專利名稱：光電直讀解碼器及解碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)量?jī)x表光電傳感技術(shù)，尤其是涉及水表、氣表和電表等儀表的機(jī)械計(jì)數(shù)器字輪上的數(shù)字解碼轉(zhuǎn)成可供儀表識(shí)別的數(shù)字信號(hào)的光電直讀解碼器及解碼方法。
技術(shù)背景目前，在IC卡儀表和遠(yuǎn)程抄表的儀表中，米用光電傳感技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)械字輪數(shù)據(jù)解碼的技術(shù)越來越普及了，其優(yōu)點(diǎn)在于無需定期去采樣脈沖計(jì)量信號(hào)，只需要讀取數(shù)據(jù)的時(shí)候才通電讀取字輪數(shù)據(jù)，省電、可靠。光電直讀儀表采用的字輪主要有反射式和透射式兩種，透射式字輪因編碼也比較容易，易于加工，因此最為普及。然而，現(xiàn)有技術(shù)中，采用光電傳感技術(shù)的光電直讀儀表，解碼數(shù)據(jù)與字輪數(shù)據(jù)有時(shí)候不一致、存在穩(wěn)定可靠性不聞等缺陷
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于避免上述現(xiàn)有技術(shù)的不足之處而提出一種穩(wěn)定可靠的光電直讀解碼器及解碼方法。
本發(fā)明解決所述技術(shù)問題可以通過采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、制作一種光電直讀解碼器，用于對(duì)儀表上機(jī)械字輪的計(jì)數(shù)進(jìn)行解碼實(shí)現(xiàn)自動(dòng)讀表，包括中央處理器、至少一組紅外光電傳感器模組、通信組件和直流電源；所述中央處理器具有通信接口、至少四路ADC接口和至少五路I/O端口 ；一組紅外光電傳感模組對(duì)應(yīng)儀表的一個(gè)字輪，包括至少四對(duì)紅外收發(fā)管對(duì)，每對(duì)紅外收發(fā)管對(duì)包括一個(gè)紅外光發(fā)射二極管和一個(gè)紅外光敏三極管；紅外光發(fā)射二極管的負(fù)極與紅外光敏三極管的發(fā)射極相連并接至中央處理器的Cr腳，紅外光發(fā)射二極管的正極串聯(lián)一電阻接至中央處理器的I/O端口， 紅外光敏三極管的集電極接至中央處理器的ADC接口和串聯(lián)一電阻連接至直流電源；初始時(shí)，設(shè)置中央處理器的Cr腳為低電平,對(duì)紅外光電傳感器模組的紅外光發(fā)射二極管發(fā)出一定周期的高/低電平脈沖信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)紅外光敏三極管上的Vce，并對(duì)采樣到的Vce進(jìn)行 ADC逐級(jí)量化處理，獲取接收紅外脈沖序列低電平時(shí)的平均值電壓VHavr和接收紅外脈沖序列高電平時(shí)的平均值電壓VLavr，計(jì)算VLavr和VHavr之和并除以2后得到的動(dòng)態(tài)平均閾值電壓VHLavr，比較VLavr+V (V為偏置常量)和VHLavr，當(dāng)(VLavr+V) > VHLavr時(shí)，得到的邏輯電平為“ 1”，否則為邏輯電平“O” ;繼續(xù)計(jì)算同一組字輪上的其它紅外收發(fā)管對(duì)的邏輯電平，并對(duì)這四組邏輯電平進(jìn)行組合編碼，再通過軟件查表解出紅外收發(fā)管對(duì)所對(duì)應(yīng)的字輪的數(shù)碼，最后經(jīng)通信接口和通信組件將數(shù)據(jù)傳輸出去。
所述通信接口為USART接口。
