单片机实验完整指导书 - 图文(4)

光电编码器原理图

其工作原理如上图中所示：两对发射接收的对管成90度夹角安装，这样经过整形后的得到的A,B两相的波形为相位相差90度的脉冲序列。而下图是对于一路信号(A或B)没有整形后的更为一般的情况，理论上是一个随着光线的强弱变化而形成的正弦波，这里可以经过带斯密特的门电路处理后得到较好的方波。

编码器的脉冲序列

增量式编码器是直接利用光电转换原理输出三组方波脉冲A、B和Z相；A、B两组脉冲相位差90o，从而可方便地判断出旋转方向，而Z相为每转一个脉冲，用于基准点定位。

光电编码器接口

线序 信号定义 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 A NC NC NC NC GND NC B +5V Z 说明：NC为悬空，表示什么都不接，Z是0位信号，电机轴每转一周而输出的一个脉冲。 编码器数据采集与辨向电路

编码器数据采集

采样接口电路原理图

增量式编码器输出的是连续的脉冲信号，通过得到一秒钟内的脉冲个数，利用已知的编码器线数（如2MC-H-500-582912为500）可得到电机转速，或者在直接以每秒的脉冲数作为速度，具体以计算方便为准。对此有两种较为常见的做法：测频率和测脉宽法。

我们采用测频率法（或测周期法），该方法是设定一个固定的采样时间T，比如１秒，采样一次得到的脉冲个数N，那么速度为：

V=N/T(pulse/sec)

由电路可以知道，编码器输出的A向脉冲由16位定时/计数器T3采集，得到电机的相对位移，定时采集该位移（相当于对位移微分）可以得到电机的转速。 辨向电路

74LS74是D触发器，注意是上升沿触发。假定电机正转时，Ａ相超前Ｂ相９０度，那么在A相每个脉冲的上升沿，Ｑ端输出为低，反之，电机反转时，Ｂ相超前Ａ相９０度，那么在A相每个脉冲的上升沿，Ｑ端输出为高。通过两个与门，形成正、反转脉冲输出，这样就实现了辨向电

路。

脉冲编码器输出波形 开发板编码器辨向部分原理图

1、 电机驱动模块

电机、编码器接口 电机 驱动 模块 电机模块 开发板上的电机、编码器接口 使能开关

电路图中编码器接口

一共有六个管脚，其顺序由电机决定，其中：

? ? ?

M+，M-是电机的输入；

VCC，GND是电机的编码器电源；

A、B是编码器A、B两相的信号输出，这两相相差90°的相位差，其中，A与单片机的定时/计数器3（TC3）管脚相连，以此测出脉冲数，从而达到记录电机转动的角位移的目的。 电机的驱动采用L298集成电动机驱动芯片实现电机的PWM调速，芯片原理前面已经介绍。

直流电机通过PB4和PB5来控制，利用单片机的比较匹配输出功能可实现单极性或双极性的PWM调速，电路图如下面所示。

电机编码器部分原理图

整个电路的工作过程是直流电机上的增量式光电编码器，输出两路正交的脉冲信号，通过D触发器（74LS74）构成的辨向电路可以获得直流电机的转向。编码器输出的A向脉冲由16位定时/计数器T3采集，得到电机的相对位移，定时采集该位移（相当于对位移微分）可以得到电机的转速。由于AVR单片机的定时/计数器为定向增计数，故D触发器的输出端分别连接到外部中断INT0和INT1，使用上升沿触发，则在电机换向时会触发相应的外部中断。在中断服务程序中可以根据电机的方向标志，修改编码器的累计脉冲值，从而获得直流电机相对于初始位置的角位移。

2.3.5 串口通信模块

本系统使用MAXIM公司的MAX232来进行单片机TTL电平和标准RS232电平的转换。单片机和上位计算机之间的串行通信电路如下图所示。

串口通信模块

板间通信 端口 下载 端口 限位开关 输入端口 板间通信 选择开关 复位按钮 直流伺服电机接口 步进电机接口 舵机接口 串口 电源 开关 电源 插座 外接电源插座

控制按钮 信号灯 电路开发板说明

电机模块使能开关

百度搜索“77cn”或“免费范文网”即可找到本站免费阅读全部范文。收藏本站方便下次阅读，免费范文网，提供经典小说综合文库单片机实验完整指导书 - 图文(4)在线全文阅读。