第6章　接 口 設 計

6.1　接口設計基本方法和接口芯片

6.1.1　接口設計與分析的基本方法

盡管各種接口芯片的功能和引腳不相同，但在使用方法上有共同之處，使用這些芯片進行接口電路設計和分析的基本方法也是相同的。

（1）分析和設計接口兩側的情況

接口作為CPU與外設的中間界面，一面要與CPU連接，另一面要與外設連接。對CPU一側，要弄清CPU的類型和引腳的定義，如它提供的數據線寬（8bit、16bit、32bit）、地址線寬度（16bit、20bit、24bit）和控制線的邏輯定義（高電平有效、低電平有效、脈沖跳變有效），以及時序關系有什么特點。對于數據線，要解決的一個問題就是：目前使用的微機外設多數都是8位的，接口芯片多數也是8位的，它們與8位CPU相接當然不存在問題，然而，如何與16位或32位CPU連接呢？這是接口設計和分析的一個關鍵。

對于外設一側，連線只有三種：數據線、控制線和狀態線。設計和分析的重點與關鍵應放在控制和狀態線上，因為接口上的同一個引腳接不同外設時作用可能不同，同時外設的速度也千差萬別，而且相差懸殊。

（2）進行適當的信號轉換

有些接口芯片的信號線可直接與CPU系統連接，有些信號線則需要經過一定的處理或改造，這種改造包括邏輯上、時序上或電平上的，特別是接外設一側的信號線，由于外設需要的電平常常不是TTL電平，而且要求有一定驅動能力，因此，多數情況下，要經過一定轉換和改造才能連接。總之，CPU和外設之間的各種不匹配都要由接口電路來完成雙方的匹配和協調工作，以保證信息的正確傳輸。

（3）接口驅動程序分析與設計

現在使用的接口芯片多數是可編程的，因此設計接口不僅僅是硬件上的問題，而且還包括編寫驅動程序。編制驅動程序可按表22-6-1所示的三個步驟進行。

6.1.2　常用的接口芯片

現代微機接口電路大部分都做成可編程接口芯片，因此，在接口設計中，通常不需要繁雜的電路參數計算，而是要熟練地掌握和深入了解各類芯片的工作原理和外部特性，尤其是掌握它們的使用方式和編程技巧，以便用它們合理地與CPU和外設連接起來，并編寫相應的驅動程序。采用集成接口芯片不僅使接口部件體積小，功能強，可靠性高，易于擴展，應用靈活方便，而且推動接口向智能化方向發展。所以接口芯片在微機接口設計中起著極其重要的作用，應給予足夠重視。常用的接口芯片見表22-6-2。

6.2　人機接口電路設計

6.2.1　人機接口電路類型與特點

人機接口是操作者與機電系統（主要是控制微機）之間進行信息交換的接口。按照信息的傳遞方向，可以分作兩大類：輸入接口與輸出接口。機電系統通過輸出接口向操作者顯示系統的各種狀態、運行參數及結果等信息；另一方面，操作者通過輸入接口向機電系統輸入各種控制命令，干預系統的運行狀態，以實現所要求完成的任務。常用的輸入輸出設備如表22-6-3所示。

人機接口作為“人”與“機”之間進行信息傳遞的通道，有著其自身的一些特點，需要在進行設計時予以特殊考慮。

①專用性。每一種機電產品都有其自身特定的功能，對人機接口有著不同的要求，所以人機接口的設計方案要根據產品的要求而定。例如對于一些簡單的二值性的控制參數，可以考慮采用控制開關；對于一些少量的數值型參數的輸入，可以考慮使用BCD碼撥盤；而當系統要求輸入的控制命令和參數比較多時，則應考慮使用行列式鍵盤等。

②低速性。與控制微機的工作速度相比，大多數人機接口設備的工作速度是很低的，所以在進行人機接口設計時，要考慮控制微機與接口設備間的速度匹配，提高控制微機的工作效率。

