基于單片機改造邁氏干涉儀自動(dòng)測量微小長(cháng)度

2 系統結構及硬件電路設計
系統結構主要是在原有物理光學(xué)儀器——邁克爾干涉儀的基礎上增加了電子技術(shù)的設計模塊，如圖3所示。模塊包括：單片機系統、鍵盤(pán)控制單元、電機驅動(dòng)電路、光電轉換電路和液晶顯示單元。

2．1 光電轉換電路設計
光電轉換電路由兩部分組成，如圖4所示，氦氖激光干涉條紋檢測和白光干涉彩紋檢測，它的作用是把變化的光信號轉換為可供單片機識別的脈沖信號。

2．1．1 激光干涉條紋檢測
該部分由兩個(gè)光敏二極管，偏置電阻R1，R2，分壓電阻R3，R4和一個(gè)運算放大器A1組成。當微調旋鈕轉動(dòng)時(shí)，光屏上會(huì )出現圓環(huán)型“吞”、“吐”條紋，一個(gè)光敏二極管對準圓環(huán)條紋正中心，另一個(gè)用于檢測背景光，這樣設計可以大大減小外界光強的影響，在一般光強下均可測量。光敏二極管對變化的光信號敏感，加上偏置電阻R1和R2后會(huì )輸出合適的電信號。分壓電阻R3，R4給運算放大器的反向輸入端提供合適的門(mén)限電壓，電信號從同向輸入端輸入，當高于反向輸入端的門(mén)限電壓Um1時(shí)，輸出電壓翻轉到電源電壓的正極(+5 V)，當輸入電壓低于反向端的門(mén)限電壓Um1時(shí)，輸出電壓翻轉到電源電壓的地(0 V)。由此，“吞”、“吐”條紋轉換為了脈沖信號。
2．1．2 白光干涉彩紋檢測
該部分由光敏二極管1，偏置電阻R1，放大器A2和門(mén)限比較器A3組成。它的原理與激光類(lèi)似，當彩紋出現時(shí)，光強度變化會(huì )使光敏二極管1產(chǎn)生微弱的電信號，此信號經(jīng)過(guò)放大器A2被放大(放大器的放大倍數由電阻R6和R7決定)，再經(jīng)過(guò)門(mén)限比較器A3(門(mén)限比較器的門(mén)限值由電阻R8和R9確定)，最后轉變?yōu)榱嗣}沖信號。