【正文】 02 顯示器、光耦合器 6N137 構(gòu)成。 其優(yōu)點(diǎn)硬件是電路簡(jiǎn)單，軟件功能完善，測(cè)量速度快、精度高、控制系統(tǒng)可靠，性?xún)r(jià)比較高等特點(diǎn)。由于電動(dòng)機(jī)使用廣泛，對(duì)電動(dòng)機(jī)性能的檢測(cè)也十分關(guān)鍵。 根據(jù)實(shí)際要求，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速測(cè)量實(shí)驗(yàn)中要實(shí)現(xiàn)的目標(biāo)如下： 1） 轉(zhuǎn)速測(cè)量：通過(guò)對(duì)編碼器旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生的脈沖波的計(jì)數(shù)來(lái)計(jì) 算出電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 3） 電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的顯示：字符 LCD 顯示器使用的目的是，將所得到電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的數(shù)值輸出顯示。每當(dāng)編碼器旋轉(zhuǎn)一周就會(huì)產(chǎn)生一個(gè)脈沖，由脈沖觸發(fā)外部中斷，累計(jì)外部中斷的個(gè)數(shù)即可知道編碼器旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)。 將轉(zhuǎn)速參數(shù)傳輸至 LCD1602 中進(jìn)行顯示。+ 5 V+ 5 VR42 0 0 圖 31 硬件電路原理圖 光電編碼器是由光柵盤(pán)和光電測(cè)裝置組成。由于光電碼盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同軸，電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)時(shí)，光柵盤(pán)與電動(dòng)機(jī)同速旋轉(zhuǎn)，經(jīng)發(fā)光二極管等電子元件組成的檢測(cè)裝置檢測(cè)輸出若干脈沖信號(hào) ， 通過(guò)計(jì)算每秒光電編碼器輸出脈沖的個(gè)數(shù)就能反映當(dāng)前電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速。 本設(shè)計(jì)采用的編碼器是 TRD2E360A 旋轉(zhuǎn)編碼器， 6N137 是光耦合器。該器件采用 ATMEL 高密度非易失存儲(chǔ)器制造技術(shù)制造，與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的 MCS51 指令集和輸出管腳相兼容。 圖 41 是常用的一種單片機(jī)，型號(hào)為 AT89C51，它將計(jì)算機(jī)的功能都集成到這個(gè)芯片內(nèi)部去了，就這么一個(gè)小小的芯片就能構(gòu)成一臺(tái)小型的電腦，因此叫做單片機(jī)。 在 40 個(gè)管腳中，其中有 32 個(gè)腳可用于各種控制，比如控制小燈的亮與滅、控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn)、控制電梯的升與降等，這 32 個(gè)腳叫做單片機(jī)的“ 端口”，在單片機(jī)技術(shù)中，每個(gè)端口都有一個(gè)特定的名字，比如第一腳的那個(gè)端口叫做“ ”。 3) P1 口： P1 口是一個(gè)內(nèi)部提供上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P1 口緩沖器能接收輸出 4TTL 門(mén)電流。在FLASH 編程和校驗(yàn)時(shí)， P1 口作為第八位地址接收 。 P1 口管腳寫(xiě)入 1 后，被內(nèi)部上拉為高，可用作輸入，P1 口被外部下拉為低電平時(shí)，將輸出電流，這是由于內(nèi)部上拉的緣故。 5) P2 口： P2 口為一個(gè)內(nèi)部上拉電阻的 8 位雙向 I/O 口， P2 口緩沖器可接收，輸出 4 個(gè) TTL 門(mén)電流，當(dāng) P2 口被寫(xiě) “1”時(shí)，其管腳被內(nèi)部上拉電阻拉高，且作為輸入。這是由于內(nèi)部上拉的緣故。在給出地址 “1”時(shí)，它利用內(nèi)部上拉優(yōu)勢(shì)，當(dāng)對(duì)外部八位地址數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器進(jìn)行讀寫(xiě)時(shí)， P2 口輸出其特殊功能寄存器的內(nèi)容。 6 6) P3 口： P3 口管腳是 8 個(gè)帶內(nèi)部上拉電阻的雙向 I/O 口，可接收輸出 4 個(gè) TTL門(mén)電流。作為輸入，由于外部下拉為低電平， P3 口將輸出電流（ ILL）這是由于上拉的緣故。 P3 口管腳備選功能 ： a. RXD（串行輸入口） b. TXD（串行輸出口） c. /INT0（外部中斷 0） d. /INT1（外部中斷 1） e. T0（記時(shí)器 0 外部輸入） f. T1（記時(shí)器 1 外部輸入） g. /WR（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器寫(xiě)選通） h. /RD（外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器讀選通） i. P3 口同時(shí)為閃爍編程和編程校驗(yàn)接收一些控制信號(hào)。當(dāng)振蕩器復(fù)位器件時(shí)，要保持 RST 腳兩個(gè)機(jī)器周期的高電平時(shí)間。在 FLASH 編程期間，此引腳用于輸入 編程脈沖。因此它可用作對(duì)外部輸出的脈沖或用于定時(shí)目的。如想禁止 ALE 的輸出可在 SFR8EH地址上置 0。