文档介绍：基于绝对式光电编码器的智能测角系统设计
[摘要] 光电检测技术是一种非接触测量的高新技术,它以激光、红外、光纤等现代光电器件为基础,通过对载荷有被检测物体信息的光辐射进行检测,即通过光电检测器件接收光辐射并转换为电信号,由输入电路、放大、滤波检测等检测电路中提取出有用信息,在经A/D变换接口输入计算机进行处理,最后显示或技术打印输出所需检测物体的几何量等参数目前,单片机以其高可靠性、高性能价格比、低电压、低功耗等优势,广泛应用于工业控制系统、数据采集系统、智能化仪器仪表、办公自动化、通讯设备、宇航设备和各种消费类产品中。光电编码器,是一种通过光电转换将转角和位移转换为各种代码形式的数字脉冲传感器。根据绝对式光电编码器的工作原理与设计方案论证,给出了系统总体方案。MCS-51系列单片机在工业控制系统中已广泛应用。PC机往往需要与单片机进行通讯,以构成分布式计算机控制系统。设计本系统的目的为了快速处理编码器输出信号,直观的显示测量结果。
[关键词] 光电编码器单片机测角系统软件实现
目录
第一章绪论 4
第二章绝对式光电编码器的工作原理与设计方案论证 7
系统的组成与总体结构 7
光电编码器的工作原理 7
光栅检测的简单概述 7
光电测角原理 10
光电编码器原理及应用 11
信号处理电路的方案论证 15
电平转换电路的方案论证与选择 15
上位机与下位机通讯的方案论证与选择 19
PC机界面显示方案论证与选择 21
第三章绝对式光电编码器信号处理电路及软件的实现 21
绝对式光电编码器控制系统 21
微机系统的扩展 22
接口电路设计 27
电平转换电路及数据采集的实现 31
串并转换接口的实现 32
数据处理程序的实现以下4点 33
第四章串行通讯的实现 37
通讯接口的设计 37
软件实现 37
波特率的选择与计算 37
单片机通讯软件设计 37
第五章实验结果分析 39
结论 40
参考文献 41
致谢 42
附录 43
第一章绪论
随着现代科学技术以及复杂的自动控制系统和信息处理理论和技术的提高,光电信号变换与检测技术的不断涌现,综合性的自动化、智能化的光电系统得到进一步发展,形成了包括光学、电子学和计算机科学的高度知识集中的新学科——光学精密机械电子学(Optomechatronics)。这种跨学科的边缘技术就是光电技术。现在,光电技术已广泛的应用于工业、农业、文教、卫生、国防、科研和家庭生活等领域——即光辐射的检测问题。因此,光电检测技术是光电技术的核心和重要组成部分。光电检测技术是一种非接触测量的高新技术,它以激光、红外、光纤等现代光电器件为基础,通过对载荷有被检测物体信息的光辐射进行检测,即通过光电检测器件接收光辐射并转换为电信号,由输入电路、放大、滤波检测等检测电路中提取出有用信息,在经A/D变换接口输入计算机进行处理,最后显示或技术打印输出所需检测物体的几何量等参数。
众所周知,人们无论从事科学研究,工程设计或工作生产,都要通过大量测试取得客观事物的正确量值,从而了解事物的本质。但过去多年来,传统的测试技术都是分别用单个仪表对象进行测量,再由人工处理各种测量结果。
随着近代工业和科学技术的发展,测试任务和测控对象变的越来越复杂,对测试速度和测试精度的要求也越来越高,这就促使人们不断地研究新的测试理论和方法,新的测试设备,从而推动自动测控科学和仪器仪表技术不断地向新的领域发展。
回顾测试仪器的发展史,从30年代到80年代,大致经历了纯机械式仪器、精密机械光学仪器、气动仪器、电动测量仪器(包括模拟式和数字式)及微型技术有机结合的产物,新型传感技术和微型机的成功应用是近代精密仪器的标志。
近十年来,微型机在测试仪器中的广泛应用预示着测试仪器正在经历着一个更大更深刻的变革,这就是所谓微型机化仪器的出现。微型机化仪器,也叫智能仪器,此概念是70年代中期的微处理器技术开始应用与测量仪器之中,以代替一部分人工智能的情况下提出来的。由于UP的硬件、软件及其支持芯片,外设已经成熟,使得一些典型的智能仪器,如坐标测量机、表面形貌测量仪、齿轮测量仪、图形测量仪与分析、仪器万能数字测量系统等逐渐趋于成熟并达到相当高的水平。虽然微型机仪器品质繁多,但从微型机为基础这一基本特点出发,有其共性。

随着大规模集成电路的迅速发展,性能越来越强,价格越来越低,使计算机的广泛应用成为可能,而广泛应用反过来又促进计算机技术不断发展,当今各种类