旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)設(shè)計

鮑勇

摘 要：該文在對旋轉(zhuǎn)編碼器工作原理研究基礎(chǔ)上，提出一種基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有成本低、效率高等特點，該文在對旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理和分類進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，針對基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)展開了設(shè)計，該系統(tǒng)主要由單片機控制子系統(tǒng)、電源供電子系統(tǒng)、液晶顯示子系統(tǒng)、外部接口、控制按鍵等組成。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)編碼器 單片機 測試

中圖分類號：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0210-02

旋轉(zhuǎn)編碼器是一種結(jié)合光機電技術(shù)的速度位移傳感器，傳統(tǒng)的工業(yè)旋轉(zhuǎn)編碼器的生產(chǎn)過程中，往往是安裝完成后，再通過大量的測試和試驗來進(jìn)行調(diào)試，從而發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，但旋轉(zhuǎn)編碼器由于其安裝位置和性能非常容易發(fā)生問題，該方法不僅浪費了大量的人力物力，還缺乏一定的穩(wěn)定性和高效性，所以，隨著科技及工業(yè)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的工業(yè)測試模式已經(jīng)漸漸被替代，基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)憑借成本低、效率高等特點，成為旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)領(lǐng)域的新寵，具有很好的發(fā)展前景。

1 旋轉(zhuǎn)編碼器工作原理

旋轉(zhuǎn)編碼器是一種結(jié)合光機電技術(shù)的速度位移傳感器，通過光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)，可以將相應(yīng)的速度機械量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，從而實現(xiàn)速度的快速調(diào)控，旋轉(zhuǎn)編碼器由中心軸、光電碼盤、明暗刻度線等組成，旋轉(zhuǎn)編碼器主要是通過中心軸的運轉(zhuǎn)，帶動光電碼盤的旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過發(fā)射端發(fā)射的光線照射，從而形成光柵狀態(tài)的非連續(xù)光線，以供接收端的接收，從而形成最初信號，之后經(jīng)過編碼器進(jìn)行編碼，將光信號轉(zhuǎn)換成脈沖或者代碼形式的電信號。旋轉(zhuǎn)編碼器在安裝和使用的過程中，很容易出現(xiàn)異常情況，傳統(tǒng)的檢測方法浪費了大量的人力物力，基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)，可以周期性的自動對旋轉(zhuǎn)編碼器的工作狀態(tài)和位置進(jìn)行測量，及時發(fā)現(xiàn)問題，并自動解決問題，或者通過告警通知維護(hù)人員進(jìn)行處理，大大的提高了檢測效率和精度，同時，也為旋轉(zhuǎn)編碼器的生產(chǎn)和運作提供了有效保障。

2 旋轉(zhuǎn)編碼器的測試系統(tǒng)設(shè)計

旋轉(zhuǎn)編碼器由于其安裝位置和性能非常容易發(fā)生問題，而旋轉(zhuǎn)編碼器的工作過程與位置和偏移息息相關(guān)，因此，在安裝過程中需要注意，減少對中心軸的直接沖擊和負(fù)荷、降低旋轉(zhuǎn)編碼器的振動和位移、仔細(xì)檢查配線和連接情況，從而盡可能的避免旋轉(zhuǎn)編碼器出現(xiàn)精度不準(zhǔn)確或者過度損耗等現(xiàn)象，但是，往往依靠人工來進(jìn)行相應(yīng)的檢查，不僅浪費了大量的人力物力，還缺乏一定的穩(wěn)定性和高效性，尤其是在旋轉(zhuǎn)編碼器安裝完畢后，當(dāng)出現(xiàn)問題再進(jìn)行更改，將是一件非常頭疼的事情，因此，本文基于單片機的結(jié)構(gòu)，設(shè)計了一種用于旋轉(zhuǎn)編碼器的測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有效率高、使用安全、成本低、操作簡單等特點。接下來，將對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及具體設(shè)計進(jìn)行介紹。

基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)，主要由單片機控制子系統(tǒng)、電源供電子系統(tǒng)、液晶顯示子系統(tǒng)、外部接口、控制按鍵等組成，具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（1）單片機控制子系統(tǒng)