另外，該引腳被略微拉高。 9) /PSEN：外部程序存儲(chǔ)器的選通信號(hào)。但在訪問(wèn)外部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器時(shí)，這兩次 有 效 的 /PSEN 7 信號(hào)將不出現(xiàn)。注意加密方式 1 時(shí)， /EA 將內(nèi)部鎖定為 RESET；當(dāng) /EA 端保持高電平時(shí)，此間內(nèi)部程序存儲(chǔ)器。 11) XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時(shí)鐘工作電路的輸入。 （二）、最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 復(fù)位電路 MCS51 單片機(jī)復(fù)位電路 是指 單片機(jī)的初始化操作。因而，復(fù)位是一個(gè)很重要的操作方式。 圖 43 復(fù)位電路 復(fù)位電路的基本功能是：系統(tǒng)上電時(shí)提供復(fù)位信號(hào)，直至系統(tǒng)電源穩(wěn)定后，撤銷(xiāo)復(fù)位信號(hào)。 8 單片機(jī)的復(fù)位是由外部的復(fù)位電路來(lái)實(shí)現(xiàn)的。復(fù)位電路通常采用上電自動(dòng)復(fù)位（圖 44(a)）和按鈕復(fù)位 (圖 44(b))兩種方式。單片機(jī)冷啟動(dòng)后，片內(nèi) RAM為隨機(jī)值，運(yùn)行中的復(fù)位操作不改變片內(nèi) RAM 區(qū)中的內(nèi)容， 21 個(gè)特殊功能寄存器復(fù)位后的狀態(tài)為確定值，見(jiàn)表 。 說(shuō)明：表 41 中符號(hào) *為隨機(jī)狀態(tài) ： 表 41 寄存器復(fù)位后狀態(tài) 表 9 PSW＝ 00H，表明選寄存器 0 組為工作寄存器組； SP＝ 07H，表明堆棧指針指向片內(nèi) RAM 07H 字節(jié)單元，根據(jù)堆棧操作的先加后壓法則，第一個(gè)被壓入的內(nèi)容寫(xiě)入到 08H 單元中； PoP3＝ FFH，表明已向各端口線寫(xiě)入 1，此時(shí)，各端口既可用于輸入又可用于輸出 。 51 單片機(jī)的復(fù)位是由 RESET 引腳來(lái)控制的，此引腳與高電平相接超過(guò) 24個(gè)振蕩周期后， 51 單片機(jī)即進(jìn)入芯片內(nèi)部復(fù)位狀態(tài)，而且一直在此狀態(tài)下等待，直到 RESET 引腳轉(zhuǎn)為低電平后，才檢查 EA 引腳是高電平或低電平，若為高電平則執(zhí)行芯片內(nèi)部的程序代碼，若為低電平便會(huì)執(zhí)行外部程序。 晶振電路 晶振是晶體振蕩器的簡(jiǎn)稱(chēng)，在電氣上它可以等效成一個(gè)電容和一個(gè)電阻并聯(lián)再串聯(lián)一個(gè)電容的二 端網(wǎng)絡(luò)，電工學(xué)上這個(gè)網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)諧振點(diǎn)，以頻率的高低分其中較低的頻率是串聯(lián)諧振，較高的頻率是并聯(lián)諧振。引腳XTAL1 和 XTAL2 分別是此放大器的輸入端和輸出端。外接晶體諧振器以及電容 C1 和C2 構(gòu)成并聯(lián)諧振電路，接在放大器的反饋回路中。因此，此系統(tǒng)電路的晶體振蕩器的值為 12MHz，電容應(yīng)盡可能的選擇陶瓷電容，電容值約為 30μ F。晶體振蕩電路 (圖 45)。 10 圖 45 晶振電路 最小系統(tǒng)的仿真 最小系統(tǒng)的仿真如下所示： 圖 46 最小系統(tǒng)的仿真 11 （三）、光電編碼器的原理及選型 光電編碼器，是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量 的傳感器。光柵盤(pán)是在一定直徑的圓板上等分地開(kāi)通若干個(gè)長(zhǎng)方形孔。此外 ， 為判斷旋轉(zhuǎn)方向，碼盤(pán)還可提供相位相差 Π /2 的兩路脈沖信號(hào)。圖 47 所示為光電編碼器原理 圖 47 光電編碼器原理 根據(jù)檢測(cè)原理，編碼器可分為光學(xué)式、磁式、感應(yīng)式和電容式。 1）、 增量式編碼器 增量式編碼器 如圖 48， 是直接利用光電轉(zhuǎn)換原理輸出三組方波脈沖 A、 B和 Z 相； A、 B 兩組脈沖相位差 π /2，從而可方便地判斷出旋轉(zhuǎn)方向，而 Z 相為每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖，用于基準(zhǔn)點(diǎn)定位。其缺點(diǎn)是無(wú)法輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的絕對(duì)位置信息。這種編碼器的特點(diǎn)是不要計(jì)數(shù)器，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可讀出一個(gè)固定的與位置相對(duì)應(yīng)的數(shù)字碼。目前國(guó)內(nèi)已有 16 位的絕對(duì)編碼器產(chǎn)品。絕對(duì)式編碼器與增量式編碼器不同之處在于圓盤(pán)上透光、不透光的線條圖形，絕對(duì)編碼器可有若干編碼，根據(jù)讀出碼盤(pán)上的編碼，檢測(cè)絕對(duì)位置。它的特點(diǎn)是 ， 可以直接讀出角度坐標(biāo)的絕對(duì)值 ； 沒(méi)有累積誤差；電源切除后位置信息不會(huì)丟失。 3）、 混合式絕對(duì)值編碼器 混合式絕對(duì)值編碼器，它輸出兩組信息：一組信息用于檢測(cè)磁極位置，帶有絕對(duì)信息功能；另一組則完全 與 同增量式編碼器的輸出信息 相同 。 TRD2E360A 的主要性能如下： 13 a. 分辨 率： 10~2500 脈沖 /轉(zhuǎn)。 c. 最高相應(yīng)頻率： 200KHz。 e. 電源電壓： DC 5~12V。 g. 啟動(dòng)扭矩：不大于