—般而言,儀表的機(jī)械字輪有多個(gè)，對(duì)應(yīng)地，本發(fā)明光電直讀解碼器具有多組紅外光電傳感模組，每組紅外光電傳感模組又具有四對(duì)以上的紅外收發(fā)管對(duì)；中央處理器具有不少于紅外收發(fā)管對(duì)數(shù)量的ADC接口和I/O端口 ；每個(gè)紅外光電傳感模組上所有紅外光敏三極管的發(fā)射極與紅外光發(fā)射二極管的負(fù)極全部相連在一起并連接至中央處理器上相對(duì)應(yīng)的一個(gè)Cr腳；初始時(shí)，中央處理器設(shè)置選定需要解碼的紅外光電傳感模組所對(duì)應(yīng)的Cr腳為低電平，無需解碼的紅外光電傳感模組所對(duì)應(yīng)的Cr腳為高電平，依次對(duì)該模組的紅外發(fā)射二極管發(fā)出一定周期的高/低電平脈沖信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)對(duì)應(yīng)紅外光敏三極管上的Vce，并對(duì)采樣到的數(shù)據(jù)ADC逐級(jí)量化處理，獲取接收紅外脈沖序列低電平時(shí)的平均值電壓VHavr和接收紅外脈沖序列高電平時(shí)的平均值電壓VLavr,計(jì)算VLavr和VHavr之和并除以2后得到的動(dòng)態(tài)平均閾值電壓VHLavr，比較VLavr+V (V為偏置常量)和VHLavr，當(dāng)(VLavr+V) > VHLavr時(shí)，得到的邏輯電平為“ 1”，否則為邏輯電平“O”。采用該方法繼續(xù)計(jì)算同一組字輪上的其它紅外收發(fā)管對(duì)的邏輯電平，并對(duì)這四組邏輯電平進(jìn)行組合編碼，再通過軟件查表解出紅外收發(fā)管對(duì)所對(duì)應(yīng)的字輪的數(shù)碼。接著設(shè)置已解碼字輪的紅外光電傳感模組的Cr 腳為高電平，釋放操作控制權(quán)限。設(shè)置下一組字輪的紅外光電傳感模組的Cr為低電平，依照上述的解碼方法逐個(gè)解出該組紅外光電傳感模組上各紅外收發(fā)管對(duì)各所對(duì)應(yīng)字輪的數(shù)碼。
各紅外收發(fā)管所包括的紅外光發(fā)射二極管和紅外光敏三極管的紅外線波長(zhǎng)一致。
本發(fā)明的另一發(fā)明目的是提出一種光電直讀解碼的方法，用于對(duì)儀表的機(jī)械字輪的計(jì)數(shù)予以解碼，包括如下步驟A.設(shè)置中央處理器、至少一組紅外光電傳感器模組、通信組件和直流電源；所述中央處理器具有通信接口、至少四路ADC接口和至少五路I/O端口 ；一組紅外光電傳感模組對(duì)應(yīng)儀表的一個(gè)字輪，包括至少四對(duì)紅外收發(fā)管對(duì)，每對(duì)紅外收發(fā)管對(duì)包括一個(gè)紅外光發(fā)射二極管和一個(gè)紅外光敏三極管；B.將紅外光發(fā)射二極管的負(fù)極與紅外光敏三極管的發(fā)射極相連并接至中央處理器的 Cr腳，將紅外光發(fā)射二極管的正極串聯(lián)一電阻接至中央處理器的I/O端口，將紅外光敏三極管的集電極接至中央處理器的ADC端口和串聯(lián)一電阻連接至直流電源；C.初始時(shí)，設(shè)置中央處理器的Cr腳為低電平，對(duì)紅外光電傳感器模組的紅外光發(fā)射二極管發(fā)出一定周期的高/低電平脈沖信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)紅外光敏三極管上的Vce，并對(duì)采樣到的數(shù)據(jù)進(jìn)行ADC逐級(jí)量化處理，獲取接收紅外脈沖序列低電平時(shí)的平均值電壓VHavr和接收紅外脈沖序列高電平時(shí)的平均值電壓VLavr,計(jì)算VLavr和VHavr之和并除以2后得到的動(dòng)態(tài)平均閾值電壓VHLavr，比較VLavr+V(V為偏置常量)和VHLavr，當(dāng)(VLavr+V)> VHLavr 時(shí)，得到的邏輯電平為“1”，否則為邏輯電平“O”;繼續(xù)計(jì)算同一組字輪上的其它紅外收發(fā)管對(duì)的邏輯電平，并對(duì)這四組邏輯電平進(jìn)行組合編碼，再通過軟件查表解出紅外收發(fā)管對(duì)所對(duì)應(yīng)的字輪的數(shù)碼，最后經(jīng)通信接口和通信組件將數(shù)據(jù)傳輸出去。
