专利名称：可编程计数器式角度数显器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及通信天线伺服控制器中的一种可编程计数器式角度数显器，也适用于炮瞄雷达、机床改造角度数显等测角的场合。
在中国专利号91209551·2专利中公布了一种微机控制移相器式轴角编码装置，它采用微型计算机直接装入轴角编码装置中进行测量角度的控制，这样既浪费资源，而且本身使用元器件集成度不够高，使用元器件量大，相应的造成体积及成本增加，同时可靠性、设备寿命相应减低，因此该装置应用多种场合测角度时，通用性受到限制。
本实用新型的目的在于避免上述现有技术中不足之处而提供一种采用单片微机作可编程计数器式角度数显器进行控制，而且本实用新型具有集成化程度高、线路简单、结构紧凑体积小，成本低廉，调试简便、测角精度高，测角分辨率高等特点，不但可应用于通信天线伺服控制中作轴角测量，还能适用于炮瞄雷达，机床改造角度数显等多种场合作角度测量装置。
本实用新型的目的是以下述方式完成的它由移相器粗、精绕组1、2、粗、精鉴零器4、6、激鉴零器5、激磁放大器3、激磁选频器7、计数控制器8、分频器9、可编程计数器10、振荡器11、单片微机12、显示接口器13、显示器14、直流电源29组成，其中振荡器11－路输出串接分频器9、激磁选频器7、激磁放大器3后分别与移相器粗绕组1、移相器精绕组2、激鉴零器5并接振荡器11另一路输出与可编程计数器10入端9、10连接，移相器粗绕组1输出串接粗鉴零器4后与计数控制器8入端1连接，激鉴零器5输出与计数控制器8入端2连接，移相器精绕组2输出串接精鉴零器6后与计数控制器8入端3连接，计数控制器8入端4、出端5分别与单片微机12出端7、入端6连接，可编程计数器10数据线端3与单片微机12入端1连接，控制线端4与单片微机12入端2连接，单片微机12出端3、5分别与显示接口器13入端2、显示器14入端2连接，其数据线出端4与显示接口器13入端1连接，显示接口器13出端3与显示器14入端1连接，直流电源29输出＋V电压与各级电源端连接。
本实用新型的目的还可以通过以下措施来达到本实用新型的计数控制器8由D触发器15、17、与非门16、20－2、JK触发器18、反相器19－1至19－5、与门电路21组成。其中激鉴零器5输出与D触发器15入端1、3、JK触发器18入端2、5连接，粗鉴零器4输出一路与D触发器15入端2连接，另一路串接反相器19－1后与D触发器17入端1连接，精鉴零器6一路与D触发器15入端4连接、另一路串接反相器19－2后与D触发器17入端3连接，D触发器15出端6、7分别与与门电路21入端3、5连接，单片微机12出端7与与非门16入端1、2、6连接，与非门16的4端与10端连接、3端与8端连接、5端与9端连接后再与JK触发器18入端1连接、10端与JK触发器18入端3连接，JK触发器18的6端与8端连接、4端与7端连接后再与与非门20－2一入端连接、9端与与非门20－2另入端连接，与非门20－2出端分别与D触发器17入端2、4、与门电路21入端1、4连接，D触发器17出端6、7与与非门20－1各入端连接，与非门20－1出端与与门电路21入端2、6连接、还串接反相器19－3至19－5后与单片微机12入端6连接，与门电路21出端7、8与可编程计数器10各入端连接，D触发器15、17入端5、与非门16入端7、JK触发器18入端10、与门电路21入端9均与直流电源29输出＋V电压连接。
本实用新型的可编程计数器10由计数器组成，显示接口器13由触发器组成，其中单片微机12出端9数据总线与显示接口器13的触发器入端1、可编程计数器10的计数器入端6连接、出端10写信号线与显示接口器13的触发器入端2、可编程计数器10的计数器入端5连接，出端11读信号线与可编程计数器10的计数器入端4连接、出端4、5选片信号线分别与显示接口器13的触发器入端3、可编程计数器10的计数器入端3连接、出端12、13地址线与可编程计数器10的计数器入端1、2连接，计数控制器8两端分别与可编程计数器10的计数器入端7、8连接，振荡器11出端与可编程计数器10计数器入端9、10连接，单片微机12出端1、2、3分别与显示器14中的显示块22至26入端5连接，显示接口器13的触发器出端4至11分别与显示器14中的显示块22至26中入端1至4连接，可编程计数器10计数入端11、显示接口器13的触发器入端12与直流电源29输出电压＋V端连接。