③高性能價格比。由于機電的結合大大強化了機械系統功能，使整個機電系統具有高性能價格比。所以在進行人機接口設計時，在滿足功能要求的前提下，輸入、輸出設備配置以小型、微型、廉價為原則。

6.2.2　輸入接口電路設計

（1）開關輸入接口設計

對于一些二值化的控制命令和參數，可以采用簡單的開關作為輸入設備，常用的開關有按鈕、轉換開關等。

控制微機通過I/O口或擴展I/O口對某點電位進行檢測，從而判斷開關的狀態。

由于這類開關大都是機械開關（觸摸開關），機械觸點的彈性作用使開關在閉合及斷開瞬間產生抖動，造成某點電位產生一系列脈沖。抖動時間的長短與力學特性有關，一般為5～10ms。按鈕的穩定閉合期由操作員的按鍵動作決定，一般在幾百微秒至幾秒之間。所以在進行實際開關類接口設計時，必須采取軟件或硬件措施進行消抖處理。

軟件消抖的辦法是：在檢測到開關狀態后，延時一段時間再進行檢測，若兩次檢測到的開關狀態相同，則認為有效。延時時間應大于抖動時間。

（2）74C922 16鍵盤編碼電路

74C922 16鍵盤編碼電路如圖22-6-1所示。

CMOS工藝技術制造，工作電壓3～15V，“二鍵鎖定”功能，編碼輸出為三態輸出，可直接與微處理器數據總線相連，內部振蕩器能完成4×4矩陣鍵盤掃描，亦可用外部振蕩器使鍵盤操作與其他處理同步，通過外接電容避免開關發生前、后沿彈跳所需的延時。有按鍵按下時，數據有效線變高，同時封鎖其他鍵，片內鎖存器將保持鍵盤矩陣的4位編盤，可由微處理器讀出，引腳Y1-Y4為行，X1-X4為列，A-D為數據輸出，VDD=+3V～+15V。

（3）不用專用IC的鍵盤電路

①一個I/O口一個鍵。這種鍵盤電路比較簡單，但缺點也是很明顯的：非常浪費系統寶貴的硬件資源；適合鍵盤比較少但硬件資源比較充裕的場合。

②如圖22-6-2所示的鍵盤電路非常巧妙，并且使用的I/O口比較少。先檢測三根行線是否被拉低，如果沒有，再將最下面那條行線拉低（軟件置低），然后再檢測上面兩條行線是否被拉低。如果沒有，則表示無按鍵按下，然后將最下面那條行線設為輸入，掃描完畢。如果檢測三根行線時，有被拉低的，則就是右邊的三個按鍵中對應的那個按鍵被按下。如果檢測兩條行線時，有被拉低的，則就是上面的兩個按鍵中對應的那個按鍵被按下。

③圖22-6-3所示電路為不用專用IC的鍵盤電路。

掃描方法如下：硬件部分分為兩塊：一塊是普通鍵盤矩陣，另外一塊是中斷和接口電路，主要由相應數目的二極管和電阻組成。具體對6個I/O口的情況而言，實現5×5的按鍵矩陣的中斷和接口電路，共需要10只二極管、12只電阻和1只三極管。10只二極管按其在電路中所起的作用可分為兩組：第一組包括D6，D7，D8，D9和D10，用于保證按鍵信息的單一流向；第二組包括D1，D2，D3，D4和D5，它們在電路上對NPN三極管的基極構成“或”的邏輯關系，對單片機進行初始化。除了PORT6以外，其余的I/O口均被置成高電平，這樣當有鍵按下時，三極管的基極由低變高，三極管導通：集電極由高電平跳變成低電平，向單片機發出中斷信號，從而啟動鍵盤掃描程序。