所述步驟A中，設(shè)置多組紅外光電傳感模組，每組紅外光電傳感模組又設(shè)置相同數(shù)量的多對(duì)紅外收發(fā)管對(duì)；對(duì)應(yīng)地，中央處理器具有不少于紅外收發(fā)管對(duì)數(shù)量的ADC接口和I/O端口 ；在所述步驟B中，將每個(gè)紅外光電傳感模組上所有紅外光敏三極管的發(fā)射極與紅外光發(fā)射二極管的負(fù)極全部相連在一起并連接至中央處理器上相對(duì)應(yīng)的一個(gè)Cr腳；所述步驟C中，初始時(shí)，中央處理器設(shè)置選定需要解碼的紅外光電傳感模組所對(duì)應(yīng)的Cr腳為低電平，依次對(duì)該模組的紅外發(fā)射二極管發(fā)出一定周期的高/低電平脈沖信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)對(duì)應(yīng)紅外光敏三極管上的Vce，并對(duì)采樣到的數(shù)據(jù)ADC逐級(jí)量化處理，獲取接收紅外脈沖序列低電平時(shí)的平均值電壓VHavr和接收紅外脈沖序列高電平時(shí)的平均值電壓VLavr，計(jì)算 VLavr和VHavr之和并除以2后得到的動(dòng)態(tài)平均閾值電壓VHLavr，比較VLavr+V (V為偏置常量)和VHLavr，當(dāng)(VLavr+V) > VHLavr時(shí)，得到的邏輯電平為“ 1”，否則為邏輯電平“O”。 采用該方法繼續(xù)計(jì)算同一組字輪上的其它紅外收發(fā)管對(duì)的邏輯電平，并對(duì)這四組邏輯電平進(jìn)行組合編碼，再通過軟件查表解出紅外收發(fā)管對(duì)所對(duì)應(yīng)的字輪的數(shù)碼；然后逐組解出各組紅外光電傳感模組所對(duì)應(yīng)的字輪的數(shù)碼。
同現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明光電直讀解碼器及解碼方法的技術(shù)效果在于1.能夠偵測(cè)紅外光強(qiáng)大小，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)用于區(qū)分邏輯“O”和“I”的比較電壓閾值，有效解決了紅外收發(fā)管對(duì)所發(fā)的紅外光易受外界紅外光或者電磁的干擾、比較電壓閾值不可調(diào)的缺陷，確保解碼的正確性和穩(wěn)定性；2.紅外發(fā)射二極管和紅外光敏三極管的紅外線波長(zhǎng)一致，進(jìn)一步確保正確解碼。


圖1是本發(fā)明光電直讀解碼器的電路原理示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖所示之優(yōu)選實(shí)施例作進(jìn)一步詳述。
本發(fā)明光電直讀解碼器，用于對(duì)儀表的機(jī)械字輪的計(jì)數(shù)予以解碼而自動(dòng)讀表，其電路原理結(jié)構(gòu)如圖1所示，包括中央處理器10、多組紅外光電傳感器模組20、通信組件30 和直流電源40 ;所述中央處理器10選用綜合型的高性能單片機(jī)，具有內(nèi)置的USART通信接口、多路ADC接口和多路I/O端口，以及一個(gè)以上可編程定時(shí)/計(jì)數(shù)器；各所述紅外光電傳感模組20包括四對(duì)以上的紅外收發(fā)管對(duì)(圖中只畫給出五對(duì)紅外收發(fā)管對(duì)的實(shí)例，每個(gè)紅外光電傳感模組20包括的紅外收發(fā)管對(duì)的對(duì)數(shù)和全部的紅外收發(fā)管對(duì)的對(duì)數(shù)，可根據(jù)所服務(wù)的儀表機(jī)械字輪數(shù)量來相應(yīng)設(shè)計(jì)和確定，根據(jù)數(shù)據(jù)讀取需要，光電傳感器模組采用并聯(lián)方式掛載方式，可設(shè)置η個(gè)該種模組)，五對(duì)紅外收發(fā)管對(duì)對(duì)應(yīng)儀表的一個(gè)字輪，該紅外收發(fā)管對(duì)包括一個(gè)紅外光發(fā)射二極管和一個(gè)紅外光敏三極管；以圖1中所不的每組紅外光電傳感模組30包括五對(duì)紅外收發(fā)管對(duì)為例，各模組分別簡(jiǎn)稱為J1、J2、……Jn，模組Jl包括的紅外光發(fā)射二極管和紅外光敏三極管分別簡(jiǎn)稱為D1-1和Ql-1、D1-2和Ql-2、D1-3和 