機(jī)械課程設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)編碼器的速度檢測和精確定位

1、課程設(shè)計(jì)說明書題目: 旋轉(zhuǎn)編碼器的速度檢測和精確定位 院 系： 機(jī)械工程學(xué)院 專業(yè)班級： 機(jī)設(shè)06-11 學(xué) 號： 200611836 學(xué)生姓名： 指導(dǎo)教師： 2009 年 12 月 10 日 安徽理工大學(xué)課程設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 機(jī)械工程學(xué)院 院系 測控 教研室學(xué) 號200611836學(xué)生姓名周晉專業(yè)（班級）機(jī)設(shè)06-11設(shè)計(jì)題目旋轉(zhuǎn)編碼器的速度檢測和精確定位設(shè)計(jì)技術(shù)參數(shù)旋轉(zhuǎn)編碼器：a,b相每轉(zhuǎn)300個(gè)脈沖顯示器：4位led顯示器單片機(jī)晶振6mhz設(shè)計(jì)要求實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)編碼器的實(shí)時(shí)速度監(jiān)測實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)位置的精確測量所需參數(shù)按需要顯示出來工作量 注：可填寫說明書（論文）的字?jǐn)?shù)要求或要完成的圖紙數(shù)量。工作計(jì)

2、劃第一周：熟悉題目，學(xué)習(xí)單片機(jī)；第二周：學(xué)習(xí)軟件protues及其操作；第三周：寫單片機(jī)程序和作protues仿真電路圖，并完成說明書。參考資料蔡美琴等 mcs-51系列單片機(jī)系統(tǒng)及其應(yīng)用 2版北京：高等教育出版社，2008指導(dǎo)教師簽字教研室主任簽字 年 月 日 目錄1，設(shè)計(jì)原理 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4 2、硬件電路設(shè)計(jì). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .4-9 3、軟件設(shè)計(jì). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3、 .10-15一、 設(shè)計(jì)原理1， 系統(tǒng)設(shè)計(jì)的功能本設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的功能有：檢測被測旋轉(zhuǎn)體的速度；檢測被測旋轉(zhuǎn)體的實(shí)時(shí)角度位置；顯示實(shí)時(shí)速度；顯示實(shí)時(shí)角度位置；2， 系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法本設(shè)計(jì)采用單片機(jī)系統(tǒng)完成所需功能。即把旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出信號接到單片機(jī)，由單片機(jī)實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)編碼器輸出信號的處理并計(jì)算出速度和實(shí)時(shí)位置。采用七段led顯示器顯示計(jì)算多得的參數(shù)。二、 硬件電路設(shè)計(jì) 本系統(tǒng)的硬件組成為：80c51單片機(jī)最小系統(tǒng)一個(gè)、開關(guān) 一個(gè)、四位七段顯示器一個(gè)、旋轉(zhuǎn)編碼器一個(gè)、電阻和三極管若干。 本系統(tǒng)的功能模塊分為：單片機(jī)最小系統(tǒng)模塊、旋轉(zhuǎn)編碼器信號輸 入模塊、速度顯示中斷模塊、七段led顯示模塊。 1， 單片機(jī)

4、最小系統(tǒng)模塊本系統(tǒng)采用的單片機(jī)為80c51其引腳圖如下。 2 ，旋轉(zhuǎn)編碼器信號輸入模塊 旋轉(zhuǎn)編碼器是用來測量轉(zhuǎn)速的裝置，可將輸出軸的角位移、角速度等機(jī)械量轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的電脈沖以數(shù)字量輸出（rep）。 工作原理: 由一個(gè)中心有軸的光電碼盤，其上有環(huán)形通、暗的刻線，有光電發(fā)射和接收器件讀取,獲得四組正弦波信號組合成a、b、c、d,每個(gè)正弦波相差90度相位差（相對于一個(gè)周波為360度），將c、d信號反向，疊加在a、b兩相上，可增強(qiáng)穩(wěn)定信號；另每轉(zhuǎn)輸出一個(gè)z相脈沖以代表零位參考位。 由于a、b兩相相差90度，可通過比較a相在前還是b相在前，以判別編碼器的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)，通過零位脈沖，可獲得編碼器的零位參考位

5、。信號輸出: 如單相聯(lián)接，用于單方向計(jì)數(shù)，單方向測速。 a.b兩相聯(lián)接，用于正反向計(jì)數(shù)、判斷正反向和測速。 a、b、z三相聯(lián)接，用于帶參考位修正的位置測量。 本系統(tǒng)采用a、b、z三相連接，測量轉(zhuǎn)速和位置。實(shí)現(xiàn)電路圖如下： 4,速度顯示中斷模塊 本系統(tǒng)的參數(shù)是在需要時(shí)顯示出來，我的設(shè)計(jì)是主程序循環(huán)顯示實(shí)時(shí)速度，在節(jié)省硬件的情況下（即速度和位置參數(shù)不是同顯示）可在需要時(shí)按下中斷按鈕觸發(fā)中斷程序來顯示實(shí)時(shí)位置。mcs-51單片機(jī)中斷系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)：5個(gè)中斷源的符號、名稱及產(chǎn)生的條件如下。int0：外部中斷0，由p32端口線引入，低電平或下跳沿引起。int1：外部中斷1，由p33端口線引入，低電平或下跳沿