④圖22-6-4是一個非常典型的矩陣鍵盤，特點是電路簡單，缺點是I/O口使用的比較多，掃描方法也比較簡單。

⑤如圖22-6-5所示為節省資源的鍵盤電路。

⑥如圖22-6-6所示為復合矩陣按鍵典型排列情況。

⑦鍵盤電路如圖22-6-7所示。

6.2.3　輸出接口電路設計

輸出接口是操作者對機電系統進行監測的窗口，通過輸出接口，機電系統向操作者顯示自身的運行狀態、關鍵參數及運行結果等，并進行故障報警。

（1）常見LED驅動電路的分析

電容降壓電路是一種常見的小電流電源電路，由于其具有體積小﹑成本低﹑電流相對恒定等優點，也常應用于LED的驅動電路中。

圖22-6-8為一個實際的采用電容降壓的LED驅動電路。大部分應用電路中沒有連接壓敏電阻或瞬變電壓抑制晶體管，建議連接上，因壓敏電阻或瞬變電壓抑制晶體管能在電壓突變瞬間（如雷電﹑大用電設備啟動等）有效地將突變電流泄放，從而保護二極管和其他晶體管，它們的響應時間一般在毫秒級。

電容C₁的作用為降壓和限流，電容的特性是通交流﹑隔直流，當電容連接于交流電路中時，其容抗計算公式為

式中　XC——電容的容抗；

f——輸入交流電源的頻率；

C——降壓電容的容量。

流過電容降壓電路的電流計算公式為

式中　I——流過電容的電流；

U——電源電壓；

XC——電容的容抗。

在220V﹑50Hz的交流電路中，當負載電壓遠遠小于220V時，電流與電容的關系式為I=69C，其中電容的單位為μF，電流的單位為mA。

（2）七段LED顯示器接口電路設計

①數碼管的外形及管腳。選擇數碼管需要注意以下問題：共陰還是共陽，字體大小，字數，字的顯示顏色等。最常用的數碼管型號為“3641AH”，即該數碼管字高0.36in、四字一體、共陰、紅色。3641AH的外形及管腳定義如圖22-6-9所示，圖22-6-10為共陰和共陽數碼管。

建議不要直接用單片機驅動數碼管，這樣做單片機的程序量和單片機處理顯示的時間都會大幅度增加，并且如果用單片機管腳直接驅動段LED，則無法保證亮度，如果用單片機擴展三極管來驅動段LED，則8個字的數碼管需要16個三極管，太麻煩。而且當單片機系統還需要鍵盤的時候，無疑使用數碼管驅動芯片最合適，性價比最高的LED驅動芯片是HD7279A。

②數碼管、鍵盤驅動芯片HD7279A的應用

HD7279A可以驅動8位共陰數碼管或64只獨立的LED，在驅動數碼管的同時還能檢測64鍵的鍵盤矩陣，如圖22-6-11所示。HD7279A需要與單片機連接的管腳共有5個，見表22-6-4。

HD7279接線圖如圖22-6-12所示。HD7279A的工作電壓是5V，VDD接+5V、VSS接GND。該芯片有兩個正電源管腳VDD，因為HD7279A驅動的是共陰數碼管，需要從電源管腳吸收電流來完成驅動，單段（1個LED）的典型驅動電流為（5-1.6）/200=17mA，滿負荷時64段同時點亮，需要17×64=1088mA的驅動電流。在使用該芯片時需要給VDD管腳加較大的去耦電容，建議使用470μF/16V電解，電容同時用10μF鉭電容和0.1μF陶瓷電容并聯作旁路。而且在滿足亮度要求的前提下，盡量使用較大的LED串聯電阻，以減小驅動電流，從而使HD7279A工作更穩定。

HD7279A內部使用動態掃描的方式驅動數碼管，需要外部匹配阻容振蕩電路。RC管腳是頻率輸入端。CLKO是振蕩輸出端，當使用兩片HD7279A時，可將一片CLKO管腳連到另一片的RC管腳，而無需使用兩套振蕩電路。