Ql-3、D1-4和Ql-4、D1-5和Q1-5，模組J2包括的紅外光發(fā)射二極管和紅外光敏三極管分別簡(jiǎn)稱為D2-1 和 Q2-UD2-2 和 Q2-2、D2_3 和 Q2-3、D2-4 和 Q2-4、D2-5 和 Q2-5，......，模組Jn包括的紅外光發(fā)射二極管和紅外光敏三極管分別簡(jiǎn)稱為Dn-l和Qn-1、Dn_2和 Qn-2、Dn-3和Qn-3、Dn_4和Qn_4、Dn_5和Qn_5。每個(gè)紅外光電傳感模組20上所有紅外光敏三極管的發(fā)射極與紅外光發(fā)射二極管的負(fù)極全部相連在一起并連接至中央處理器10 上相對(duì)應(yīng)的一個(gè)Cr腳(為區(qū)別和方便說明，中央處理器10的各Cr腳分別稱為Crl、Cr2…… Cm)，也即，Dl-1至D1-5的負(fù)極和Ql-1至Q1-5的發(fā)射極全部相連并接至中央處理器10 的Crl腳，D2-1至D2-5的負(fù)極和Q2-1至Q2-5的發(fā)射極全部相連并接至中央處理器10的Cr2腳，......，Dn-1至Dn_5和Qn-1至Qn_5的發(fā)射極全部相連并接至中央處理器10的Crn腳。各紅外光發(fā)射二極管的正極串聯(lián)一電阻接至中央處理器10的各I/O端口，各模組的同序列的紅外光發(fā)射二極管的正極可以共用一個(gè)電阻，也即，Dl-1至Dn-1的正極共同串聯(lián)一電阻R6接至中央處理器10的第一個(gè)I/O端口 Txl，Dl-2至Dn-2的正極共同串聯(lián)一電阻R7 接至中央處理器10的第二個(gè)I/O端口 Tx2，Dl-3至Dn-3的正極共同串聯(lián)一電阻R8接至中央處理器10的第三個(gè)I/O端口 Tx3，Dl-4至Dn-4的正極共同串聯(lián)一電阻R9接至中央處理器10的第四個(gè)I/O端口 Tx4，Dl-5至Dn-5的正極共同串聯(lián)一電阻RlO接至中央處理器10 的第五個(gè)I/O端口 Tx5。各紅外光敏三極管的集電極接至中央處理器10的各ADC端口和串聯(lián)一電阻連接至直流電源40，也即，Ql-1至Qn-1的集電極接至中央處理器10的第一個(gè)ADC 接口(網(wǎng)絡(luò)名稱為Rxl,如圖1中所示)并串聯(lián)一電阻Rl連接至直流電源40，Q1-2至Qn-2的集電極接至中央處理器10的第二個(gè)ADC接口(網(wǎng)絡(luò)名稱為Rx2，如圖I中所示)并串聯(lián)一電阻R2連接至直流電源40，Q1-3至Qn-3的集電極接至中央處理器10的第三個(gè)ADC接口 (網(wǎng)絡(luò)名稱為Rx3，如圖I中所示)并串聯(lián)一電阻R3連接至直流電源40，Q1-4至Qn_4的集電極接至中央處理器10的第四個(gè)ADC接口(網(wǎng)絡(luò)名稱為Rx4，如圖I中所示)并串聯(lián)一電阻 R4連接至直流電源40，Ql-5至Qn-5的集電極接至中央處理器10的第五個(gè)ADC接口(網(wǎng)絡(luò)名稱為Rx5，如圖I中所示)并串聯(lián)一電阻R5連接至直流電源40。