單片機控制子系統(tǒng)是基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)的核心部分，主要由單片機及相應(yīng)電路組成，本文采用的單片機是P89LPC936型號的單片機，具有執(zhí)行能力強、執(zhí)行周期短的特點，包含高精度的RC振蕩器、25個I/O接口、15個中斷源、寄存器和捕獲/比較單元等，從而實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的控制功能，通過對外部接口傳來的旋轉(zhuǎn)編碼器測試信息進(jìn)行處理，檢測旋轉(zhuǎn)編碼器的精度和安裝使用情況，并根據(jù)結(jié)果通過控制按鍵對被測試的旋轉(zhuǎn)編碼器的進(jìn)行控制，還可以將結(jié)果進(jìn)行傳送到液晶顯示子系統(tǒng)，從而實現(xiàn)人機交互，使維護(hù)人員及時獲取旋轉(zhuǎn)編碼器的相關(guān)信息，保證旋轉(zhuǎn)編碼器的順利安裝和使用。

（2）電源供電子系統(tǒng)

電源供電子系統(tǒng)是保證整個基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)的正常運作的能源基礎(chǔ)，為了防止由于斷電或者電壓不穩(wěn)造成系統(tǒng)的非正常使用，本文將蓄電池組加入到電源供電子系統(tǒng)中，作為電源供電子系統(tǒng)的后備力量。在市電正常供電時，采用市電供電，并對蓄電池組進(jìn)行充電，當(dāng)市電非正常供電時，采用蓄電池組供電，從而有效地保障了系統(tǒng)的運行，增強了旋轉(zhuǎn)編碼器的測試精度和穩(wěn)定性。

（3）液晶顯示子系統(tǒng)

液晶顯示子系統(tǒng)主要是用于實時顯示測試情況，實現(xiàn)人機交互的功能，本文采用RT12864-2M液晶顯示屏作為基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)的液晶顯示子系統(tǒng)的主體部分，該液晶顯示器具有耗能低、顯示全、引腳多等特點，通過與單片機進(jìn)行串行連接，從而將單片機控制子系統(tǒng)傳來的旋轉(zhuǎn)編碼器測試信號進(jìn)行實時顯示，使用人員可以根據(jù)顯示信息進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和操作。

（4）外部接口

外部接口是基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)與外界和旋轉(zhuǎn)編碼器聯(lián)系的通道，單片機通過I/O口等與外界相連，根據(jù)外部接口獲取旋轉(zhuǎn)編碼器的相關(guān)信息和輸出相關(guān)的控制信息，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)的測試和控制功能。

（5）控制按鍵

控制按鍵是為了能自動的對旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行控制而設(shè)立的，主要在旋轉(zhuǎn)編碼器上，具體操作是單片機控制系統(tǒng)根據(jù)處理和分析后的信息，通過接口將控制信息傳送給控制按鍵，從而實現(xiàn)了速度和方向等屬性的控制。

3 旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計

由于本文的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)是基于單片機的，所以本文的在進(jìn)行軟件設(shè)計時，主要使用C語言進(jìn)行編程，軟件開發(fā)環(huán)境采用的是KEIL U Vision2，并以E6B2旋轉(zhuǎn)編碼器為設(shè)計對象，并有兩個輸出極位，A和B，之間的相位相差45度到135度，單片機控制子系統(tǒng)可以通過對E6B2旋轉(zhuǎn)編碼器的兩個輸出極位A和B的輸出電平，來計算E6B2旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出脈沖個數(shù)，進(jìn)而判斷E6B2旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)方向和工作狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計流程圖如圖2所示。

旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)具體的工作過程是，單片機控制子系統(tǒng)周期性的檢測旋轉(zhuǎn)編碼器輸出極位A和B的輸出電平，主要是通過I/O口來完成連接和信息的傳輸，并將收到的信息進(jìn)行處理，進(jìn)而計算編碼器的輸出脈沖個數(shù)，并通過串口將信息傳送給液晶子系統(tǒng)，將E6B2旋轉(zhuǎn)編碼器的工作和位置參數(shù)及時的顯示到顯示屏上，實現(xiàn)人機交互，供用戶使用，單片機控制子系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置的門限值，對處理后的信息進(jìn)行分析，如果判斷出旋轉(zhuǎn)編碼器處于異常狀態(tài)，則通過串口將異常信息傳送給液晶顯示子系統(tǒng)，以顯示或者鳴笛告警的形式，通知維護(hù)人員進(jìn)行處理，如果該異常情況，測試系統(tǒng)可以自動進(jìn)行調(diào)整，單片機控制子系統(tǒng)通過I/O接口將控制信息傳送到相應(yīng)的控制按鍵，直到異常狀態(tài)消除。來對旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行操作，以保障旋轉(zhuǎn)編碼器的正常工作和運行狀態(tài)。

4 結(jié)語

目前，旋轉(zhuǎn)編碼器憑借體積小、功能多、力矩小、質(zhì)量輕、穩(wěn)定性高、消耗能量低等特點，被工業(yè)廣泛應(yīng)用于速度位移測量，是一種結(jié)合光機電技術(shù)的速度位移傳感器，但旋轉(zhuǎn)編碼器安裝位置和性能非常容易發(fā)生問題，往往在安裝完成后，需要大量地人力物力來進(jìn)行調(diào)試和整改，缺乏一定穩(wěn)定性和高效性。針對此問題，本文提出一種基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有成本低、效率高等特點，本文在對旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理和分類進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，針對基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)展開了設(shè)計，該系統(tǒng)主要由單片機控制子系統(tǒng)、電源供電子系統(tǒng)、液晶顯示子系統(tǒng)、外部接口、控制按鍵等組成。

參考文獻(xiàn)

[1] 于慶廣，劉葵，王沖，等.光電編碼器選型及同步電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置測量[J].電氣傳動，2006，36（4）：17-20.

[2] 崔麗.2009年國內(nèi)旋轉(zhuǎn)編碼器市場分析[J].電氣時代，2009（5）.

[3] 錢宏文，朱燕君.新型磁旋轉(zhuǎn)編碼器設(shè)計[J].電子與封裝，2008（10）.endprint

摘 要：該文在對旋轉(zhuǎn)編碼器工作原理研究基礎(chǔ)上，提出一種基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有成本低、效率高等特點，該文在對旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理和分類進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，針對基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)展開了設(shè)計，該系統(tǒng)主要由單片機控制子系統(tǒng)、電源供電子系統(tǒng)、液晶顯示子系統(tǒng)、外部接口、控制按鍵等組成。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)編碼器 單片機 測試

中圖分類號：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0210-02

旋轉(zhuǎn)編碼器是一種結(jié)合光機電技術(shù)的速度位移傳感器，傳統(tǒng)的工業(yè)旋轉(zhuǎn)編碼器的生產(chǎn)過程中，往往是安裝完成后，再通過大量的測試和試驗來進(jìn)行調(diào)試，從而發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，但旋轉(zhuǎn)編碼器由于其安裝位置和性能非常容易發(fā)生問題，該方法不僅浪費了大量的人力物力，還缺乏一定的穩(wěn)定性和高效性，所以，隨著科技及工業(yè)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的工業(yè)測試模式已經(jīng)漸漸被替代，基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)憑借成本低、效率高等特點，成為旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)領(lǐng)域的新寵，具有很好的發(fā)展前景。

1 旋轉(zhuǎn)編碼器工作原理

旋轉(zhuǎn)編碼器是一種結(jié)合光機電技術(shù)的速度位移傳感器，通過光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)，可以將相應(yīng)的速度機械量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，從而實現(xiàn)速度的快速調(diào)控，旋轉(zhuǎn)編碼器由中心軸、光電碼盤、明暗刻度線等組成，旋轉(zhuǎn)編碼器主要是通過中心軸的運轉(zhuǎn)，帶動光電碼盤的旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過發(fā)射端發(fā)射的光線照射，從而形成光柵狀態(tài)的非連續(xù)光線，以供接收端的接收，從而形成最初信號，之后經(jīng)過編碼器進(jìn)行編碼，將光信號轉(zhuǎn)換成脈沖或者代碼形式的電信號。旋轉(zhuǎn)編碼器在安裝和使用的過程中，很容易出現(xiàn)異常情況，傳統(tǒng)的檢測方法浪費了大量的人力物力，基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)，可以周期性的自動對旋轉(zhuǎn)編碼器的工作狀態(tài)和位置進(jìn)行測量，及時發(fā)現(xiàn)問題，并自動解決問題，或者通過告警通知維護(hù)人員進(jìn)行處理，大大的提高了檢測效率和精度，同時，也為旋轉(zhuǎn)編碼器的生產(chǎn)和運作提供了有效保障。

