脉冲信号调制解调方法、光幕接收器、发射器及存储介质
阅读说明：本技术 脉冲信号调制解调方法、光幕接收器、发射器及存储介质 (Pulse signal modulation and demodulation method, light curtain receiver, transmitter and storage medium ) 是由 薛文锋 朱野营 于 2020-11-25 设计创作，主要内容包括：本申请涉及一种脉冲信号调制解调方法、光幕接收器、发射器及存储介质,应用于光幕接收器,其方法包括以下步骤：当达到第一预设时长时,判断是否产生尾灯反馈信号；若否,则使同步信号标志位置位,并对脉冲信号发送端口输出的当前电平信号进行翻转,按照翻转后的电平信号进行输出；若是,则判断是否达到第二预设时长,若是,则使对齐信号标志位置位,并对脉冲信号发送端口输出的当前电平信号进行翻转,按照翻转后的电平信号进行输出；其中,尾灯反馈信号为由最后一个收光管对应的通道切换至第一个收光管对应的通道时产生的电平翻转信号；第二预设时长大于第一预设时长。本申请能够减少脉冲信号在传输过程中因受干扰而导致解调错误的情况发生。(The application relates to a pulse signal modulation and demodulation method, a light curtain receiver, a transmitter and a storage medium, which are applied to the light curtain receiver, wherein the method comprises the following steps: when the first preset time length is reached, judging whether a tail lamp feedback signal is generated or not; if not, setting the flag bit of the synchronous signal, turning over the current level signal output by the pulse signal sending port, and outputting according to the turned level signal; if so, judging whether the second preset time is reached, if so, setting the alignment signal flag bit, overturning the current level signal output by the pulse signal sending port, and outputting according to the overturned level signal; the tail lamp feedback signal is a level turnover signal generated when a channel corresponding to the last light receiving tube is switched to a channel corresponding to the first light receiving tube; the second preset duration is greater than the first preset duration. The method and the device can reduce the occurrence of demodulation errors caused by interference of the pulse signals in the transmission process.)
技术领域
本申请涉及光幕技术领域，尤其是涉及一种脉冲信号调制解调方法、光幕接收器、发射器及存储介质。
背景技术