假設HD7279A實際驅動了2個3641AH數碼管，排列如圖22-6-13所示。HD7279A的管腳SA、SB、SC、SD、SE、SF、SG、DP應該和兩個數碼管的A、B、C、D、E、F、G、DP管腳都連接。DIG0～DIG7連接到如圖22-6-13對應的數碼位置，DIG0到DIG7的連接一定不要隨意顛倒，否則HD7279A的移位命令將導致顯示錯誤。

對HD7279A編程的關鍵就是控制好時序圖中T1～T8這8個延時的長度。

（3）8×8 LED點陣顯示驅動技術

①顯示內容。在8×8 LED點陣上顯示柱形，讓其先從左到右平滑移動三次，其次從右到左平滑移動三次，再次從上到下平滑移動三次，最后從下到上平滑移動三次，如此循環下去。

②電路原理圖。8×8 LED點陣顯示驅動電路原理圖如圖22-6-14所示。

③硬件電路連線

a.把“單片機系統”區域中的P1端口用8芯排芯連接到“點陣模塊”區域中的“DR1～DR8”端口上。

b.把“單片機系統”區域中的P3端口用8芯排芯連接到“點陣模塊”區域中的“DC1～DC8”端口上。

④程序設計內容。

8×8點陣LED結構如圖22-6-15所示，從圖中可以看出，8×8點陣共需要64個發光二極管，且每個發光二極管是放置在行線和列線的交叉點上，當對應的某一列置1電平，某一行置0電平，則相應的二極管就亮；因此要實現一根柱形的亮法，對應的一列為一根豎柱，或者對應的一行為一根橫柱。實現柱形亮的方法如下所述。

一根豎柱：對應的列置1，逐行置0，采用逐行掃描的方法來實現。

一根橫柱：對應的行置0，逐列置1，采用逐列掃描的方法來實現。

⑤C語言程序

#include <AT89X52.H>

unsigned char code taba［］={0xfe，0xfd，0xfb，0xf7，0xef，0xdf，0xbf，0x7f}；

unsigned char code tabb［］={0x01，0x02，0x04，0x08，0x10，0x20，0x40，0x80}；

void delay（void）

{

unsigned char i，j；

for（i=10；i>0；i--）

for（j=248；j>0；j--）；

}

void delay1（void）

{

unsigned char i，j，k；

for（k=10；k>0；k--）

for（i=20；i>0；i--）

for（j=248；j>0；j--）；

}

void main（void）

{

unsigned char i，j；

while（1）

{

for（j=0；j<3；j++）　//from left to right 3 time

{

for（i=0；i<8；i++）

{

P3=taba［i］；

P1=0xff；

delay1（）；

}

}

for（j=0；j<3；j++）　//from right to left 3 time

{

for（i=0；i<8；i++）

{

P3=taba［7-i］；

P1=0xff；

delay1（）；

}

}

for（j=0；j<3；j++）　//from top to bottom 3 time

{

for（i=0；i<8；i++）

{

P3=0x00；

P1=tabb［7-i］；

delay1（）；

}

}

for（j=0；j<3；j++）//from bottom to top 3 time

{

for（i=0；i<8；i++）

{

P3=0x00；

P1=tabb［i］；

delay1（）；

}

}

}

}

（4） 通信接口

（5）ISD2500系列語音錄放電路

①管腳排列圖。ISD2500管腳排列見圖22-6-16。

②應用原理圖。ISD2500應用原理見圖22-6-17。

注：MICREF可不用，即不接任何元件，但噪聲會變大。

③工作模式。

a.按鍵錄放音模式。按鍵錄放音模式見表22-6-6。

b.工作模式。2500系列內置了若干操作模式，可用最少的外圍器件實現最多的功能。操作模式也由地址端控制：當最高兩位都為1時，其他地址端置高就選擇某個（或某幾個）模式。因此操作模式和直接尋址相互排斥。操作模式可由微控制器，也可由硬件實現。使用操作模式有以下兩點注意。