2 旋轉(zhuǎn)編碼器的測試系統(tǒng)設(shè)計

旋轉(zhuǎn)編碼器由于其安裝位置和性能非常容易發(fā)生問題，而旋轉(zhuǎn)編碼器的工作過程與位置和偏移息息相關(guān)，因此，在安裝過程中需要注意，減少對中心軸的直接沖擊和負(fù)荷、降低旋轉(zhuǎn)編碼器的振動和位移、仔細(xì)檢查配線和連接情況，從而盡可能的避免旋轉(zhuǎn)編碼器出現(xiàn)精度不準(zhǔn)確或者過度損耗等現(xiàn)象，但是，往往依靠人工來進(jìn)行相應(yīng)的檢查，不僅浪費了大量的人力物力，還缺乏一定的穩(wěn)定性和高效性，尤其是在旋轉(zhuǎn)編碼器安裝完畢后，當(dāng)出現(xiàn)問題再進(jìn)行更改，將是一件非常頭疼的事情，因此，本文基于單片機的結(jié)構(gòu)，設(shè)計了一種用于旋轉(zhuǎn)編碼器的測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有效率高、使用安全、成本低、操作簡單等特點。接下來，將對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及具體設(shè)計進(jìn)行介紹。

基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)，主要由單片機控制子系統(tǒng)、電源供電子系統(tǒng)、液晶顯示子系統(tǒng)、外部接口、控制按鍵等組成，具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（1）單片機控制子系統(tǒng)

單片機控制子系統(tǒng)是基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)的核心部分，主要由單片機及相應(yīng)電路組成，本文采用的單片機是P89LPC936型號的單片機，具有執(zhí)行能力強、執(zhí)行周期短的特點，包含高精度的RC振蕩器、25個I/O接口、15個中斷源、寄存器和捕獲/比較單元等，從而實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的控制功能，通過對外部接口傳來的旋轉(zhuǎn)編碼器測試信息進(jìn)行處理，檢測旋轉(zhuǎn)編碼器的精度和安裝使用情況，并根據(jù)結(jié)果通過控制按鍵對被測試的旋轉(zhuǎn)編碼器的進(jìn)行控制，還可以將結(jié)果進(jìn)行傳送到液晶顯示子系統(tǒng)，從而實現(xiàn)人機交互，使維護(hù)人員及時獲取旋轉(zhuǎn)編碼器的相關(guān)信息，保證旋轉(zhuǎn)編碼器的順利安裝和使用。

（2）電源供電子系統(tǒng)

電源供電子系統(tǒng)是保證整個基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)的正常運作的能源基礎(chǔ)，為了防止由于斷電或者電壓不穩(wěn)造成系統(tǒng)的非正常使用，本文將蓄電池組加入到電源供電子系統(tǒng)中，作為電源供電子系統(tǒng)的后備力量。在市電正常供電時，采用市電供電，并對蓄電池組進(jìn)行充電，當(dāng)市電非正常供電時，采用蓄電池組供電，從而有效地保障了系統(tǒng)的運行，增強了旋轉(zhuǎn)編碼器的測試精度和穩(wěn)定性。

（3）液晶顯示子系統(tǒng)

液晶顯示子系統(tǒng)主要是用于實時顯示測試情況，實現(xiàn)人機交互的功能，本文采用RT12864-2M液晶顯示屏作為基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)的液晶顯示子系統(tǒng)的主體部分，該液晶顯示器具有耗能低、顯示全、引腳多等特點，通過與單片機進(jìn)行串行連接，從而將單片機控制子系統(tǒng)傳來的旋轉(zhuǎn)編碼器測試信號進(jìn)行實時顯示，使用人員可以根據(jù)顯示信息進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和操作。