初始時(shí)，中央處理器10 設(shè)置選定需要解碼的紅外光電傳感模組20所對(duì)應(yīng)的Cr腳為低電平，其它無需解碼的紅外光電傳感模組所對(duì)應(yīng)的Cr腳置為高電平，依次對(duì)該模組的紅外發(fā)射二極管發(fā)出一定周期的高/低電平脈沖信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)對(duì)應(yīng)紅外光敏三極管上的Vce，并對(duì)采樣到的數(shù)據(jù)ADC逐級(jí)量化處理，獲取接收紅外脈沖序列低電平時(shí)的平均值電壓VHavr和接收紅外脈沖序列高電平時(shí)的平均值電壓VLavr，計(jì)算VLavr和VHavr之和并除以2后得到的動(dòng)態(tài)平均閾值電壓VHLavr，比較VLavr+V (V為偏置常量)和VHLavr，當(dāng)(VLavr+V) > VHLavr時(shí)，得到的邏輯電平為“1”，否則為邏輯電平“O”。采用該方法繼續(xù)計(jì)算同一組字輪上的其它紅外收發(fā)管對(duì)的邏輯電平，并對(duì)這四組邏輯電平進(jìn)行組合編碼，再通過軟件查表解出紅外收發(fā)管對(duì)所對(duì)應(yīng)的字輪的數(shù)碼。接著設(shè)置已解碼字輪的紅外光電傳感模組的Cr腳為高電平，釋放操作控制權(quán)限。設(shè)置下一組字輪的紅外光電傳感模組的Cr為低電平，依照上述的解碼方法逐個(gè)解出該組紅外光電傳感模組上各紅外收發(fā)管對(duì)各所對(duì)應(yīng)字輪的數(shù)碼。
為了確保精確解碼，本發(fā)明中，各紅外收發(fā)管所包括的紅外光發(fā)射二極管和紅外光敏三極管的紅外線波長(zhǎng)一致，紅外光發(fā)射二極管和紅外光敏三極管分布于字輪的兩側(cè)， 字輪上開有投射小孔，紅外光發(fā)射二極管和紅外光敏三極管的安裝角度和位置一一對(duì)應(yīng)。
下面結(jié)合圖I說明下本發(fā)明光電直讀解碼器及解碼方法的解碼過程。
以解碼光電傳感器模組Jl的Dl-I和Ql-I管對(duì)為例說明具體的解碼過程。中央處理器10初始化以后，設(shè)置Crl為低電平，Cr2到Crn設(shè)置為高電平，Txl先對(duì)紅外光發(fā)射二極管Dl-I發(fā)射先發(fā)送高電平“ I ”50us，然后Rxl采樣紅外光敏三極管Ql-I的集電極導(dǎo)通壓降Vce，ADC轉(zhuǎn)換并記錄其數(shù)值VLvr ;Txl再對(duì)紅外光發(fā)射二極管Dl-I發(fā)送低電平“0”50us， 然后Rxl采樣紅外光敏三極管Ql-I的集電極導(dǎo)通壓降Vce，ADC轉(zhuǎn)換并記錄其數(shù)值VHvr ； Txl如此往復(fù)發(fā)送高/低電平序列各8次，Rxl分別采樣檢測(cè)Vce各8次，去除采樣過程中 VHvr和VLvr各自的最大值和最小值,計(jì)算VHvr的平均值VHavr以及VLvr的平均值VLavr, 再計(jì)算VLavr和VHavr之和并除以2后得到的動(dòng)態(tài)平均閾值電壓VHLavr，比較VLavr+V (V 為偏置常量)和VHLavr，當(dāng)(VLavr+V) > VHLavr時(shí)，得到的邏輯電平為“ 1”，否則為邏輯電平“O”。在Txl發(fā)送高/低脈沖序列驅(qū)動(dòng)Dl-I時(shí)，如果紅外光發(fā)射二極管所處的位置有透射孔，無論為半開或全開，測(cè)得的數(shù)據(jù)VLavr小于VHLavr ;如果紅外光發(fā)射二極管所處的位置無透射孔，則紅外光無法穿透字輪，則測(cè)得的數(shù)據(jù)VHavr與VLavr基本相同，為了保證數(shù)據(jù)可正確判斷，我們通過設(shè)置一個(gè)偏置常量V，并使它與VLavr相加，比較“VLavr + V”與 VHLavr的大小，當(dāng)“ VLavr+V ”大于或等于VHLavr時(shí)，判定此時(shí)為高電平“ 1”，否則為低電平 “ O ”，至此已經(jīng)解碼出一對(duì)紅外收發(fā)管對(duì)數(shù)碼。