本实用新型的激磁放大器3由运算放大器27、28组成，激磁选频器7输出串接电阻R1后运算放大器27入端1连接，运算放大器27出端一路串接电阻R3后入端1连接、另一路串接电阻R4后与运算放大器28入端1连接，入端2串接电阻R2后与地连接，运算放大器28入端2串接电阻R5后与地端连接，出端串接电阻R6后与入端1连接、并出端与移相器粗、精绕组1、2、激鉴零器5入端连接。
本实用新型相比现有技术有如下优点1、本实用新型采用单片微机作可编程计数器式角度数显器的一部分，其他电路集成化程度高，因此，该数显器结构紧凑体积小，既可作通信天线伺服控制中轴角的测量，又可作炮瞄雷达、机床改造角度数显等多种场合的角度测量，因此用途广、推广应用价值高。
2、本实用新型线路简单，由于集成化程度高，因此性能稳定可靠，成本低廉，更便于普及推广。
3、本实用新型测角用数字显示，具有测角精度和测角分辨高特点，使用方便，调试生产容易，便于批量生产。
以下结合附图对本实用新型作进一步详细描述。
图1是本实用新型的原理方框图。
图2是本实用新型计数控制器8的电原理图。
图3是本实用新型可编程计数器10、显示接口器13的电原理图。
图4是本实用新型激磁放大器3的电原理图。
参照图1、图2、图3、图4，本实用新型由移相器粗、精绕组1、2、粗、精鉴零器4、6、激鉴零器5、激磁放大器3、激磁选频器7、计数控制器8、分频器9、可编程计数器10、振荡器11、单片微机12、显示接口器13、显示器14、直流电源29组成。
振荡器11其作用产生一个振荡脉冲信号，一路输入分频器9进行分频，另一路输入可编程计数器10的9、10端作计数的时钟信号，经分频器9分频后的方波信号输入激磁选频器7进行选频滤波后产生一个正弦信号，此正弦信号输入激磁放大器3中进行幅度和功率放大后输入移相器粗、精绕组1、2和激鉴零器5，移相器粗、精绕组1、2组成双通道电感移相器，作为测角的敏感元件，由激磁放大器3输出的信号对其进行激磁，产生轴角编码信号输入至粗、精鉴零器4、6，实施例振荡器11采用自制晶体振荡器，产生0.8192MHz基准频率输入下一级，分频器9采用市售的74LS393型双四位二进制计数器对振荡器11输入的信号分频成一个400Hz的低频信号，激磁选频器7采用市售的FG6515型集成电路组装。对输入的400Hz脉冲信号选频滤波后产生一个正弦信号通过电阻R1输入激磁放大器3的运算放大器27的入端1。
激磁放大器3实施例由运算放大器27、28组成。运算放大器27出端一路串接电阻R3后与入端1连接、另一路串接电阻R4后与运算放大器28入端1连接、入端2串接电阻R2后与地端连接，运算放大器28入端2串接电阻R5后与地端连接，出端串接电阻R6后与入端1连接、并出端与移相器粗、精绕组1、2、激鉴零器5入端连接。运算放大器27、28的3端与直流电源29输出＋V电压连接，实施例运算放大器27为幅度放大器，采用市售μA741型集成电路组装，运算放大器28为功率放大器，采用市售TDA2030型集成电路组装。
移相器粗、精绕组1、2实施采用110YS001型电感移相器，作为方位角、俯仰角等轴角的测角敏感元件，这时移相器轴角转动输出正弦波信号的相位与角度成正比变化，即感应出轴角变化的编码信号，输入粗、精鉴零器4、6，粗、精鉴零器4、6和激鉴零器5对上一级输入的信号进行鉴零处理，其在正弦波每个周期的过零点产生一个过零脉冲信号，然后把这过零脉冲信号分别输入计数控制器8。
计数控制器8由D触发器15、17、与非门16、20－1、20－2、JK触发器18、反相器19－1至19－5、与门电路21组成，计数控制器8作用产生控制可编程计数器10的两个脉冲信号，该两个脉冲信号的宽度分别是移相器粗精绕组1、2测角变化量，同时在一个激磁信号周期内把可编程计数器10计数完后的状态信号输入单片微机12，单片微机12收到状态信号后把可编程计数器10中计的数取入单片微机12，计数控制器8的连接线路激鉴零器5输出与D触发器15入端1、3、JK触发器18入端2、5连接，粗鉴零器4输出一路与D触发器15入端2连接、另一路串接反相器19－1后D触发器17入端1连接，精鉴零器6一路与D触发器15入端4连接、另一路串接反相器19－2后与D触发器17入端3连接，D触发器15出端6、7分别与与门电路21入端3、5连接，单片微机出端7与与非门16入端1、2、6连接，与非门16的4端与10端连接、3端与8端连接、5端与9端连接后再与JK触发器18入端1连接、10端与JK触发器18入端3连接，JK触发器18的6端与8端连接、4端与7端连接后再与与非门20－2一入端连接、9端与与非门20－2另入端连接，与非门20－2出端分别与D触发器17入端2、4、与门电路21入端1、4连接，D触发器17出端6、7与与非门20－1各入端连接，与非门20－1出端与与门电路21入端2、6连接、还串接反相器19－3至19－5与单片微机12入端6连接，与门电路21出端7、8与可编程计数器10各入端连接，D触发器15、17入端5、与非门16入端7、JK触发器18入端10、与门电路21入端9均与直流电源29输出＋V电压连接。