（4）外部接口

外部接口是基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)與外界和旋轉(zhuǎn)編碼器聯(lián)系的通道，單片機通過I/O口等與外界相連，根據(jù)外部接口獲取旋轉(zhuǎn)編碼器的相關(guān)信息和輸出相關(guān)的控制信息，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)的測試和控制功能。

（5）控制按鍵

控制按鍵是為了能自動的對旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行控制而設(shè)立的，主要在旋轉(zhuǎn)編碼器上，具體操作是單片機控制系統(tǒng)根據(jù)處理和分析后的信息，通過接口將控制信息傳送給控制按鍵，從而實現(xiàn)了速度和方向等屬性的控制。

3 旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計

由于本文的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)是基于單片機的，所以本文的在進(jìn)行軟件設(shè)計時，主要使用C語言進(jìn)行編程，軟件開發(fā)環(huán)境采用的是KEIL U Vision2，并以E6B2旋轉(zhuǎn)編碼器為設(shè)計對象，并有兩個輸出極位，A和B，之間的相位相差45度到135度，單片機控制子系統(tǒng)可以通過對E6B2旋轉(zhuǎn)編碼器的兩個輸出極位A和B的輸出電平，來計算E6B2旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出脈沖個數(shù)，進(jìn)而判斷E6B2旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)方向和工作狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計流程圖如圖2所示。

旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)具體的工作過程是，單片機控制子系統(tǒng)周期性的檢測旋轉(zhuǎn)編碼器輸出極位A和B的輸出電平，主要是通過I/O口來完成連接和信息的傳輸，并將收到的信息進(jìn)行處理，進(jìn)而計算編碼器的輸出脈沖個數(shù)，并通過串口將信息傳送給液晶子系統(tǒng)，將E6B2旋轉(zhuǎn)編碼器的工作和位置參數(shù)及時的顯示到顯示屏上，實現(xiàn)人機交互，供用戶使用，單片機控制子系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置的門限值，對處理后的信息進(jìn)行分析，如果判斷出旋轉(zhuǎn)編碼器處于異常狀態(tài)，則通過串口將異常信息傳送給液晶顯示子系統(tǒng)，以顯示或者鳴笛告警的形式，通知維護(hù)人員進(jìn)行處理，如果該異常情況，測試系統(tǒng)可以自動進(jìn)行調(diào)整，單片機控制子系統(tǒng)通過I/O接口將控制信息傳送到相應(yīng)的控制按鍵，直到異常狀態(tài)消除。來對旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行操作，以保障旋轉(zhuǎn)編碼器的正常工作和運行狀態(tài)。

4 結(jié)語

目前，旋轉(zhuǎn)編碼器憑借體積小、功能多、力矩小、質(zhì)量輕、穩(wěn)定性高、消耗能量低等特點，被工業(yè)廣泛應(yīng)用于速度位移測量，是一種結(jié)合光機電技術(shù)的速度位移傳感器，但旋轉(zhuǎn)編碼器安裝位置和性能非常容易發(fā)生問題，往往在安裝完成后，需要大量地人力物力來進(jìn)行調(diào)試和整改，缺乏一定穩(wěn)定性和高效性。針對此問題，本文提出一種基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有成本低、效率高等特點，本文在對旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理和分類進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，針對基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)展開了設(shè)計，該系統(tǒng)主要由單片機控制子系統(tǒng)、電源供電子系統(tǒng)、液晶顯示子系統(tǒng)、外部接口、控制按鍵等組成。

參考文獻(xiàn)

[1] 于慶廣，劉葵，王沖，等.光電編碼器選型及同步電機轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)子位置測量[J].電氣傳動，2006，36（4）：17-20.

[2] 崔麗.2009年國內(nèi)旋轉(zhuǎn)編碼器市場分析[J].電氣時代，2009（5）.