依照同樣的測(cè)量方法，通過Tx2發(fā)射，R χ2接收繼續(xù)解碼光對(duì)管Dl_2和Ql_2、 通過Tx3發(fā)射，R χ3接收繼續(xù)解碼光對(duì)管D1-3和Q1-3、通過Τχ4發(fā)射，Rx4接收繼續(xù)解碼光對(duì)管D1-4和Q1-4、通過Tx5發(fā)射，R χ5接收繼續(xù)解碼光對(duì)管D1-5和Q1-5，至此解完Jl模組的所有紅外收發(fā)管對(duì)后對(duì)并對(duì)這五個(gè)邏輯電平進(jìn)行組合編碼得出一個(gè)5位二進(jìn)制代碼，再查詢真值表得到與字輪顯示相同的數(shù)值，最終，一組光電傳感器模組對(duì)應(yīng)的字輪的解碼完成。
參照上述解碼方法、通過中央處理器10設(shè)置Crn (η為選中的光電傳感器模組號(hào)) 為低電平，其它不需要解碼的光電傳為高電平，可繼續(xù)解碼下一組光電傳感器模組，實(shí)現(xiàn)對(duì)其它字輪的解碼。
完成對(duì)所有字輪解碼后，中央處理器10通過USART接口將數(shù)據(jù)送至通訊組件并與其它設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。
此解碼方法，對(duì)紅外光發(fā)射二極管發(fā)送的一定周期的高/低電平脈沖序列，沒有直接讀取紅外光敏三極管轉(zhuǎn)換時(shí)的開關(guān)量，而是通過ADC逐次量化處理，即使中間出現(xiàn)其它干擾，也通過去除最大值和最小值，再取平均值運(yùn)算將干擾時(shí)Rx上所讀到的Vce數(shù)據(jù)剔除了，同時(shí)比較的門檻電壓也是動(dòng)態(tài)變化的，提高了抗干擾的性能。
以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選技術(shù)方案對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡(jiǎn)單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種光電直讀解碼器，用于對(duì)儀表的機(jī)械字輪的計(jì)數(shù)進(jìn)行解碼實(shí)現(xiàn)自動(dòng)讀表，其特征在于包括中央處理器(10)、至少一組紅外光電傳感器模組(20)、通信組件(30)和直流電源(40);所述中央處理器(10)具有通信接口、至少四路ADC接口和至少五路I/O端口 ；一組紅外光電傳感模組(20)對(duì)應(yīng)儀表的一個(gè)字輪，包括至少四對(duì)紅外收發(fā)管對(duì)，每對(duì)紅外收發(fā)管對(duì)包括一個(gè)紅外光發(fā)射二極管和一個(gè)紅外光敏三極管；紅外光發(fā)射二極管的負(fù)極與紅外光敏三極管的發(fā)射極相連并接至中央處理器(10)的Cr腳，紅外光發(fā)射二極管的正極串聯(lián)一電阻接至中央處理器(10)的I/O端口，紅外光敏三極管的集電極接至中央處理器(10)的ADC接口和串聯(lián)一電阻連接至直流電源(40);初始時(shí)，設(shè)置中央處理器(10)的Cr腳為低電平，對(duì)紅外光電傳感器模組(20)的紅外光發(fā)射二極管發(fā)出一定周期的高/低電平脈沖信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)紅外光敏三極管上的Vce，并對(duì)采樣到的數(shù)據(jù)進(jìn)行ADC逐級(jí)量化處理，獲取接收紅外脈沖序列低電平時(shí)的平均值電壓VHavr和接收紅外脈沖序列高電平時(shí)的平均值電壓VLavr,計(jì)算VLavr和VHavr之和并除以2后得到的動(dòng)態(tài)平均閾值電壓VHLavr,比較VLavr+V (V為偏置常量)和VHLavr，當(dāng)(VLavr+V) > VHLavr時(shí)，得到的邏輯電平為“ 1”，否則為邏輯電平“0”;繼續(xù)計(jì)算同一組字輪上的其它紅外收發(fā)管對(duì)的邏輯電平，并對(duì)這些邏輯電平進(jìn)行組合編碼，再通過軟件查表解出紅外收發(fā)管對(duì)所對(duì)應(yīng)的字輪的數(shù)碼，最后經(jīng)通信接口通過通信組件(30 )將數(shù)據(jù)傳輸出去。
