基于單片機的角度測量儀的設(shè)計-wenkub
2023-06-21 22:45:35 本頁面
【正文】 。為了判斷碼盤旋轉(zhuǎn)時是順勢正還是逆時針，必須在光欄板上設(shè)置兩個透明區(qū)，兩者之間相差4/1截距，并設(shè)置了兩組對應的光敏元件，由光敏元件來得出高低電平，進而傳給單片機。 光電編碼器的測角精確度與碼盤圓周上的透光槽數(shù) n有關(guān)，能分辨的角度 α 為 360176。 由于碼道信號的讀取采用的是光電掃描原理，對測量基準的掃描是非接觸的，因此沒有磨損。光電編碼器測角體積小，承載能力強，數(shù)字化程度高，性能可靠，使用時間長。零位標記碼道由幾個位置相互分立的光柵組成。一般的光電編碼器主要由光柵盤和光電檢測裝置組成。2系統(tǒng)的基本構(gòu)成 該系統(tǒng)主要由光電編碼器，AT89S51單片機，D觸發(fā)器，1602液晶顯示屏等組成，系統(tǒng)基本框圖如21所示 圖21系統(tǒng)的基本框圖 光電式碼盤亦稱脈沖式角度—數(shù)字編碼器， 光電編碼器的光柵盤和內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖如圖221所示。而且隨著傳感器技術(shù)和測量方法的發(fā)展，對于一些物理量的測量變得更方便。在以往的控制系統(tǒng)中，多數(shù)都是僅憑設(shè)備操作人員眼睛瞄準指定目標，然后作出相應的控制，這樣就帶來一系列問題，如操作人員的經(jīng)驗、瞄準的精確的都肯能帶來一些較大的誤差。光學測角技術(shù)是隨著新型光電材料和器件的出現(xiàn)而發(fā)展起來的，光電編碼器方法測角具有體積小，重量輕，品種多，分辨力高，承載能力強，性能穩(wěn)定，可靠使用壽命長等諸多優(yōu)點。 角度是一個重要的幾何量計量參數(shù)，它不僅應用于軍事領(lǐng)域還運用于商業(yè)領(lǐng)域和工業(yè)領(lǐng)域，而我國的角度測量技術(shù)也經(jīng)過了幾十年的發(fā)展，隨著21實際科學技術(shù)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的角度計量工具框式水平儀和機械式測量方法將被數(shù)字角度測量儀所取代，數(shù)字角度測量儀具有性能穩(wěn)定，工作可靠，測量精確度高，使用簡單，因此一個電子檢測，數(shù)字顯示的現(xiàn)代化角度測量時代即將開始。本文同時分析了角度測量儀的硬件組成，設(shè)計原理，給出了設(shè)計程序。關(guān)鍵字：角度 光電編碼器 脈沖 單片機 顯示屏目錄 1 緒論 1 基于單片機的角度測量儀的系統(tǒng)簡介 2 22系統(tǒng)的基本構(gòu)成 3 3 3 AT89S51單片機的原理 6 83硬件部分的設(shè)計 10 .脈沖數(shù)與角度的關(guān)系 10 10 114軟件部分的設(shè)計 12 12 13 中斷 13 14總結(jié) 16參考文獻 17.1 緒論 角度測量是計算科學的重要組成部分隨著發(fā)產(chǎn)和科學的不斷發(fā)展，角度測量越來越廣泛應用于機械，光學，航空航天，航海等各個領(lǐng)域，技術(shù)水平和準確度也在不斷提高。 近年來工業(yè)上常用的測角方法有機械式測角技術(shù)、激光測角技術(shù)和光學測角技術(shù)。 