光幕是一种由上到下安装一列发光管、收光管的同步对射式检测装置。普通光幕由光幕发射器、光幕接收器以及连接发射接收部分的专用同步电缆组成。光幕发射器上每隔一定间距安装一个发光管，光幕接收器上按照相同间距安装相同数量的收光管。光幕工作时，光幕发射器沿长度方向，每隔一定时间驱动一个发光管发射调制后的红外光信号，光幕接收器上与该发光管相对应的收光管接收该红外光信号。发光系统驱动发光管完成后，接收系统判断是否被遮挡，从而实现对物体的检测功能。
为了能更好地实现光幕检测功能，光幕接收器和光幕发射器之间需要进行光束对齐修正，其中就需要产生脉冲信号在二者间进行传输。但是矩形波在传输过程中容易受到干扰，传统的解析方式容易解析错误，从而影响整个光幕的使用。
发明内容
为了减少脉冲信号在传输过程中因受干扰而导致解调错误的情况发生，本申请提供一种脉冲信号调制解调方法、光幕接收器、发射器及存储介质。
第一方面，本申请提供一种脉冲信号调制方法，采用如下的技术方案：
一种脉冲信号调制方法，应用于光幕接收器，所述光幕接收器上设置有收光管、第一硬件通道以及用于发送脉冲信号的脉冲信号发送端口，所述第一硬件通道包括多个与所述收光管一一对应的通道；所述方法包括以下步骤：
当达到第一预设时长时，判断是否产生尾灯反馈信号；
若否，则使同步信号标志位置位，并对所述脉冲信号发送端口输出的当前电平信号进行翻转，按照翻转后的电平信号进行输出；
若是，则判断是否达到第二预设时长，若是，则使对齐信号标志位置位，并对所述脉冲信号发送端口输出的当前电平信号进行翻转，按照翻转后的电平信号进行输出；
其中，所述尾灯反馈信号为由最后一个收光管对应的通道切换至第一个收光管对应的通道时产生的电平翻转信号；所述第二预设时长大于所述第一预设时长。
通过采用上述技术方案，通过是否产生尾灯反馈信号可以准确地对脉冲信号的时序进行控制，以便调制出不同脉宽的脉冲信号。
可选的，启动第一定时器，每隔第三预设时长使所述第一定时器的当前计数值加1；
若所述第一定时器的当前计数值大于第一数值，则判定达到所述第一预设时长；
若所述第一定时器的当前计数值大于第二数值，则判定达到所述第二预设时长。
通过采用上述技术方案，软件计数不易受干扰，可以准确地判定是否达到第一预设时长或者第二预设时长。
可选的，所述脉冲信号发送端口的初始电平状态为低电平；所述对所述脉冲信号发送端口输出的当前电平信号进行翻转，并按照翻转后的电平信号进行输出，包括：
将所述脉冲信号发送端口输出的低电平信号进行翻转，输出高电平信号。
第二方面，本申请提供一种脉冲信号解调方法，采用如下的技术方案：
一种脉冲信号解调方法，应用于光幕发射器，所述光幕发射器上设置有用于接收光幕接收器发送的脉冲信号的脉冲信号接收端口；所述方法包括以下步骤：
启动第二定时器，每隔第四预设时长查询所述脉冲信号接收端口的电平状态；
若为低电平，则使所述第二定时器的当前计数值加1，并将0写入缓存区；
若为高电平，则使所述第二定时器的当前计数值加1，并将1写入缓存区；
当超过第五预设时长时，根据所述缓存区中1或0的个数判定所述脉冲信号为对齐信号或者同步信号。
通过采用上述技术方案，将接收的脉冲信号的高、低电平分别用1和0进行缓存，并通过查询1或0的个数来区分对齐信号和同步信号，可以减少脉冲信号在传输过程中因受干扰而导致解调错误的情况发生。
可选的，所述当超过第五预设时长时，根据所述缓存区中1的个数判定所述脉冲信号为对齐信号或者同步信号，包括：
当所述第二定时器的当前计数值大于第三数值时，判断所述缓存区中1的个数是否大于第四数值；
若是，则判定所述脉冲信号为对齐信号；
若否，则判定所述脉冲信号为同步信号。
第三方面，本申请提供一种光幕接收器，采用如下的技术方案：
一种光幕接收器，包括第一存储器和第一处理器，所述第一存储器上存储有能够被所述第一处理器加载并执行上述任一种脉冲信号调制方法的计算机程序。
通过采用上述技术方案，通过是否产生尾灯反馈信号可以准确地对脉冲信号的时序进行控制，以便调制出不同脉宽的脉冲信号。
第四方面，本申请提供一种光幕发射器，采用如下的技术方案：
一种光幕发射器，其特征在于，包括第二存储器和第二处理器，所述第二存储器上存储有能够被所述第二处理器加载并执行上述任一种脉冲信号解调方法的计算机程序。
通过采用上述技术方案，将接收的脉冲信号的高、低电平分别用1和0进行缓存，并通过查询1或0的个数来区分对齐信号和同步信号，可以减少脉冲信号在传输过程中因受干扰而导致解调错误的情况发生。