2.如權(quán)利要求I所述的光電直讀解碼器，其特征在于所述通信接口為USART接口。
3.如權(quán)利要求I所述的光電直讀解碼器，其特征在于具有多組紅外光電傳感模組(20)，每組紅外光電傳感模組(20)又具有相同數(shù)量的多對(duì)紅外收發(fā)管對(duì)；中央處理器(10)具有不少于紅外收發(fā)管對(duì)數(shù)量的ADC接口和I/O端口 ；每個(gè)紅外光電傳感模組(20)上所有紅外光敏三極管的發(fā)射極與紅外光發(fā)射二極管的負(fù)極全部相連在一起并連接至中央處理器(10)上相對(duì)應(yīng)的一個(gè)Cr腳；初始時(shí)，中央處理器(10)設(shè)置選定需要解碼的紅外光電傳感模組(20)所對(duì)應(yīng)的Cr腳為低電平，依次對(duì)該模組的紅外發(fā)射二極管發(fā)出一定周期的高/低電平脈沖信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)對(duì)應(yīng)紅外光敏三極管上的Vce，并對(duì)采樣到的數(shù)據(jù)ADC逐級(jí)量化處理，獲取接收紅外脈沖序列低電平時(shí)的平均值電壓VHavr和接收紅外脈沖序列高電平時(shí)的平均值電壓VLavr，計(jì)算VLavr和VHavr之和并除以2后得到的動(dòng)態(tài)平均閾值電壓VHLavr,比較VLavr+V (V為偏置常量)和VHLavr，當(dāng)(VLavr+V)> VHLavr時(shí)，得到的邏輯電平為“1”，否則為邏輯電平“0”;繼續(xù)計(jì)算同一組字輪上的其它紅外收發(fā)管對(duì)的邏輯電平，并對(duì)這些邏輯電平進(jìn)行組合編碼，再通過軟件查表解出紅外收發(fā)管對(duì)所對(duì)應(yīng)的字輪的數(shù)碼，然后逐組解出各組紅外光電傳感模組(20)所對(duì)應(yīng)的字輪的數(shù)碼。
4.如權(quán)利要求3所述的光電直讀解碼器，其特征在于各紅外收發(fā)管所包括的紅外光發(fā)射二極管和紅外光敏三極管的紅外線波長(zhǎng)一致。
5.一種光電直讀解碼的方法，用于對(duì)儀表的機(jī)械字輪的計(jì)數(shù)予以解碼，其特征在于，包括如下步驟 A.設(shè)置中央處理器(10)、至少一組紅外光電傳感器模組(20)、通信組件(30)和直流電源(40);所述中央處理器(10)具有通信接口、至少四路ADC接口和至少五路I/O端口 ；一組紅外光電傳感模組(20)對(duì)應(yīng)儀表的一個(gè)字輪，包括至少四對(duì)紅外收發(fā)管對(duì)，每對(duì)紅外收發(fā)管對(duì)包括一個(gè)紅外光發(fā)射二極管和一個(gè)紅外光敏三極管； B.將紅外光發(fā)射二極管的負(fù)極與紅外光敏三極管的發(fā)射極相連并接至中央處理器(10)的Cr腳，將紅外光發(fā)射二極管的正極串聯(lián)一電阻接至中央處理器(10)的I/O端口，將紅外光敏三極管的集電極接至中央處理器(10 )的ADC接口和串聯(lián)一電阻連接至直流電源(40)； C.初始時(shí)，設(shè)置中央處理器(10)的Cr腳為低電平，對(duì)紅外光電傳感器模組(20)的紅外光發(fā)射二極管發(fā)出一定周期的高/低電平脈沖信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)紅外光敏三極管上的Vce,并對(duì)采樣到的數(shù)據(jù)進(jìn)行ADC逐級(jí)量化處理，獲取接收紅外脈沖序列低電平時(shí)的平均值電壓VHavr和接收紅外脈沖序列高電平時(shí)的平均值電壓VLavr,計(jì)算VLavr和VHavr之和并除以2后得到的動(dòng)態(tài)平均閾值電壓VHLavr，比較VLavr+V(V為偏置常量)和VHLavr，當(dāng)(VLavr+V)> VHLavr時(shí)，得到的邏輯電平為“ 1”，否則為邏輯電平“0” ;采用該方法繼續(xù)計(jì)算同一組字輪上的其它紅外收發(fā)管對(duì)的邏輯電平，并對(duì)這些邏輯電平進(jìn)行組合編碼，再通過軟件查表解出紅外收發(fā)管對(duì)所對(duì)應(yīng)的字輪的數(shù)碼，再經(jīng)通信接口通過通信組件(30)將數(shù)據(jù)傳輸出去。
