基于绝对式光电编码器的智能测角系统设计

基于绝对式光电编码器的智能测角系统设计答辩人：毛友导师：郝允慧讲师专业：测控技术与仪器学院：信息工程学院2023/9/61扬州大学硕士研究生论文开题报告系统组成

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。输出信号号通过电平转换以后输入计算机，计算机处理以后的信号则应由显示装置显示结果。系统主要由显示电路、储存电路、键盘电路、CPU控制电路、数字量输出、数据采集电路六部分组成。2023/9/62电平转换电路的选择

选择MAX232驱动器/接收器，MAX232只要单一的+5V电源电压就可以工作。该器件内有一个电源电压变换器，可以把输入的+5V电源电压变成为产生RS-232C输入电压所需的电压。

由于所有的RS-232应用中几乎都需要线驱动器和接收器，MAX232把接收器和驱动器包含在一个封装中。在RS-232C的不同应用场合又需要不同数目的驱动器和接收器，为了减少器件的数量，MAXIM提供RS-232C驱动器/接收器不同的各种型号，给使用提供了极大方便。2023/9/63上位机与下位机通讯的方案的选择串行通信:通信的发送方和接收方之间数据信息在单根数据线上传输，以每次一个二进制的0、1为最小单位逐位进行传输。串行数据传送所具有的特点是，数据传送按位顺序进行，最少只需要一根传输线即可完成，比并行通信节省传输线。串行通信与并行通信相比，还有比较显著的特点：传输距离长，可以从几米到几千米；在长距离内，串行数据传送速率会比并行数据传送速率快；串行通信的通信时钟频率比较容易提高；串行通信的抗干扰能力十分强，其信号间的互相干扰可以完全忽略。但是就传送速度来说，串行通信比并行通信慢得多，并行通信时间为T，则串行时间为NT。正是由于串行通信的接线少、成本低，因此它在数据采集和控制系统中得到广泛应用。下图为串行通讯。2023/9/64绝对式光电编码器控制系统结构图2023/9/65单片机复位电路AT89C51复位是单片机的初始化操作，只需给AT89C51单片机的复位引脚RST加上大于2个机器周期（即24个时钟振荡周期）的高电平就可使AT89C51单片机复位。除了进入系统的正常初始化之外，当程序运行出错（如程序跑飞）或操作错误使系统处于锁死状态时，也需按复位键让RST脚置高电平，使AT89C51单片机摆脱“跑飞”或“锁死”状态而重新启动。下图为按键电平复位和按键脉冲复位。2023/9/66外部I/O口的扩展

在AT89C51应用系统中，单片机本身提供给用户使用的输入、输出口线并不多，只有P1口和部分的P3口线。因此，在大部分AT89C51单片机应用系统设计中都不可避免的要进行I/O口的扩展。由于AT89C51的外部数据存储器RAM和I/O口是统一编址的，因此用户可以把外部64K字节的数据存储器RAM空间的一部分作为扩展外围的I/O的地址空间。这样，单片机就可以像访问外部RAM存储器那样访问外部接口芯片，对其进行读和写操作。在本系统中，选用的是Intel公司的可编程外围并行接口8255A芯片进行I/O扩展接口的。8255A是Intel公司生产的可编程输入输出接口芯片，它具有3个8位并行I/O口，具有三种工作方式，可通过程序改变功能，因而灵活方便，通用性强，可作为单片机与多种外围设备连接时的中间接口电路。8255A的引脚如图所示。8255A共有40个引脚，采用双列直插式封装。2023/9/67AT89C51单片机与8255A的接口电路原理图2023/9/68光电编码器与单片机接口电路

绝对式光电旋转编码器内部集成了RS-422差分线路驱动器和接收器,其数据传输符合EIARS-422标准,该协议规定数据信号用差分传输方式。由于单片机的I/口采用TTL电平，故选用MAX488芯片实现TTL电平与编码器采用的RS-422电平之间的转换。MAX488由+5V电压供电，是一种适用于R422和RS-485的低功率收发器。由于绝对编码器可以以标准逻辑电平输出数字编码，因此只要把绝对编码器的输出直接接到AT89C51单片机的输入输出口就可以。系统扩展了一块8255A芯片，所以可以直接将绝对编码