相器精繞組2、激鑒零器5并接，振蕩器11另一路輸出與可編程計數(shù)器10入端9、10連接，移相器粗繞組1輸出串接粗鑒零器4后與計數(shù)控制器8入端1連接，激鑒零器5輸出與計數(shù)控制器8入端2連接，移相器精繞組2輸出串接精鑒零器6后與計數(shù)控制器8入端3連接，計數(shù)控制器8入端4、出端5分別與單片微機12出端7、入端6連接，可編程計數(shù)器10數(shù)據(jù)線端3與單片微機12入端1連接，控制線端4與單片微機12入端2連接，單片微機12出端3、5分別與顯示接口13入端2、顯示器14入端2連接、其數(shù)據(jù)線出端4與顯示接口器13入端1連接，顯示接口器13出端3與顯示器14入端1連接，直流電源29輸出+V電壓與各級電源端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的可編程計數(shù)器式角度數(shù)顯器，其特征在于計數(shù)控制器8由D觸發(fā)器15、17、與非門16、20－1、20－2、JK觸發(fā)器18、反相器19－1至19－5、與門電路21組成，其中激鑒零器5輸出與D觸發(fā)器15入端1、3、JK觸發(fā)器18入端2、5連接，粗鑒零器4輸出一路與D觸發(fā)器15入端2連接、另一路串接反相器19－1后與D觸發(fā)器17入端1連接，精鑒零器6一路與D觸發(fā)器15連接，另一路串接反相器19－2后與D觸發(fā)器17入端3連接，D觸發(fā)器15出端6、7分別與與門電路21入端3、5連接，單片微機12出端7與與非門16入端1、2、6連接，與非門16的4端與10端連接、3端與8端連接、5端與9端連接后再與JK觸發(fā)器18入端1連接、10端與JK觸發(fā)器18入端3連接，JK觸發(fā)器18的6端與8端連接、4端與7端連接后再與與非門20－2一入端連接、9端與與非門20－2另入端連接，與非門20－2出端分別與D觸發(fā)器17入端2、4、與門電路21入端1、4連接，D觸發(fā)器17出端6、7與與非門20－1各入端連接，與非門20－1出端與與非門電路21入端2、6連接、還串接反相器19－3至19－5后與單片微機12入端6連接，與門電路21出端7、8與可編程計數(shù)器10各入端連接，D觸發(fā)器15、17入端5、與非門16入端7、JK觸發(fā)器18入端10、與門電路21入端9均與直流電源29輸出＋V電壓連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的可編程計數(shù)器式角度數(shù)顯器，其特征在于可編程計數(shù)器10由計數(shù)器組成，顯示接口器13由觸發(fā)器組成，其中單片微機12出端9數(shù)據(jù)總線與顯示接口器13觸發(fā)器入端1、可編程計數(shù)器10的計數(shù)器入端6連接、出端10寫信號線與顯示接口器13的觸發(fā)器的入端2、可編程計數(shù)器10的計數(shù)器入端5連接，出端11讀信號線與可編程計數(shù)器10的計數(shù)器入端4連接、出端4、5選片信號線分別與顯示接口器13的觸發(fā)器入端3、可編程計數(shù)器10的計數(shù)器入端3連接、出端12、13地址線與可編程計數(shù)器10的計數(shù)器入端1、2連接，計數(shù)控制器8兩出端分別與可編程計數(shù)器10的計數(shù)器入端7、8連接，振蕩器11出端與可編程計數(shù)器10的計數(shù)器入端9、10連接，單片微機12出端1、2、3分別與顯示器14中的顯示塊22至26入端5連接，顯示接口器13的觸發(fā)器出端4至11分別與顯示器14中的顯示塊22至26中入端1至4連接，可編程計數(shù)器的計數(shù)器入端11、顯示接口器13的觸發(fā)器入端12與直流電源29輸出電壓＋V端連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的可編程計數(shù)器式角度數(shù)顯器，其特征在于激磁放大器3由運算放大器27、28組成，激磁選頻器7輸出串接電阻R1后與運算放大器27入端1連接，運算放大器27出端一路串接電阻R3后入端1連接、另一路串接電阻R4后與運算放大器28入端1連接、入端2串接電阻R2后與地端連接，運算放大器28入端2串接電阻R5后與地端連接、出端串接電阻R6后與入端1連接、并出端與移相器粗、精繞組1、2、激鑒零器5入端連接。
專利摘要本實用新型公開了一種可編程計數(shù)器式角度數(shù)顯器，它主要由移相器、計數(shù)控制器、可編程計數(shù)器、顯示接口器、單片微機等部分組成。它采用雙通道電感移相器作為測角編碼的敏感元件，因此本實用新型具有測角精度高、測角分辨率高、而且性能可靠，由于采用單片微機作測角控制，采用可編程計數(shù)器進行計數(shù)，因此線路簡單、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、成本低廉，既可作通信天線軸角測量裝置，還可應用于炮瞄雷達，機床改造角度數(shù)顯等多種場合作測角裝置。
文檔編號G01B7/30GK2126912SQ92227028
公開日1993年2月10日 申請日期1992年7月8日 優(yōu)先權(quán)日1992年7月8日
發(fā)明者張建民, 賈瑞欽, 張振莊, 呂忠霞 申請人:機械電子工業(yè)部石家莊第五十四研究所