[3] 錢宏文，朱燕君.新型磁旋轉(zhuǎn)編碼器設(shè)計[J].電子與封裝，2008（10）.endprint

摘 要：該文在對旋轉(zhuǎn)編碼器工作原理研究基礎(chǔ)上，提出一種基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有成本低、效率高等特點，該文在對旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理和分類進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，針對基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)展開了設(shè)計，該系統(tǒng)主要由單片機控制子系統(tǒng)、電源供電子系統(tǒng)、液晶顯示子系統(tǒng)、外部接口、控制按鍵等組成。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)編碼器 單片機 測試

中圖分類號：TP274 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）03（a）-0210-02

旋轉(zhuǎn)編碼器是一種結(jié)合光機電技術(shù)的速度位移傳感器，傳統(tǒng)的工業(yè)旋轉(zhuǎn)編碼器的生產(chǎn)過程中，往往是安裝完成后，再通過大量的測試和試驗來進(jìn)行調(diào)試，從而發(fā)現(xiàn)問題，解決問題，但旋轉(zhuǎn)編碼器由于其安裝位置和性能非常容易發(fā)生問題，該方法不僅浪費了大量的人力物力，還缺乏一定的穩(wěn)定性和高效性，所以，隨著科技及工業(yè)的不斷發(fā)展，傳統(tǒng)的工業(yè)測試模式已經(jīng)漸漸被替代，基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)憑借成本低、效率高等特點，成為旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)領(lǐng)域的新寵，具有很好的發(fā)展前景。

1 旋轉(zhuǎn)編碼器工作原理

旋轉(zhuǎn)編碼器是一種結(jié)合光機電技術(shù)的速度位移傳感器，通過光電轉(zhuǎn)換效應(yīng)，可以將相應(yīng)的速度機械量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，從而實現(xiàn)速度的快速調(diào)控，旋轉(zhuǎn)編碼器由中心軸、光電碼盤、明暗刻度線等組成，旋轉(zhuǎn)編碼器主要是通過中心軸的運轉(zhuǎn)，帶動光電碼盤的旋轉(zhuǎn)，經(jīng)過發(fā)射端發(fā)射的光線照射，從而形成光柵狀態(tài)的非連續(xù)光線，以供接收端的接收，從而形成最初信號，之后經(jīng)過編碼器進(jìn)行編碼，將光信號轉(zhuǎn)換成脈沖或者代碼形式的電信號。旋轉(zhuǎn)編碼器在安裝和使用的過程中，很容易出現(xiàn)異常情況，傳統(tǒng)的檢測方法浪費了大量的人力物力，基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)，可以周期性的自動對旋轉(zhuǎn)編碼器的工作狀態(tài)和位置進(jìn)行測量，及時發(fā)現(xiàn)問題，并自動解決問題，或者通過告警通知維護(hù)人員進(jìn)行處理，大大的提高了檢測效率和精度，同時，也為旋轉(zhuǎn)編碼器的生產(chǎn)和運作提供了有效保障。

2 旋轉(zhuǎn)編碼器的測試系統(tǒng)設(shè)計

旋轉(zhuǎn)編碼器由于其安裝位置和性能非常容易發(fā)生問題，而旋轉(zhuǎn)編碼器的工作過程與位置和偏移息息相關(guān)，因此，在安裝過程中需要注意，減少對中心軸的直接沖擊和負(fù)荷、降低旋轉(zhuǎn)編碼器的振動和位移、仔細(xì)檢查配線和連接情況，從而盡可能的避免旋轉(zhuǎn)編碼器出現(xiàn)精度不準(zhǔn)確或者過度損耗等現(xiàn)象，但是，往往依靠人工來進(jìn)行相應(yīng)的檢查，不僅浪費了大量的人力物力，還缺乏一定的穩(wěn)定性和高效性，尤其是在旋轉(zhuǎn)編碼器安裝完畢后，當(dāng)出現(xiàn)問題再進(jìn)行更改，將是一件非常頭疼的事情，因此，本文基于單片機的結(jié)構(gòu)，設(shè)計了一種用于旋轉(zhuǎn)編碼器的測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有效率高、使用安全、成本低、操作簡單等特點。接下來，將對系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及具體設(shè)計進(jìn)行介紹。

基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)，主要由單片機控制子系統(tǒng)、電源供電子系統(tǒng)、液晶顯示子系統(tǒng)、外部接口、控制按鍵等組成，具體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。

（1）單片機控制子系統(tǒng)