6、引起。t0：定時(shí)器計(jì)數(shù)器0中斷，由t0計(jì)滿回零引起。t1：定時(shí)器計(jì)數(shù)器l中斷，由t1計(jì)滿回零引起。tiri：串行io中斷，串行端口完成一幀字符發(fā)送接收起。因旋轉(zhuǎn)編碼器的信號輸入占用了兩個(gè)外部中斷源，我采用定時(shí)器/計(jì)數(shù)器0擴(kuò)展成外部中斷源，即使定時(shí)器計(jì)數(shù)器工作在計(jì)數(shù)器模式，計(jì)數(shù)源來自外部，把計(jì)數(shù)器的初值設(shè)置為tl0=#0ffhth1=#0ffh，這樣外部中斷便會(huì)使計(jì)數(shù)器溢出中斷。中斷系統(tǒng)圖示如下。5，七段led顯示模塊 顯示原理為：首先顯示一個(gè)數(shù), 然后關(guān)掉.然后顯示第二個(gè)數(shù),又關(guān)掉, 那么將看到連續(xù)的數(shù)字顯示,輪流點(diǎn)亮掃描過程中，每位顯示器的點(diǎn)亮?xí)r間是極短暫的，由于人的視覺暫留現(xiàn)象及發(fā)光二極管

7、的余輝效應(yīng)，盡管實(shí)際上各位顯示器并非同時(shí)點(diǎn)亮，但只要掃描的速度足夠快，給人的印象就是一組穩(wěn)定的顯示數(shù)據(jù)，不會(huì)有閃爍感。 6，硬件系統(tǒng)整體圖 二、軟件設(shè)計(jì)主程序流程圖 a相中斷流程圖 開始初始化計(jì)算位置degree的個(gè)十百千位顯示位置degree的個(gè)十百千位結(jié)束開始判斷b相是否為高電平位置position加1總脈沖counter加1position減1結(jié)束否z相中斷流程圖開始絕對位置參數(shù)position置零結(jié)束定時(shí)刷新參數(shù)中斷開始重新裝載定時(shí)器定時(shí)0.1s根據(jù)0.1s的脈沖數(shù)計(jì)算轉(zhuǎn)速把絕對脈沖轉(zhuǎn)換為絕對角度絕對角度是否為負(fù)值角度加360結(jié)束否顯示速度中斷開始計(jì)算轉(zhuǎn)速的個(gè)十百千位顯示轉(zhuǎn)速的個(gè)十百千

8、位i是否為100否結(jié)束系統(tǒng)的c語言程序如下：#include regx51.hunsigned char a,b,c,d;unsigned char code disaplay=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66,0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f;long counter=0; /旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖long position=0; /旋轉(zhuǎn)編碼器的當(dāng)前位置long degree=0; void main()tmod=0x06;th0=0xff;tl0=0xff;th1=(65536-1000)/256;tl1=(65536-1000)%256;ie=0x0f;ea =

9、 1; /開總中斷r=0;while(1) /主程序循環(huán)顯示位置 a=degree%10; /計(jì)算參數(shù)的個(gè)十百千位b=(degree/10)%10;c=(degree/100)%10;d=(degree/1000)%10;p2_3=0; /顯示position值p0=diaplaya;p2_3=1;p2_2=0;p0=diaplayb;p2_2=1;p2_1=0;p0=diaplayc;p2_1=1;p2_0=0;p0=diaplayd;p2_0=1;void int0() interrupt 0 /a相中斷if(p2_7) position+; /判斷2_7為高則正向，為低則反向else p

10、osition-;counte+; /累計(jì)脈沖void int1() interrupt 1 /z相中斷position=0; /使位置參數(shù)置零void t1_() interrupt 2 /定時(shí)0.1s刷新一次轉(zhuǎn)速和角/度參數(shù)th0=(65536-1000)/256；tl0=(65536-1000)%256；r=600*counter/300; /假設(shè)編碼器每轉(zhuǎn)300個(gè)脈沖degree=1.2*position; /把脈沖數(shù)轉(zhuǎn)換為角度數(shù)if(!degree) / 角度為負(fù)時(shí)加360度轉(zhuǎn)為正degree+=360void t0_() interrupt 3 /計(jì)數(shù)器t0中斷顯示速度unsigned char ii=100;a=r%10;b=(r/10)%10;c=(r/100)%10;d=(r/1000)%10;while(i)/ 中斷產(chǎn)生后循環(huán)100次顯示一段時(shí)間p2_3=0;p0=diaplaya;p2_3=1;p2_2=0;p0=diaplay