各位老師格雷碼和二進制有什么區(qū)別,怎么轉(zhuǎn)換.

我使用富士的SPH系列編輯的程式，因爲(wèi)富士的SPH符合IEC61131-3編程規(guī)範，因此依據(jù)如此改爲(wèi)其它品牌的PLC也十分之方便。
在精確定位控制系統(tǒng)中，為了提高控制精度，準確測量控制對象的位置是十分重要的。目前，測量位置的方法主要有2種，其一是使用位置傳感器，此方法精度高，但是在多路，長距離位置監(jiān)控系統(tǒng)中，由于成本昂貴且安裝困難，因此并不實用。其二是采用光電軸角編碼器進行精確位置控制，光電軸角編碼器根據(jù)其刻度方法及信號輸出形式，可分為增量式、絕對式以及混合式三種。而絕對式編碼器是直接輸出數(shù)字量的傳感器，它是利用自然二進制或循環(huán)二進制（格雷碼）方式進行光電轉(zhuǎn)換的，編碼的設(shè)計一般是采用自然二進制碼、循環(huán)二進制碼、二
進制補碼等。特點是不要計數(shù)器，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個固定的與位置相對應(yīng)的數(shù)字碼；抗干擾能力強，沒用累積誤差；電源切斷后位置信息不會丟失，但分辨率是由二進制的位數(shù)決定的，根據(jù)不同的精度要求，可以選擇不同的分辨率即位數(shù)。目前有10 位、11 位、12 位、13 位、14 位或更高位等多種。其中采用循環(huán)二進制編碼（即格雷碼）的絕對式編碼器，其輸出信號是一種數(shù)字排序,不是權(quán)重碼，每一位沒有確定的大小，不能直接進行比較大小和算術(shù)運算，也不能直接轉(zhuǎn)換成其他信號，要經(jīng)過一次碼變換，變成自然二進制碼，在由上位機讀取以實現(xiàn)相應(yīng)的控制。而在碼制變換中有不同的處理方式，本文著重介紹富士SX系列中使用編程的方法對二進制格雷碼與自然二進制碼的互換。

一、格雷碼（又叫循環(huán)二進制碼或反射二進制碼）介紹
在數(shù)字系統(tǒng)中只能識別0 和1，各種數(shù)據(jù)要轉(zhuǎn)換為二進制代碼才能進行處理，格雷碼是一種無權(quán)碼，采用絕對編碼方式，典型格雷碼是一種具有反射特性和循環(huán)特性的單步自補碼，它的循環(huán)、單步特性消除了隨機取數(shù)時出現(xiàn)重大誤差的可能，它的反射、自補特性使得求反非常方便。格雷碼屬于可靠性編碼，是一種錯誤最小化的編碼方式，因為，自然二進制碼可以直接由數(shù)/模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬信號，但某些情況，例如從十進制的3 轉(zhuǎn)換成4 時二進制碼的每一位都要變，使數(shù)字電路產(chǎn)生很大的尖峰電流脈沖。而格雷碼則沒有這一缺點，它是一種數(shù)字排序系統(tǒng)，其中的所有相鄰整數(shù)在它們的數(shù)字表示中只有一個數(shù)字不同。它在任意兩個相鄰的數(shù)之間轉(zhuǎn)換時，只有一個數(shù)位發(fā)生變化。它大大地減少了由一個狀態(tài)到下一個狀態(tài)時邏輯的混淆。另外由于最大數(shù)與最小數(shù)之間也僅一個數(shù)不同，故通常又叫格雷反射碼或循環(huán)碼。下表為幾種自然二進制碼與格雷碼的對照表：

十進制數(shù)
自然二進制
格雷碼
十進制
自然二進制
格雷碼
0
0000
0000
8
1000
1100
1
0001
0001
9
1001
1101
2
0010
0011
10
1010
1111
3
0011
0010
11
1011
1110
4
0100
0110
12
1100
1010
5
0101
0111
13
1101
1011
6
0110
0101
14
1110
1001
7
0111
0100
15
1111
1000

二、二進制格雷碼與自然二進制碼的互換

1、自然二進制碼轉(zhuǎn)換成二進制格雷碼
自然二進制碼轉(zhuǎn)換成二進制格雷碼，其法則是保留自然二進制碼的最高位作為格雷碼的最高位，而次高位格雷碼為二進制碼的高位與次高位相異或，而格雷碼其余各位與次高位的求法相類似。
例如：
自然二進制編碼如下：
1
0
0
1
那么轉(zhuǎn)換為格雷碼的方法是：保留最高位1，然后將第二位0與第一位1做異或操作，第三位的0與第二位的0做異或操作，第四位的1與第三位的0做異或操作，得到結(jié)果如下：
1  1  0  1  Gray