（a）所有操作最初都是從0地址，即存儲空間的起始端開始。后續操作根據所選用的模式可從其他地址開始。而且，電路由錄轉為放，或由放轉為錄時（M6模式除外），或執行了掉電周期后，地址計數器復位為0。

（b）當/CE變低，最高兩位地址位同高時，執行操作模式。這種操作模式一直有效，除非/CE再次由高變低，芯片重新鎖存當前的地址/模式端電平，然后執行相應操作。2500系列操作模式見表22-6-7，2500模式作用見表22-6-8，、PD、的作用重新定義如表22-6-9所示。

④ISD2500系列管腳說明。

6.3　機電接口電路設計

6.3.1　機電接口電路類型與特點

所謂機電接口，是指機電產品中的機械裝置與控制微機的接口。按照信息的傳遞方向可以將機電接口分為信息采集接口（傳感器接口）與控制輸出接口，其各自的任務與特點見表22-6-11。

6.3.2　信號采集通道接口中的A/D轉換接口電路設計

TLC2543是TI公司的12位串行模數轉換器，使用開關電容逐次逼近技術完成A/D轉換過程。由于是串行輸入結構，TLC2543與外圍電路的連線簡單，能夠節省51系列單片機I/O資源。自動完成采樣，有轉換結束標志管腳，分辨率較高，且價格適中，因此在儀器儀表中有較為廣泛的應用。

6.3.3　控制量輸出通道中的D/A轉換接口電路設計

D/A集成芯片很多，D/A芯片可分為：電流輸出型，如DAC0832、AD7522等；電壓輸出型，如AD558、AD7224等。電壓輸出型又可分為單極性輸出和雙極性輸出等。下面介紹兩種典型的，目的在于掌握D/A芯片的用途及接口電路設計方法。

（1）TLC5617雙路10位數模轉換器

TLC5617是雙路10位電壓輸出數字-模擬轉換（DAC），可實現單路輸出或雙路同時輸出，輸出電壓范圍為基準電壓的兩倍。TLC5617通過CMOS兼容的3線串行總線與單片機連接，最大時鐘頻率20MHz。TLC5617接收單片機的16位控制字，產生模擬輸出。芯片管腳定義見表22-6-13。TLC5617芯片管腳見圖22-6-18，TLC5617操作時序見圖22-6-19。

（2）TLC5617的16位控制字結構

TLC5617的16位控制字結構如圖22-6-20所示。D15～D12是編程位，控制通道選擇等。D11～D2是數據位，控制輸出電壓大小。D1～D0沒用，補零即可。編程位D15～D12的功能見表22-6-14、圖22-6-21。　

輸出電壓與輸入數據滿足如下對應關系：輸出電壓=2×V_ref×輸入數據/1024。其中，V_ref是給定的參考電壓。

6.3.4　控制量輸出通道中的功率接口電路設計

在機電產品中，被控對象所需要的驅動功率一般都比較大，而計算機發出的數字控制信號或經D/A轉換后所得到的模擬控制信號的功率都很小，必須經過功率放大后才能用來驅動被控對象。實現功率放大功能的接口電路被稱為功率接口電路。

6.3.4.1　PWM整流電路

在電力系統中，電壓和電流應是完好的正弦波。但是在實際的電力系統中，由于非線性負載的影響，實際的電網電壓和電流波形總是存在不同程度的畸變，給電力輸配電系統附近的其他電氣設備帶來許多問題，因而就有必要采取措施限制其對電網和其他設備的影響。隨著電力電子技術的迅速發展，各種電力電子裝置在電力系統、工業、交通、家庭等眾多領域中的應用日益廣泛，大量的非線性負載被引入電網，導致了日趨嚴重的諧波污染。電網諧波污染的根本原因在于電力電子裝置的開關工作方式，引起網側電流、電壓波形的嚴重畸變。目前，隨著功率半導體器件研制與生產水平的不斷提高，各種新型電力電子變流裝置不斷涌現，特別是用于交流電機調速傳動的變頻器性能的逐步完善，為工業領域節能和改善生產工藝提供了十分廣闊的應用前景。相關資料表明，電力電子裝置生產量在未來的十年中將以每年不低于10%的速度遞增，同時，由這類裝置所產生的高次諧波約占總諧波源的70%以上。