第五方面，本申请提供一种计算机可读存储介质，采用如下的技术方案：
一种计算机可读存储介质，存储有能够被处理器加载并执行上述任一种脉冲信号调制方法或者脉冲信号解调方法的计算机程序。
附图说明
图1是本申请实施例的光幕光束对齐修正方法的流程示意图。
图2是本申请实施例提供的脉冲信号调制方法的流程示意图。
图3是本申请实施例提供的脉冲信号解调方法的流程示意图。
图4是本申请实施例提供的光幕接收器调制脉冲信号的流程示意图。
图5是本申请实施例提供的光幕发射器解调脉冲信号的流程示意图。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
本申请实施例中，光幕接收器上设置有多个收光管，光幕接收器上还设置具有第一硬件通道的第一多路复用器，第一硬件通道包括多个与收光管一一对应的通道，且多路通道的选通顺序与收光管的排列顺序一致。第一硬件通道的所有通道初始状态均处于关闭状态，未选通任意一个通道。当选通至某一通道时，该通道打开，等待接收其对应的收光管接收的光幕发射器发射的光束信号。
光幕发射器上安装有与收光管数量相同的发光管，光幕发射器上还设置具有第二硬件通道的第二多路复用器，第二硬件通道包括多个与发光管一一对应的通道，且多路通道的选通顺序与发光管的排列顺序一致。第二硬件通道的所有通道初始状态均处于关闭状态，未选通任意一个通道。当选通至某一通道时，该通道打开，驱动其对应的发光管发射光束信号。
为了光幕发射器发射光束信号与光幕接收器接收光束信号能够同步，即光幕接收器与光幕发射器收发光束等长。图1示出了一种光幕光束对齐修正方法的流程示意图。
如图1所示，光幕接收器作为主机，光幕发射器作为从机。在光幕发射器给定硬件就绪态后，开始进行软件计数加1，并使第一硬件通道移位至第一个通道，第一个通道等待接收光幕发射器发射的红外光信号，此时计数值1<N+1，光幕接收器调制同步信号并发送至光幕发射器；光幕发射器解调该同步信号后，使第二硬件通道移位至第一个通道，驱动第一个通道对应的第一个发光管发射红外光信号；光幕接收器的第一个收光管接收到该红外光信号。
每隔300us，光幕接收器的软件计数就加1，第一硬件通道移位到下一通道，重复上述操作，当软件计数值等于N时，第一硬件通道移位到第N个通道，软件计数值小于N+1，此时还是调制同步信号，光幕发射器解调该同步信号后，使第二硬件通道移位至第N个通道，驱动第N个通道对应的第N个发光管发射红外光信号；光幕接收器的第N个收光管接收到该红外光信号。
当达到300us时，光幕接收器的软件计数继续加1，达到N+1，硬件通道又移位到第一个通道，此时调制对齐信号并发送至光幕发射器，并清零软件计数，清空第一硬件通道；光幕发射器解调该对齐信号，同样清空第二硬件通道，关闭所有通道。
即使光幕接收器和光幕发射器不同步，即光幕收发光束不等长，只要光幕接收器的软件计数值达到N+1，即从最后一个通道切换到第一个通道，就强制清空光幕接收器和光幕发射器的硬件通道，开始新一轮的光束对齐修正，保证光幕接收器和发射器的光束同步。
本实施例提供一种脉冲信号调制方法，应用于光幕接收器，光幕接收器上设置有用于发送脉冲信号的脉冲信号发送端口。如图2所示，该方法的主要流程描述如下（步骤S101～S104）：
步骤S101：当达到第一预设时长时，判断是否产生尾灯反馈信号，若否，则执行步骤S102；若是，则执行步骤S103；
步骤S102：使同步信号标志位置位，并对脉冲信号发送端口输出的当前电平信号进行翻转，并按照翻转后的电平信号进行输出；
步骤S103：判断是否达到第二预设时长，若是，则执行步骤S104；若否，则继续判断是否达到第二预设时长；
步骤S104：使对齐信号标志位置位，并对脉冲信号发送端口输出的当前电平信号进行翻转，按照翻转后的电平信号进行输出。
本实施例中，光幕接收器上设有N个收光管和微控制器，微控制器具有一通用I/O口。当选通至第一个收光管到第N-1个收光管对应的通道时，该通用I/O口接收到一电平信号；当选通至第N个收光管对应的通道时，该通用I/O口接收到一电平翻转信号；当由第N个收光管对应的通道切换至第一个收光管对应的通道时，该通用I/O口接收一电平翻转信号，即尾灯反馈信号。