D触发器15的作用把粗鉴零器4、6和激鉴零器5输入的信号同时控制D触发器15产生两个不同宽度脉冲信号，即移相器粗精绕组1、2的轴角变化量，送与门电路21；D触发器17作用在一个激磁信号周期内产生可编程计数器10计数完的状态信号送与门电路21；与非门16、JK触发器18的作用把单片微机12的7端输出的一个同步命令脉冲送入与非门16、JK触发器18后产生一个同步脉冲，控制与门电路21；与非门20－1、20－2起信号与非门控制作用，反相器19－1至19－5起信号反相作用，与门电路21作用使在两个不同宽度脉冲信号、状态信号和同步命令脉冲作用下输出控制可编程计数器10的两个脉冲信号。实施例D触发器15、17采用市售74LS74型集成电路组装，与非门16、20－1、20－2采用市售74LS00型集成电路组装，JK触发器18采用市售74LS112型集成电路组装，反相器19－1至19－5采用市售74LS04型集成电路组装，与门电路21采用市售74LS11型集成电路组装。
可编程计数器10由计数器组成，显示接口器13由触发器组成，可编程计数器10作用在计数控制器8输入的两个脉冲信号控制下对测角量进行计数。可编程计数器10、显示接口器13连接线路单片微机12出端9数据总线与显示接口器13的触发器入端1、可编程计数器10的计数器入端6连接、出端10写信号线与显示接口器13的触发器入端2、可编程计数器10的计数器入端5连接，出端11读信号线与可编程计数器10的计数器入端4连接、出端4、5选片信号线分别与显示接口器13触发器入端3、可编程计数器10的计数器入端3连接、出端12、13地址线与可编程计数器10的计数器入端1、2连接，计数控制器8两出端分别与可编程计数器10计数器入端7、8连接，振荡器11出端与可编程计数器10计数器入端9、10连接，单片微机12出端1、2、3分别与显示器14中的显示块22至26入端5连接，显示接口器13的触发器出端4至11分别与显示器14中的显示块22至26中入端1至4连接，可编程计数器10的计数器入端11，显示接口器13的触发器入端12与直流电源29输出电压＋V端连接。
可编程计数器10在单片微机12的5端输出的选片信号和12、13端输出的地址信号作用下对计数器进行选片，选择不同的计数器对移相器粗精绕组1、2产生的轴角编码信号进行计数，计数完后通过单片微机12的11端读信号线和9端数据总线取入单片微机12，然后单片微机12把可编程计数器10输入的测角量的信号编码变换成BCD码，并通过数据总线和10端的写信号线输入显示接口器13，显示接口器13把单片机12输入的BCD码变换成显示器14能显示的角度码，并由显示器14中的显示块22至26把测角角度数显示出来达到角度数显测量目的，测角精度可达0.02°、测角分辨度可达0.01°，实施例可编程计数器10采用市售8253－5型计数器集成电路制作，显示接口器13采用市售74LS377型，D触发器集成电路制作，单片微机12采用市售8031型单片微机集成块制作，单片微机12出端1至4控制线对显示器14中的五个显示块22至26进行显示控制，实施例显示块22至26采用市售CL002型集成块制作。直流电源29与各电源入端电压端连接，实施例直流电源29采用常用的直流电源自制组装而成，其输出5V正电压，提供各级工作电压。
本实用新型的安装结构如下移相器粗绕组1、移相器精绕组2的电感移相器件直接用紧固件安装在被测角位置上，与被测轴角同轴连接，附图1中除移相器粗绕组1、移相器精绕组2外，显示接口器13和显示器14的显示块22至26安装在一块长为100毫米、宽为30毫米的印刷板上，此印刷板与机箱的面板平行安置，便于从面板上直接读出测角角度。其它电路的元器件分别组装在2块印刷板上，印刷板的尺寸长为200毫米、宽为150毫米，分上下两层平放安装在机箱内，机箱的尺寸宽为300毫米、深为200毫米、高为150毫米，所有电路的元器件按各附图连接关系连接线路，移相器粗、精绕组1、2的输入输出端通过电缆线与机箱内的印制板上相应的元器件连接，组装成本实用新型。
