基于51單片機(jī)的光電編碼器測速(已修改)
2025-09-08 14:55 本頁面
【正文】 課程設(shè)計報告課程名稱： 微機(jī)原理課程設(shè)計 題 目： 基于51單片機(jī)的光電編碼器測速 摘要光電編碼器是高精度位置控制系統(tǒng)常用的一種位移檢測傳感器。在位置控制系統(tǒng)中，由于電機(jī)既可能正轉(zhuǎn)，也可能反轉(zhuǎn)，所以要對與其相連的編碼器輸出的脈沖進(jìn)行計數(shù)，要求相應(yīng)的計數(shù)器既能實現(xiàn)加計數(shù)，又能實現(xiàn)減計數(shù)，即進(jìn)行可逆計數(shù)。其計數(shù)的方法有多種，包括純粹的軟件計數(shù)和硬件計數(shù)。文中分別對這兩種常用的計數(shù)方法進(jìn)行了分析，對其優(yōu)缺點進(jìn)行了對比，最后提出了一種新的計數(shù)方法，利用80C51單片機(jī)內(nèi)部的計數(shù)器實現(xiàn)對光電編碼器輸出脈沖的加減可逆計數(shù)，既節(jié)省了硬件資源，又能得到較高的計數(shù)頻率。本設(shè)計就是由單片機(jī)STC89C52RC芯片，光電編碼器和1602液晶為核心，輔以必要的電路，構(gòu)成了一個基于51單片機(jī)的光電編碼器測速器。該系統(tǒng)有兩個控制按鍵，分別用于控制每秒的轉(zhuǎn)速和每分鐘的轉(zhuǎn)速，并將速度用1602液晶顯示出來。該測速器測速精準(zhǔn)，具有實時檢測的功能，操作簡單。關(guān)鍵詞：光電編碼器，51單片機(jī)，C語言，1602液晶 目錄一、設(shè)計任務(wù)與要求 4 設(shè)計任務(wù) 4 設(shè)計要求 4二、方案總體設(shè)計 5 方案一 5 方案二 5 系統(tǒng)采用方案 5三、硬件設(shè)計 7 單片機(jī)最小系統(tǒng) 7 液晶顯示模塊 7 系統(tǒng)電源 8 8 整體電路 9四、軟件設(shè)計 10 keil軟件介紹 10 系統(tǒng)程序流程 10五、仿真與實現(xiàn) 12 proteus軟件介紹 12 仿真過程 12 實物制作與調(diào)試 13 使用說明 14六、總結(jié) 15 設(shè)計總結(jié) 15 經(jīng)驗總結(jié) 15七、參考文獻(xiàn) 16 一、設(shè)計任務(wù)與要求 設(shè)計任務(wù)1).對更多小器件的了解2).鞏固51單片機(jī)和C語言的知識，熟悉單片機(jī)和C語言的實際操作運用3).掌握仿真軟件的運用和原理圖的繪制4).加深焊接的技巧，提高焊接的能力5).熟悉調(diào)試方法和技巧，提高解決實際問題的能力6).熟悉設(shè)計報告的編寫過程 設(shè)計要求1).兩個按鍵控制顯示每分鐘和每秒鐘的功能2).74LS74輔助光電編碼器測轉(zhuǎn)向3).光電編碼器輸出脈沖計數(shù)4).1602液晶顯示轉(zhuǎn)速 二、方案總體設(shè)計設(shè)計一個基于51單片機(jī)的光電編碼器測測速。設(shè)計一個電路來實現(xiàn)光電編碼器測量；利用單片機(jī)內(nèi)部精確到微妙的定時計數(shù)器來實現(xiàn)一個周期的時間來統(tǒng)計脈沖數(shù)；74LS74作為輔助芯片來完善光電編碼器測轉(zhuǎn)向的功能；P0和P2口控制1602液晶顯示轉(zhuǎn)速；利用P1^1和P1^2來實現(xiàn)液晶顯示每秒鐘和每分鐘轉(zhuǎn)速的功能；利用復(fù)位按鍵功能來實現(xiàn)復(fù)位操作。