例如：光幕接收器设置有8个收光管，当选通至前7个收光管对应的通道时，该通用I/O口的电平状态为低；当从第7个收光管对应的通道移位并选通至第8个收光管对应的通道时，该通用I/O口的电平状态为由低变高；当从第8个收光管对应的通道移位并选通至第1个收光管对应的通道时，该通用I/O口的电平状态为由高变低，尾灯反馈信号即为该由高变低的电平翻转信号。
一些实施例中，可以利用软件计数方式对第一预设时长和第二预设时长进行判定，具体方法如下：
启动第一定时器，每隔第三预设时长使第一定时器的当前计数值加1；若第一定时器的当前计数值大于第一数值，则判定达到第一预设时长；若第一定时器的当前计数值大于第二数值，则判定达到第二预设时长，其中第二预设时长大于第一预设时长。
对于步骤S102中的电平翻转，可以有以下两种方式：
（1）脉冲信号发送端口的初始电平状态为低电平，电平翻转后输出高电平信号；同步信号为保持第一预设时长低电平状态的脉冲信号，而对齐信号为保持第二预设时长低电平状态的脉冲信号。
（2）脉冲信号发送端口的初始电平状态为高电平，电平翻转后输出低电平信号；同步信号为保持第一预设时长高电平状态的脉冲信号，而对齐信号为保持第二预设时长高电平状态的脉冲信号。
本实施例中，通过是否产生尾灯反馈信号可以准确地对脉冲信号的时序进行控制，光幕接收器精确延时第一预设时长表示同步信号，精确延时第二预设时长表示对齐信号，以便调制出不同脉宽的脉冲信号。
针对上述提供的脉冲信号调制方法，相应的，本实施例还提供一种脉冲信号解调方法，应用于光幕发射器，光幕发射器上设置有用于接收光幕接收器发送的脉冲信号的脉冲信号接收端口。如图3所示，该方法的主要流程描述如下（步骤S201～S204）：
步骤S201：启动第二定时器，每隔第四预设时长查询脉冲信号接收端口的电平状态，若为低电平，则执行步骤S202；若为高电平，则执行步骤S203；
步骤S202：使第二定时器的当前计数值加1，并将0写入缓存区；
步骤S203：使第二定时器的当前计数值加1，并将1写入缓存区；
步骤S204：当超过第五预设时长时，根据缓存区中1或0的个数判定脉冲信号为对齐信号或者同步信号。
步骤S204中选择1还是0的个数来判定是对齐信号还是同步信号，主要取决于脉冲信号接收端口接收到的脉冲信号类型。如上，若光幕接收器发送的脉冲信号是保持第一预设时长低电平状态的同步信号或保持第二预设时长低电平状态的对齐信号，则可以选择0的个数来判定是对齐信号还是同步信号；若光幕接收器发送的脉冲信号是保持第一预设时长高电平状态的同步信号或保持第二预设时长高电平状态的对齐信号，则可以选择1的个数来判定是对齐信号还是同步信号。
当然，脉冲信号接收端口可以外接反相器，先由反相器将接收的脉冲信号的电平进行翻转，再输入脉冲信号接收端口。此时，当光幕接收器发送的脉冲信号是保持第一预设时长低电平状态的同步信号或保持第二预设时长低电平状态的对齐信号时，应选择1的个数来判定是对齐信号还是同步信号；当光幕接收器发送的脉冲信号是保持第一预设时长高电平状态的同步信号或保持第二预设时长高电平状态的对齐信号，则可以选择0的个数来判定是对齐信号还是同步信号。
下面以其中一种方式对整个脉冲信号调制解调方法进行具体说明。
如图4所示，设置同步信号的脉宽为60us，即第一预设时长为60us，对齐信号的脉宽为100us，即第二预设时长为100us，第三预设时长为20us，第一数值为2，第二数值为4。设置第一定时器，其初始计数值设置为0。当时间片开启的同时，脉冲信号发送端口输出低电平，并开启第一定时器；每隔20us查询用于接收尾灯反馈信号的通用I/O口的电平状态，同时第一定时器的计数值加1。当第一定时器的计数值大于2即达到60us时，若此时未查询到通用I/O口产生尾灯反馈信号，则使同步信号标志置位，脉冲信号发送端口输出高电平，此时脉冲信号发送端口已输出60us的低电平，直到对应时间片达到预设触发周期（例如300us）时，脉冲信号发送端口重新输出低电平；若此时查询到通用I/O口产生尾灯反馈信号，则继续定时中断，当第一定时器的计数值大于4即达到100us时，使对齐信号标志置位，脉冲信号发送端口输出高电平，此时脉冲信号发送端口已输出100us的低电平，直到对应时间片达到预设触发周期时，脉冲信号发送端口重新输出低电平。