為了抑制電力電子裝置產生的諧波，其中的一種方法就是對整流器本身進行改進，使其盡量不產生諧波，且電流和電壓同相位。這種整流器稱為高功率因數變流器或高功率因數整流器。高功率因數變流器主要采用PWM整流技術，一般需要使用自關斷器件。對電流型整流器，可直接對各個電力半導體器件的通斷進行PWM調制，使輸入電流成為接近正弦且與電源電壓同相的PWM波形，從而得到接近1的功率因數。對電壓型整流器，需要將整流器通過電抗器與電源相連。只要對整流器各開關器件施以適當的PWM控制，就可以對整流器網側交流電流的大小和相位進行控制，不僅可實現交流電流接近正弦波，而且可使交流電流的相位與電源電壓同相，即系統的功率因數總是接近于1。

6.3.4.2　光耦合器驅動接口設計

6.3.4.3　繼電器

（1）電磁繼電器

（2）固態繼電器

固態繼電器SSR（solid state reley）使用數字信號作輸入控制，輸入與輸出之間使用光耦隔離，輸出器件為大功率三極管、功率場效應管、單/雙向可控硅等，是一種無觸點的電子開關，可實現相當于電磁繼電器一樣的功能。固態繼電器的輸出形式有交流輸出和直流輸出兩種，它們分別在交流或直流電源上作負載的開關，不能混用。

直流型SSR負載為感性負載時，如直流電磁閥或電磁鐵，應在負載兩端并聯一只二極管，二極管的電流應等于負載工作電流，電壓應大于負載工作電壓的4倍。

交流型SSR又分為電壓過零導通型（簡稱過零型）、電壓隨機導通型（簡稱隨機型）。交流過零型固體繼電器采用了過零控制電路，具有電壓過零時開啟、負載電流過零時關斷的特性，在負載上可以得到一個完整的正弦波形，減少了對負載的沖擊和對電網的污染。過零型與隨機型的工作波形圖見表22-6-18。

過零型交流固態繼電器原理分析如下。

如圖22-6-22所示，固態繼電器由三部分組成：輸入電路、隔離（耦合）和輸出電路組成，在輸入電路控制端加入信號后，IC1光電耦合器內光敏三極管呈導通狀態，R1串接電阻對輸入信號進行限流，以保證光耦合器不致損壞。LED發光二極管指示輸入端控制信號，VD1可防止當輸入信號正負極性接反時以保護光耦IC1。

V1在線路中起到交流電壓檢測作用，使固態繼電器在電壓過零時開啟、負載電流過零時關斷。當IC1光敏三極管截止時（控制端無信號輸入時），V1通過R2獲得基極電流使之飽和導通，從而使SCR可控硅門極觸發電壓UGT被箝在低電位而處于關斷狀態，最終導致BTA雙向可控硅在門極控制端R6上無觸發脈沖而處于關斷狀態。

當IC1光敏三極管導通時（控制端有信號輸入時），SCR可控硅的工作狀態由交流電壓零點檢測三極管V1來確定其工作狀態。如電源電壓經R2與R3分壓，A處電壓大于過零電壓時（VA>VBE1），V1處飽和導通狀態，SCR、BTA可控硅都處于關斷狀態；如電源電壓經R2與R3分壓，A處電壓小于過零電壓時（VA>VBE1），V1處截止狀態，SCR可控硅通過R4獲得觸發信號而導通，從而使BTA在R6上也獲得觸發信號也呈導通狀態，對負載電源進行關斷控制。如此時控制端信號關斷后，負載電流也隨之減小至BTA，雙向可控硅的維持電流IH時可自行關斷，切斷負載電源。