基于單片機的角度測量儀的系統(tǒng)簡介 光電編碼器是集光，機，電于一體的轉(zhuǎn)速位移傳感器，當編碼器轉(zhuǎn)軸帶動光柵圓盤旋轉(zhuǎn)時，發(fā)光元件發(fā)出的光被光柵盤的狹縫切割成斷斷續(xù)續(xù)的光線，并被接收元件接收產(chǎn)生初始信號，該信號經(jīng)后繼電路處理后輸出脈沖信號，該脈沖信號傳輸給AT89S51單片機，利用AT89S51單片機內(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)，而輸出的脈沖數(shù)與角度值成正比，通計算脈沖數(shù)進而算出角度值。而機械式測角利用分度盤，而分度盤用不能無限增加，從而受到限制，利用角度測量儀能夠可以很方便的顯示前后的角度差距，對工人的專業(yè)要求降低，可以提高生產(chǎn)效率，有助于產(chǎn)品質(zhì)量和安全提高。在數(shù)據(jù)管理上，也可以將數(shù)據(jù)測量出，通過通信的方式傳送到上位機，有助于產(chǎn)品和加工過程中的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。 在一個圓盤上按碼道開有相等角距的縫隙， 在碼道上分為透明區(qū)和不透明區(qū)，分別代表“1”和“0”， 相當于接觸式碼盤的導電區(qū)和不導電區(qū)。而光柵碼盤圖案主要由零位標記碼道和循環(huán)碼道組成，零位標記碼道稱作參考點碼道，用來檢測被物體角度的基準點。 當光柵盤隨被測工作軸一起轉(zhuǎn)動時，每轉(zhuǎn)過一個縫隙，光電管就會感受到一次光線的明暗變化，然后將明暗光線發(fā)送給光敏電阻，使光電管的電阻值改變，這樣就把光線的明暗變化轉(zhuǎn)變成電信號的強弱變化，而這個電信號的強弱變化近似于正弦波的信號，經(jīng)過整形和放大等處理，變換成脈沖信號。圖222 光電編碼器 增量式光電編碼器由主碼盤、鑒向盤、光敏元件和光電變換器組成。如果一個光柵的刻線與另一個光柵的狹縫對齊則光線無法通過，如果一個光柵的透明區(qū)剛好與另一光柵的透明區(qū)在同一條直線上時則光線剛好通過，利用光電掃描法可檢測到非常精細的柵線，掃描產(chǎn)生等同于柵線同期輸出的脈沖信號。/n，分辨率為 1/n 。當檢測對象旋轉(zhuǎn)時，光碼盤會被帶動旋轉(zhuǎn)，進而光源一會穿過透明區(qū)，一會被遮擋，就這樣循環(huán)反復， A、B 信號的波形及其時序關(guān)系得出，A的高電平先于B出現(xiàn)，則判斷為正轉(zhuǎn)，B的高電平先于A出現(xiàn)時則判斷為反轉(zhuǎn)。光電編碼器的A,B,Z輸出的波形圖如223所示。3，片內(nèi)帶128B的數(shù)據(jù)存儲器。7，21個字節(jié)特殊功能寄存器。11，1個全雙工的串行I/O接口，可多機通信。15，采用+5V電源。外接晶振引腳（2根）XTAL1為單片機的第19引腳，作用是片內(nèi)振蕩電路的輸入端。PSEN單片機的第29引腳，為外部存儲器讀選通信號。PO口單片機的第32引腳到第39引腳，為8位雙向I/O口線，～。上面就是AT89S51單片機引腳的簡單介紹，其它51系列家族的單片機80380589C51等引腳和89S51兼容，只是個別引腳功能定義不同。端口2是具有內(nèi)部提升電路的雙向I/O端口，每一個引腳可以推動4個LS的TTL負載，若將端口2的輸出設(shè)為高電平時，此端口便能當成輸入端口來使用。對于顯示英文操作，只需要8位（一字節(jié)）即可。符號功能說明1VSS一般接地2VDD接電源（+5V）3VO液晶顯示器對比度調(diào)整端，對比度最弱時是接正電源，然而接
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