权利要求1.一种由移相器粗绕组1、移相器粗绕组2、粗鉴零器4、激鉴零器5、精鉴零器6、激磁选频器7、分频器9、振荡器11、单片微机12、显示器14、直流电源29组成的可编程计数器式角度数显器，其特征在于还有计数控制器8、可编程计数器10、显示接口器13、激磁放大器3组成，其中振荡器11一路输出串接分频器9、激磁选频器7、激磁放大器3后分别与移相器粗绕组1、移相器精绕组2、激鉴零器5并接，振荡器11另一路输出与可编程计数器10入端9、10连接，移相器粗绕组1输出串接粗鉴零器4后与计数控制器8入端1连接，激鉴零器5输出与计数控制器8入端2连接，移相器精绕组2输出串接精鉴零器6后与计数控制器8入端3连接，计数控制器8入端4、出端5分别与单片微机12出端7、入端6连接，可编程计数器10数据线端3与单片微机12入端1连接，控制线端4与单片微机12入端2连接，单片微机12出端3、5分别与显示接口13入端2、显示器14入端2连接、其数据线出端4与显示接口器13入端1连接，显示接口器13出端3与显示器14入端1连接，直流电源29输出+V电压与各级电源端连接。
2.根据权利要求1所述的可编程计数器式角度数显器，其特征在于计数控制器8由D触发器15、17、与非门16、20－1、20－2、JK触发器18、反相器19－1至19－5、与门电路21组成，其中激鉴零器5输出与D触发器15入端1、3、JK触发器18入端2、5连接，粗鉴零器4输出一路与D触发器15入端2连接、另一路串接反相器19－1后与D触发器17入端1连接，精鉴零器6一路与D触发器15连接，另一路串接反相器19－2后与D触发器17入端3连接，D触发器15出端6、7分别与与门电路21入端3、5连接，单片微机12出端7与与非门16入端1、2、6连接，与非门16的4端与10端连接、3端与8端连接、5端与9端连接后再与JK触发器18入端1连接、10端与JK触发器18入端3连接，JK触发器18的6端与8端连接、4端与7端连接后再与与非门20－2一入端连接、9端与与非门20－2另入端连接，与非门20－2出端分别与D触发器17入端2、4、与门电路21入端1、4连接，D触发器17出端6、7与与非门20－1各入端连接，与非门20－1出端与与非门电路21入端2、6连接、还串接反相器19－3至19－5后与单片微机12入端6连接，与门电路21出端7、8与可编程计数器10各入端连接，D触发器15、17入端5、与非门16入端7、JK触发器18入端10、与门电路21入端9均与直流电源29输出＋V电压连接。
3.根据权利要求1或2所述的可编程计数器式角度数显器，其特征在于可编程计数器10由计数器组成，显示接口器13由触发器组成，其中单片微机12出端9数据总线与显示接口器13触发器入端1、可编程计数器10的计数器入端6连接、出端10写信号线与显示接口器13的触发器的入端2、可编程计数器10的计数器入端5连接，出端11读信号线与可编程计数器10的计数器入端4连接、出端4、5选片信号线分别与显示接口器13的触发器入端3、可编程计数器10的计数器入端3连接、出端12、13地址线与可编程计数器10的计数器入端1、2连接，计数控制器8两出端分别与可编程计数器10的计数器入端7、8连接，振荡器11出端与可编程计数器10的计数器入端9、10连接，单片微机12出端1、2、3分别与显示器14中的显示块22至26入端5连接，显示接口器13的触发器出端4至11分别与显示器14中的显示块22至26中入端1至4连接，可编程计数器的计数器入端11、显示接口器13的触发器入端12与直流电源29输出电压＋V端连接。
4.根据权利要求1或3所述的可编程计数器式角度数显器，其特征在于激磁放大器3由运算放大器27、28组成，激磁选频器7输出串接电阻R1后与运算放大器27入端1连接，运算放大器27出端一路串接电阻R3后入端1连接、另一路串接电阻R4后与运算放大器28入端1连接、入端2串接电阻R2后与地端连接，运算放大器28入端2串接电阻R5后与地端连接、出端串接电阻R6后与入端1连接、并出端与移相器粗、精绕组1、2、激鉴零器5入端连接。
专利摘要本实用新型公开了一种可编程计数器式角度数显器，它主要由移相器、计数控制器、可编程计数器、显示接口器、单片微机等部分组成。它采用双通道电感移相器作为测角编码的敏感元件，因此本实用新型具有测角精度高、测角分辨率高、而且性能可靠，由于采用单片微机作测角控制，采用可编程计数器进行计数，因此线路简单、结构紧凑、体积小、成本低廉，既可作通信天线轴角测量装置，还可应用于炮瞄雷达，机床改造角度数显等多种场合作测角装置。
文档编号G01B7/30GK2126912SQ92227028
公开日1993年2月10日 申请日期1992年7月8日 优先权日1992年7月8日
发明者张建民, 贾瑞钦, 张振庄, 吕忠霞 申请人:机械电子工业部石家庄第五十四研究所