基于絕對式光電編碼器的智能測角系統(tǒng)設(shè)計(jì)課件

1、基于絕對式光電編碼器的智能測角系統(tǒng)設(shè)計(jì)答辯人：毛友導(dǎo) 師：郝允慧 講師專 業(yè)：測控技術(shù)與儀器學(xué) 院：信息工程學(xué)院2022/9/181揚(yáng)州大學(xué)碩士研究生論文開題報(bào)告系統(tǒng)組成 設(shè)計(jì)本系統(tǒng)的目的為了快速處理編碼器輸出信號，直觀的顯示測量結(jié)果。輸出信號號通過電平轉(zhuǎn)換以后輸入計(jì)算機(jī)，計(jì)算機(jī)處理以后的信號則應(yīng)由顯示裝置顯示結(jié)果。系統(tǒng)主要由顯示電路、儲存電路、鍵盤電路、CPU控制電路、數(shù)字量輸出、數(shù)據(jù)采集電路六部分組成。2022/9/182電平轉(zhuǎn)換電路的選擇 選擇MAX232驅(qū)動器/接收器，MAX232只要單一的+5V電源電壓就可以工作。該器件內(nèi)有一個(gè)電源電壓變換器，可以把輸入的+5V電源電壓變成為產(chǎn)生RS

2、-232C輸入電壓所需的電壓。 由于所有的RS-232應(yīng)用中幾乎都需要線驅(qū)動器和接收器，MAX232把接收器和驅(qū)動器包含在一個(gè)封裝中。在RS-232C的不同應(yīng)用場合又需要不同數(shù)目的驅(qū)動器和接收器，為了減少器件的數(shù)量，MAXIM提供RS-232C驅(qū)動器/接收器不同的各種型號，給使用提供了極大方便。2022/9/183上位機(jī)與下位機(jī)通訊的方案的選擇 串行通信:通信的發(fā)送方和接收方之間數(shù)據(jù)信息在單根數(shù)據(jù)線上傳輸，以每次一個(gè)二進(jìn)制的0、1為最小單位逐位進(jìn)行傳輸。串行數(shù)據(jù)傳送所具有的特點(diǎn)是，數(shù)據(jù)傳送按位順序進(jìn)行，最少只需要一根傳輸線即可完成，比并行通信節(jié)省傳輸線。串行通信與并行通信相比，還有比較顯著的特

3、點(diǎn)：傳輸距離長，可以從幾米到幾千米；在長距離內(nèi)，串行數(shù)據(jù)傳送速率會比并行數(shù)據(jù)傳送速率快；串行通信的通信時(shí)鐘頻率比較容易提高；串行通信的抗干擾能力十分強(qiáng)，其信號間的互相干擾可以完全忽略。但是就傳送速度來說，串行通信比并行通信慢得多，并行通信時(shí)間為T，則串行時(shí)間為NT。正是由于串行通信的接線少、成本低，因此它在數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)用。下圖為串行通訊。2022/9/184絕對式光電編碼器控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖2022/9/185外部I/O口的擴(kuò)展 在AT89C51應(yīng)用系統(tǒng)中，單片機(jī)本身提供給用戶使用的輸入、輸出口線并不多，只有P1口和部分的P3口線。因此，在大部分AT89C51單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中

4、都不可避免的要進(jìn)行I/O口的擴(kuò)展。由于AT89C51的外部數(shù)據(jù)存儲器RAM和I/O口是統(tǒng)一編址的，因此用戶可以把外部64K字節(jié)的數(shù)據(jù)存儲器RAM空間的一部分作為擴(kuò)展外圍的I/O的地址空間。這樣，單片機(jī)就可以像訪問外部RAM存儲器那樣訪問外部接口芯片，對其進(jìn)行讀和寫操作。在本系統(tǒng)中，選用的是Intel公司的可編程外圍并行接口8255A芯片進(jìn)行I/O擴(kuò)展接口的。8255A是Intel公司生產(chǎn)的可編程輸入輸出接口芯片，它具有3個(gè)8位并行I/O口，具有三種工作方式，可通過程序改變功能，因而靈活方便，通用性強(qiáng)，可作為單片機(jī)與多種外圍設(shè)備連接時(shí)的中間接口電路。8255A的引腳如圖所示。8255A共有40個(gè)

5、引腳，采用雙列直插式封裝。2022/9/187AT89C51單片機(jī)與8255A的接口電路原理圖2022/9/188看門狗電路 系統(tǒng)在工業(yè)環(huán)境下運(yùn)行時(shí), 抗干擾能力是評價(jià)其性能的一個(gè)重要指標(biāo)?？撮T狗電路是自行監(jiān)測系統(tǒng)運(yùn)行的重要保證，本系統(tǒng)用 Xicor公司的 X25045 芯片將EEPROM 、看門狗定時(shí)器、電壓監(jiān)控三種功能集中到單個(gè)芯片內(nèi), 大大簡化了硬件設(shè)計(jì),提高了系統(tǒng)的可靠性。X25045與單片機(jī)接口如圖所示。2022/9/1810鍵盤電路 輕觸式的機(jī)械開關(guān)是一種較長使用并且成本低廉的開關(guān)，在沒有被按下是，其內(nèi)部的電路結(jié)構(gòu)是斷開的，不能到點(diǎn)，而當(dāng)它被按下時(shí)，其等效的開關(guān)就被接通，從而實(shí)現(xiàn)了

6、電路的導(dǎo)通。另外，由于機(jī)械式開關(guān)內(nèi)部由于有一個(gè)彈性部件，所以在按動的時(shí)候會伴隨一系列的抖動過程，這個(gè)抖動過程會給邏輯判斷帶來極大的干擾，所以在程序構(gòu)建上通常會對按鍵進(jìn)行消抖處理，通常較為常用的是延時(shí)消抖，即通過一定的延時(shí)將抖動階段避開，過了這段時(shí)間再對電平進(jìn)行判斷，這樣就能使系統(tǒng)得到必要的保障，下圖為本系統(tǒng)的按鍵輸入電路配置圖： 2022/9/1811主程序設(shè)計(jì)2022/9/1812二進(jìn)制數(shù)轉(zhuǎn)換為壓縮BCD碼2022/9/1814單片機(jī)通訊軟件設(shè)計(jì) 由于AT89C51單片機(jī)的P3.0和P3.1是其內(nèi)部集成串口模塊的RXD和TXD引腳，所以采用這兩個(gè)管腳實(shí)現(xiàn)和PC機(jī)的通信。在本系統(tǒng)中，將串口的起始位設(shè)置為1，數(shù)據(jù)位設(shè)定為8,停止位