2、二進制格雷碼轉(zhuǎn)換成自然二進制碼
二進制格雷碼轉(zhuǎn)換成自然二進制碼,其法則是保留格雷碼的最高位作為自然二進制碼的最高位，而次高位自然二進制碼為高位自然二進制碼與次高位格雷碼相異或，而自然二進制碼的其余各位與次高位自然二進制碼的求法相類似。
例如將格雷碼1000轉(zhuǎn)換為自然二進制碼：

1
0
0
0
1
1
1
1
上排為格雷碼，下排為自然二進制，從左到右分別為1~4位
將上排的第一位高位作為自然二進制的最高位，因此在下排的第一位填入1，然后以上排第二位與下排第一位做異或操作，得到下排第二位結(jié)果為1，將上排第三位與下排第二位做異或操作，得到下排第三位的結(jié)果為1，同理，下排第四位的結(jié)果為1，因此，我們得到了轉(zhuǎn)換結(jié)果 如下：
1  1  1  1  Bin

三、自然二進制碼與格雷碼互換在富士SX系列PLC中的實現(xiàn)方法：

1． 自然二進制碼轉(zhuǎn)換為格雷碼：
根據(jù)自然二進制碼轉(zhuǎn)換為格雷碼的轉(zhuǎn)換規(guī)則，實際上就是將轉(zhuǎn)換數(shù)右移一位后與轉(zhuǎn)換數(shù)做異或操作。程序流程圖如下：

          保存輸入數(shù) TEMP

將TEMP右移一位，保存SHILETEMP

將移位后的數(shù)據(jù)與原數(shù)據(jù)作異或

返回異或后的數(shù)據(jù)

功能塊中的程序如下：
INPUT  輸入變量類型為DWORD   
TEMP    局部變量類型為DWORD
SHILETEMP  局部變量類型為DWORD
BIN_TO_GRAY 功能塊返回變量返回類型為DWORD

BIN_TO_GRAY:
TEMP:=INPUT;
SHILETEMP:=SHR_DWORD(TEMP,UNIT#1);
BIN_TO_GRAY:=SHILETEMP XOR INPUT;

2. 格雷碼轉(zhuǎn)換為自然二進制碼
根據(jù)格雷碼轉(zhuǎn)換為自然二進制碼的轉(zhuǎn)換規(guī)則，實際上就是不斷的將格雷碼與二進制數(shù)做異或操作，也就是說，不斷的和本身的不同位數(shù)做異或操作，如原數(shù)據(jù)為32位的A，那么先將A向右移動一位，與本身進行異或，然后保留值為B,那么繼續(xù)將A向右移動一位，與B進行異或，保留為C,依次類推，直到A=1為止。程序流程圖如下：

保存輸入數(shù)  TEMP,INPUT1

如果輸入數(shù)為0，那么直接返回數(shù)據(jù)0后退出

如果TEMP不等于1，那么循環(huán)，否則返回數(shù)據(jù)

        TEMP右移1位，與輸入值作不斷異或

功能塊中的程序如下：
INPUT  輸入變量類型為DWORD   
TEMP    局部變量類型為DWORD
INPUT1  局部變量類型為DWORD
GRAY_TO_BIN 功能塊返回變量返回類型為DWORD

GRAY_TO_BIN:

TEMP:=INPUT;
INPUT1:=INPUT;
IF TEMP=DWORD#0 THEN
      INPUT1:=DWORD#0;
      GRAY_TO_BIN:=INPUT1;
      RETURN;
END_IF;
WHILE TEMP<>DWORD#1 DO
  TEMP:=SHR_DWORD(TEMP,UINT#1);
  INPUT1:=TEMP XOR INPUT1;
END_WHILE;
GRAY_TO_BIN:=INPUT1;

上述代碼在富士的SX系列PLC中試驗沒有問題，由于富士的SX系列PLC完全支持ST代碼方式的編程，因此基本上可以不做修改的應(yīng)用在西門子的S7系列的PLC中。
由于三菱的PLC中已經(jīng)包含了自然二進制碼轉(zhuǎn)換為格雷碼指令GRY以及格雷碼轉(zhuǎn)換為自然二進制碼指令GBIN，因此上述代碼應(yīng)用于三菱系列的PLC已經(jīng)沒有意義，請使用三菱PLC本身附帶的指令，因為西門子以及富士的SX系列PLC并沒有附帶轉(zhuǎn)換指令，因此本人書寫了上述代碼用于補充SX系列的指令不足。