固態繼電器的優缺點及主要參數與選用見表22-6-19。

6.3.5　被控量反饋通道中的接口電路設計

在機電控制系統中，有時需要采用閉環控制的方式，實時監測被控量的參數變化，將系統輸出值與期望值進行比較，并利用二者的偏差進行自動調節控制，實現精確的跟隨或重現某種過程。

6.3.5.1　速度反饋接口

機電設備的速度檢測元件多采用測速發電機。測速發電機是一種能將轉速信息轉換為輸出電動勢的微特電機。當被測機構與測速發電機同軸連接時，只要檢測出測速發電機的輸出電動勢，就能獲得被測機構的轉速。

測速發電機的輸出電動勢E和轉速n成線性關系，其換算公式為

　　（22-6-1）

式中　U_a——輸出發電機輸出電壓；

n——轉速；

R_L——測速發電機負載電阻；

R_a——測速發電機電樞電阻；

Φ——每極總磁通；

C_e——常數。

圖22-6-23為測速發電機速度反饋接口電路圖。逐次逼近型A/D轉換器ADC0809用于將測速發電機的電壓數值轉換為數字量。IN0～IN7為8條模擬量輸入通道，ADDA、ADDB、ADDC為選擇輸入通道的地址輸入線，同時為0時選取IN0輸入通道。數據轉換完成后EOC發出中斷信號，并將轉換結果通過DB0～DB7送入微機。

6.3.5.2　位移反饋接口

（1）角度位移量反饋

對于執行機構角度位移量的檢測，可以采用旋轉變壓器與光電編碼器兩種方法。采用旋轉變壓器檢測位移量的接口與測速發電機類似，不再贅述。

光電編碼器可以通過光電轉換直接將執行機構的角度位移量轉換為二進制編碼輸入計算機。圖22-6-24所示為8位光電編碼盤，在編碼盤上開若干透光孔（透光孔呈同心圓布置，黑色框表示可以透光），在編碼盤下方設置8個光敏元件分別連接計算機數道。當編碼盤隨同執行機構轉過一定角度后，讀取光敏元件的二進制編碼即可獲得執行機構的角度位置信息。

需要指出的是，為避免制造精度等因素引起的誤差，光電編碼盤多采用循環碼編碼方式。循環碼可以通過式（22-6-2）轉換為二進制碼。

　　（22-6-2）

式中　B_m——二進制碼中第m位的值；

R_m——循環碼中第m位的值；

n——循環碼最高位下標。

（2）直線位移量反饋

光柵是檢測機構直線位移量的最常用方式，由標尺光柵和指示光柵兩部分組成，如圖22-6-25所示，指示光柵與標尺光柵的條紋間有一個微小夾角α。當光柵下方光源照過光柵時，在指示光柵上就會形成明暗相間的條紋，即莫爾條紋。而當指示光柵相對于標尺光柵左右移動時，莫爾條紋上下移動。

設莫爾條紋寬度為W，在指示光柵上方設置兩個光敏元件T_a、T_b，間距為W/4。從零時刻開始記錄T_a、T_b的高電平、低電平交替次數即可獲得指示光柵的位移量，而記錄T_a、T_b波形的相位關系就可以獲得指示光柵的位移方向。

如圖22-6-26所示為位移反饋邏輯電路， VA、VB分別連接光敏元件T_a和T_b，四位并入并出寄存器74LS95B的輸出Q0、Q1、Q2、Q3分別為光敏元件T_a、T_b本次及上次的輸出結果。通過圖中邏輯電路判斷指示光柵的位移量，左移CPD輸出高電平，右移CPU輸出高電平，保持原位則CPU、CPD均輸出低電平。輸出結果經8位計數器送入計算機，獲得指示光柵的位移量。8位計數器電路見圖22-6-27。