調(diào)節(jié)藍(lán)白滑動變阻器來調(diào)節(jié)液晶亮度。 方案一51單片機(jī)的定時/計數(shù)器工作在模式2時是一個可以自動重裝載的8位定時/計數(shù)器。工作時高八位和低八位裝入相同的初值，當(dāng)?shù)桶宋谎b滿時，高八位的值自動裝入到第八位中，從而可以省去用戶軟件中重裝初值常數(shù)的語句，可產(chǎn)生相當(dāng)精確的定時時間。由于只有八位參與計數(shù)，所以其計數(shù)周期最大為256微妙。采用初值裝入0x38，每個200微妙進(jìn)入一次中斷，5000次中斷為100毫秒，即實現(xiàn)周期為1秒的脈沖計數(shù)。光電編碼器的A相接在單片機(jī)的外部中斷，光電編碼器的B相接在單片機(jī)的P1^0。A相發(fā)出的脈沖每觸發(fā)一次中斷就就計數(shù)一個脈沖，并且再對P1^0的高低電平進(jìn)行檢測，如果為高電平則為反轉(zhuǎn)，如果是低電平則為正轉(zhuǎn)。反向器中的兩個作為放大作用。再接兩個三極管作為開關(guān)作用，組成一個直流電機(jī)的驅(qū)動電路。P1^1和P1^2分別控制液晶顯示每分鐘的轉(zhuǎn)速和每秒鐘的轉(zhuǎn)速。P2口控制1602液晶的數(shù)據(jù)口，P0的三個引腳控制1602液晶的數(shù)據(jù)/命令選擇端、讀/寫選擇端、使能端來顯示速度。 方案二51單片機(jī)的定時/計數(shù)器工作在模式0時是一個16位位定時/計數(shù)器。工作時高八位和低八位各裝入初值，當(dāng)?shù)桶宋谎b滿時，高八位加1。由于是16位參與計數(shù)，所以其計數(shù)周期最大為65536微妙。采用初值高八位裝入0xfc，初值低八位裝入0x18，每個1000微妙進(jìn)入一次中斷，1000次中斷為1秒，即形成周期為1秒的脈沖計數(shù)。本方案在方案1的基礎(chǔ)上外接一個74LS74的芯片。光電編碼器的A相接在單片機(jī)的P3^4的引腳，利用單片機(jī)的計數(shù)器1進(jìn)行脈沖計數(shù)，同時接在74LS74的時鐘信號接口。光電編碼器的B相接在74LS74的D接口。Q端接在P3^2引腳，Q非端接在P3^3引腳。利用兩個外部中斷來判斷正反轉(zhuǎn)。P1^1和P1^2分別控制液晶顯示每分鐘的轉(zhuǎn)速和每秒鐘的轉(zhuǎn)速。P2口控制1602液晶的數(shù)據(jù)口，P0的三個引腳控制1602液晶的數(shù)據(jù)/命令選擇端、讀/寫選擇端、使能端來顯示速度。 系統(tǒng)采用方案1）總體設(shè)計圖1為設(shè)計總體框架圖，通過該圖大致的介紹了一下整個光電編碼器測速系統(tǒng)的各個主要部分。圖1 系統(tǒng)總體框架2）總體工作原理由于定時器工作模式2是八位，可裝入的值太小，每進(jìn)行一個周期的脈沖統(tǒng)計需要進(jìn)入5000次定時器中斷，由于進(jìn)入中斷的次數(shù)太多，所以很容易出現(xiàn)在低八位裝滿本應(yīng)觸發(fā)而程序還在中斷子程序中運行，而無法觸發(fā)中斷的情況，所以不采用工作模式2。工作模式0只需要進(jìn)入定時中斷1000次就可以進(jìn)行一個周期的脈沖統(tǒng)計，所以選擇功能模式0。方案一中用，用純軟件計數(shù)雖然電路
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