需要说明的是，当第一硬件通道中的当前通道移位至下一通道时，开启该下一通道对应的时间片。时间片为分时操作系统分配给每个正在运行的进程微观上的一段CPU时间，即每个收光管均分别对应一个时间片。
光幕发射器端设置反相器，先由反相器将接收的脉冲信号的电平进行翻转，再输入脉冲信号接收端口。
如图5所示，设置第四预设时长为5us，第五预设时长为100us，第三数值为20，第四数值为14（60us/5us <14<100us/5us）。设置第二定时器，其初始值设为0，并创建一个预定字节的缓存区，其中，预定字节可以为20。当脉冲信号接收端口产生高电平时，开启定时中断，每隔5us检测一次脉冲信号接收端口的电平状态，并使第二定时器的计数值加1。当检测到的电平状态为高电平时，将1写入缓存区；当检测的电平状态为低电平时，将0写入缓存区。
正常情况下，当光幕接收器发送同步信号时，光幕发射器应缓存12个1，而当光幕接收器发送对齐信号时，光幕发射器应缓存20个1。但是，矩形波在传输过程中容易受到干扰，传统的解析方式容易解析错误，本申请实施例采用模糊算法进行信号解调，其可以允许矩形波信号出错，通过查询到1的次数做容错处理。
具体的，当第二定时器的计数值大于20即超过100us时，统计1的个数。当为1的个数不大于14时，判定该脉冲信号为同步信号，当为1的个数大于14时判定该脉冲信号为对齐信号。
为了更好地执行上述方法的程序，本申请实施例提供一种光幕接收器，包括第一存储器和第一处理器，第一存储器上存储有能够被第一处理器加载并执行上述脉冲信号调制方法的计算机程序。
本申请实施例还提供一种光幕发射器，包括第二存储器和第二处理器，第二存储器上存储有能够被第二处理器加载并执行上述脉冲信号解调方法的计算机程序。
本申请实施例中，第一存储器和第二存储器均可用于存储指令、程序、代码、代码集或指令集。第一存储器和第二存储器可以包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储用于实现操作系统的指令、用于至少一个功能的指令(比如接收并解调光幕接收器发送的脉冲信号等)以及用于实现本申请实施例提供的脉冲信号调制方法或者脉冲信号解调方法的指令等；存储数据区可存储本申请实施例提供的脉冲信号调制方法或者脉冲信号解调方法中涉及到的数据等。
第一处理器和第二处理器均可以包括一个或者多个处理核心。第一处理器和第二处理器通过运行或执行存储在第一存储器和第二存储器内的指令、程序、代码集或指令集，调用存储在第一存储器和第二存储器内的数据，执行本申请的各种功能和处理数据。第一处理器和第二处理器可以为特定用途集成电路(Application Specific IntegratedCircuit，ASIC)、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、数字信号处理装置(Digital Signal Processing Device，DSPD)、可编程逻辑装置(Programmable LogicDevice，PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array，FPGA)、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、控制器、微控制器和微处理器中的至少一种。可以理解地，对于不同的设备，用于实现上述第一处理器和第二处理器功能的电子器件还可以为其它，本申请实施例不作具体限定。
本申请实施例提供一种计算机可读存储介质，例如包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(Read Only Memory，ROM)、随机存取存储器(Random Access Memory，RAM)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。该计算机可读存储介质存储有能够被处理器加载并执行上述脉冲信号调制方法或者脉冲信号解调方法的计算机程序。
本申请具体实施例仅仅是对本申请的解释，其并不是对本申请的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本申请的权利要求范围内都受到专利法的保护。