6.如權(quán)利要求5所述的光電直讀解碼的方法，其特征在于所述通信接口為USART接□。
7.如權(quán)利要求5所述的光電直讀解碼的方法，其特征在于所述步驟A中，設(shè)置多組紅外光電傳感模組(20),每組紅外光電傳感模組(20)又設(shè)置相同數(shù)量的多對(duì)紅外收發(fā)管對(duì)；對(duì)應(yīng)地，中央處理器(10)具有不少于紅外收發(fā)管對(duì)數(shù)量的ADC接口和I/O端口 ；在所述步驟B中，將每個(gè)紅外光電傳感模組(20)上所有紅外光敏三極管的發(fā)射極與紅外光發(fā)射二極管的負(fù)極全部相連在一起并連接至中央處理器(10)上相對(duì)應(yīng)的一個(gè)Cr腳；所述步驟C中，初始時(shí)，中央處理器(10)設(shè)置選定需要解碼的紅外光電傳感模組(20)所對(duì)應(yīng)的Cr腳為低電平，依次對(duì)該模組的紅外發(fā)射二極管發(fā)出一定周期的高/低電平脈沖信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)對(duì)應(yīng)紅外光敏三極管上的Vce，并對(duì)采樣到的數(shù)據(jù)ADC逐級(jí)量化處理，獲取接收紅外脈沖序列低電平時(shí)的平均值電壓VHavr和接收紅外脈沖序列高電平時(shí)的平均值電壓VLavr，計(jì)算VLavr和VHavr之和并除以2后得到的動(dòng)態(tài)平均閾值電壓VHLavr，比較VLavr+V (V為偏置常量)和VHLavr，當(dāng)(VLavr+V) > VHLavr時(shí)，得到的邏輯電平為“ 1”，否則為邏輯電平“0” ；采用該方法繼續(xù)計(jì)算同一組字輪上的其它紅外收發(fā)管對(duì)的邏輯電平，并對(duì)這些邏輯電平進(jìn)行組合編碼，再通過軟件查表解出紅外收發(fā)管對(duì)所對(duì)應(yīng)的字輪的數(shù)碼。
8.如權(quán)利要求7所述的光電直讀解碼的方法，其特征在于各紅外收發(fā)管所包括的紅外光發(fā)射二極管和紅外光敏三極管的紅外線波長(zhǎng)一致。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種光電直讀解碼器及解碼方法，用于對(duì)儀表的機(jī)械字輪的計(jì)數(shù)予以解碼而自動(dòng)讀表，包括中央處理器、紅外光電傳感器模組、通信組件和直流電源；初始時(shí)，設(shè)置中央處理器的Cr腳為低電平，對(duì)傳感器模組的紅外光發(fā)射二極管發(fā)出一定周期的高/低電平脈沖信號(hào)，同時(shí)檢測(cè)紅外光敏三極管上的Vce，并對(duì)采樣到的數(shù)據(jù)進(jìn)行ADC逐級(jí)量化處理，獲取動(dòng)態(tài)平均閾值電壓VHLavr、接收低電平時(shí)的平均值電壓VHavr和接收高電平時(shí)的平均值電壓VLavr，通過比較VLavr+V和VHLavr，區(qū)分邏輯電平“0”和“1”，解出紅外收發(fā)管對(duì)所對(duì)應(yīng)的數(shù)碼，再通過通信組件將數(shù)據(jù)傳輸出去。本發(fā)明光電直讀解碼器及解碼方法解碼穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)G01D13/00GK102980604SQ201210500199
公開日2013年3月20日 申請(qǐng)日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者鄧生根, 汪恒宇, 熊金華 申請(qǐng)人:深圳市華旭科技開發(fā)有限公司