基于光栅传感器的高精密直线位移测量装置，通过利用51单片机带动步进电机运动，驱动丝杠和滑块运动，产生直线位移，利用美国进口GSI Mercury 5500光栅位移传感器计算位移，精度可以达到纳米级。根据现有光栅的不足之处，我们利用与门非门和与或非门组成的四倍频电路，将光栅读数头的脉冲细分为四倍，分辨率提高了四倍，并且缓解了光栅读数头位移过程中丢失脉冲的现象。

机械部分包括底座、直线导轨、滑块、丝杠、传动齿轮和光栅位移传感器。直线导轨固定在底座上，滑块与直线导轨配合，丝杠穿过滑块上的螺纹孔并与步进电机的主轴连接，电机通过支撑板与底座固定。两个限位开关分别安装在直线导轨的两端，并与底座固定。开关电源与步进电机控制器固定在底座的一侧。光栅位移传感器包括光栅读数头和金属光栅尺，光栅读数头安装在滑块上，金属光栅尺用胶水固在底座上并保证与直线导轨平行。

电气部分包括42HS02步进电机、DM320C步进电机驱动器、HT20-D3开关电源、GSI Mercury 5500光栅传感器、欧姆龙限位开关和四倍频数字电路。

开关电源接220V交流电，输出两路直流电，分别是24V和5V，24V电源接步进电机控制器，5V给四倍频数字电路供电，保证输入电压和电流的稳定。步进电机的A和B相接入步进电机驱动器的输出端，单片机IO口接步进电机驱动器的输入端。光栅传感器因为步进电机的运动输出脉冲方波，经四倍频数字电路处理后输出四细分脉冲信号和方向信号传输给单片机的外部中断口。