二进制与格雷码转换

之五兆芳芳创作在精确定位控制系统中，为了提高控制精度，准确丈量控制对象的位置是十分重要的.目前，检测位置的办法有两种：其一是使用位置传感器，丈量到的位移量由变送器经A/D转换成数字量送至系统进行进一步处理.此办法精度高，但在多路、长距离位置监控系统中，由于其成本昂贵，装置困难，因此其实不实用；其二是采取光电轴角编码器进行精确位置控制.光电轴角编码器按照其刻度办法及信号输出形式，可分为增量式、绝对式以及混杂式三种.而绝对式编码器是直接输出数字量的传感器，它是利用自然二进制或循环二进制（格雷码）方法进行光电转换的，编码的设计一般是采取自然二进制码、循环二进制码、二进制补码等.特点是不要计数器，在转轴的任意位置都可读出一个固定的与位置相对应的数字码；抗搅扰能力强，没用累积误差；电源切断后位置信息不会丢失，但分辩率是由二进制的位数决定的，按照不合的精度要求，可以选择不合的分辩率即位数.目前有10位、11位、12位、13位、14位或更高位等多种.其中采取循环二进制编码的绝对式编码器，其输出信号是一种数字排序,不是权重码，每一位没有确定的大小，不克不及直接进行比较大小和算术运算，也不克不及直接转换成其他信号，要经过一次码变换，酿成自然二进制码，在由上位机读取以实现相应的控制.而在码制变换中有不合的处理方法，本文着重介绍二进制格雷码与自然二进制码的交换.一、格雷码（又叫循环二进制码或反射二进制码）介绍在数字系统中只能识别0和1，各类数据要转换为二进制代码才干进行处理，格雷码是一种无权码，采取绝对编码方法，典型格雷码是一种具有反射特性和循环特性的单步自补码，它的循环、单步特性消除了随机取数时出现重大误差的可能，它的反射、自补特性使得求反很是便利.格雷码属于可靠性编码，是一种错误最小化的编码方法，因为，自然二进制码可以直接由数/模转换器转换成模拟信号，但某些情况，例如从十进制的3转换成4时二进制码的每一位都要变，使数字电路产生很大的尖峰电流脉冲.而格雷码则没有这一缺点，它是一种数字排序系统，其中的所有相邻整数在它们的数字暗示中只有一个数字不合.它在任意两个相邻的数之间转换时，只有一个数位产生变更.它大大地削减了由一个状态到下一个状态时逻辑的混合.另外由于最大数与最小数之间也仅一个数不合，故通常又叫格雷反射码或循环码.下表为几种自然二进制码与格雷码的对照表：十进制数自然二进制数格雷码十进制数自然二进制数格雷码000000000810001100100010001910011101200100011101010111130011001011101111104010001101211001010501010111131101101160110010114111010017011101001511111000二、二进制格雷码与自然二进制码的交换1、自然二进制码转换成二进制格雷码自然二进制码转换成二进制格雷码，其法例是保存自然二进制码的最高位作为格雷码的最高位，而次高位格雷码为二进制码的高位与次高位相异或，而格雷码其余列位与次高位的求法相类似.某二进制数为 …B律出口其对应的格雷朋为 怎异或运算：相同为o相异为1其中:最高位保留一其他各位——G・二及+L㊉旦户口,L2,…，花2例：二进制数为格雷担为例：二进制数为格雷担为2、二进制格雷码转换成自然二进制码二进制格雷码转换成自然二进制码，其法例是保存格雷码的最高位作为自然二进制码的最高位，而次高位自然二进制码为高位自然二进制码与次高位格雷码相异或，而自然二进制码的其余列位与次高位自然二进制码的求法相类似.某二进制格雷科为GgG2…•G2cl5其对应的自然二进制码为Mt纥7■■■&耳&异或运算：相同为0其中；取息也保留 B理7=乂-1其他各位——4t=Gli㊉耳日，2,...,超-1三、二进制格雷码与自然二进制码交换的实现办法1、自然二进制码转换成二进制格雷码A)、软件实现法(拜见教例工程中的BinarytoGray)按照自然二进制转换成格雷码的法例，可以得到以下的代例：二进制格雷码为1自然二进制用为1例：二进制格雷码为1自然二进制用为1010©1码：staticunsignedintDecimaltoGray(unsignedintx){returnx八(x>>1);}//以上代码实现了unsignedint型数据到格雷码的转换，最高可转换32位自然二进制码，超出32位将溢出.staticintDecimaltoGray(intx){returnx八(x>>1);}//以上代码实现了int型数据到格雷码的转换，最高可转换31位自然二进制码，超出31位将溢出.上述代码便可用于VC控制程序中，也可以用于单片机控制程序中.在单片机程序设计时，若采取汇编语言编程，可以按相同的原理设计程序；若采取C语言编程，则可以直接利用上述代码，但建议用unsignedint函数.

B）、硬件实现法按照自然二进制转换成格雷码的法例，可以得到以下电路图：上图所示电路图便可用异或集成电路741s136实现，也可以利用可编程器件PLD等编程实现.2、二进制格雷码转换成自然二进制码勾、软件实现法（拜见教例工程中的GraytoBinary）按照二进制格雷码转换成自然二进制码的法例，可以得到以下的三种代码方法：staticunsignedintGraytoDecimal(unsignedintx){unsignedinty=x;while(x>>=1)yA=x;returny;}staticunsignedintGraytoDecimal(unsignedintx){xA=x>>16;xA=x>>8;xA=x>>4;xA=X>>2;xA=xA1;returnx;}staticunsignedintGraytoDecimal(unsignedintx){inti;for(i=0;(1<<i)<sizeof(x)*8;i++). xA=x>>(1<<i)；• }. returnx;. }//以上代码实现了unsignedint型数据到自然二进制码的转换，最高可转换32位格雷码，超出32位将溢出.将数据类型改成int型便可实现31位格雷码转换.上述代码便可用于VC控制程序中，也可以用于单片机控制程序中.在单片机程序设计时，若采取汇编语言编程，可以按相同