單片機控制子系統(tǒng)是基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)的核心部分，主要由單片機及相應(yīng)電路組成，本文采用的單片機是P89LPC936型號的單片機，具有執(zhí)行能力強、執(zhí)行周期短的特點，包含高精度的RC振蕩器、25個I/O接口、15個中斷源、寄存器和捕獲/比較單元等，從而實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的控制功能，通過對外部接口傳來的旋轉(zhuǎn)編碼器測試信息進(jìn)行處理，檢測旋轉(zhuǎn)編碼器的精度和安裝使用情況，并根據(jù)結(jié)果通過控制按鍵對被測試的旋轉(zhuǎn)編碼器的進(jìn)行控制，還可以將結(jié)果進(jìn)行傳送到液晶顯示子系統(tǒng)，從而實現(xiàn)人機交互，使維護(hù)人員及時獲取旋轉(zhuǎn)編碼器的相關(guān)信息，保證旋轉(zhuǎn)編碼器的順利安裝和使用。

（2）電源供電子系統(tǒng)

電源供電子系統(tǒng)是保證整個基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)的正常運作的能源基礎(chǔ)，為了防止由于斷電或者電壓不穩(wěn)造成系統(tǒng)的非正常使用，本文將蓄電池組加入到電源供電子系統(tǒng)中，作為電源供電子系統(tǒng)的后備力量。在市電正常供電時，采用市電供電，并對蓄電池組進(jìn)行充電，當(dāng)市電非正常供電時，采用蓄電池組供電，從而有效地保障了系統(tǒng)的運行，增強了旋轉(zhuǎn)編碼器的測試精度和穩(wěn)定性。

（3）液晶顯示子系統(tǒng)

液晶顯示子系統(tǒng)主要是用于實時顯示測試情況，實現(xiàn)人機交互的功能，本文采用RT12864-2M液晶顯示屏作為基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)的液晶顯示子系統(tǒng)的主體部分，該液晶顯示器具有耗能低、顯示全、引腳多等特點，通過與單片機進(jìn)行串行連接，從而將單片機控制子系統(tǒng)傳來的旋轉(zhuǎn)編碼器測試信號進(jìn)行實時顯示，使用人員可以根據(jù)顯示信息進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和操作。

（4）外部接口

外部接口是基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)與外界和旋轉(zhuǎn)編碼器聯(lián)系的通道，單片機通過I/O口等與外界相連，根據(jù)外部接口獲取旋轉(zhuǎn)編碼器的相關(guān)信息和輸出相關(guān)的控制信息，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)的測試和控制功能。

（5）控制按鍵

控制按鍵是為了能自動的對旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行控制而設(shè)立的，主要在旋轉(zhuǎn)編碼器上，具體操作是單片機控制系統(tǒng)根據(jù)處理和分析后的信息，通過接口將控制信息傳送給控制按鍵，從而實現(xiàn)了速度和方向等屬性的控制。

3 旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計

由于本文的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)是基于單片機的，所以本文的在進(jìn)行軟件設(shè)計時，主要使用C語言進(jìn)行編程，軟件開發(fā)環(huán)境采用的是KEIL U Vision2，并以E6B2旋轉(zhuǎn)編碼器為設(shè)計對象，并有兩個輸出極位，A和B，之間的相位相差45度到135度，單片機控制子系統(tǒng)可以通過對E6B2旋轉(zhuǎn)編碼器的兩個輸出極位A和B的輸出電平，來計算E6B2旋轉(zhuǎn)編碼器的輸出脈沖個數(shù)，進(jìn)而判斷E6B2旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)方向和工作狀態(tài)。旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)的軟件設(shè)計流程圖如圖2所示。

旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)具體的工作過程是，單片機控制子系統(tǒng)周期性的檢測旋轉(zhuǎn)編碼器輸出極位A和B的輸出電平，主要是通過I/O口來完成連接和信息的傳輸，并將收到的信息進(jìn)行處理，進(jìn)而計算編碼器的輸出脈沖個數(shù)，并通過串口將信息傳送給液晶子系統(tǒng)，將E6B2旋轉(zhuǎn)編碼器的工作和位置參數(shù)及時的顯示到顯示屏上，實現(xiàn)人機交互，供用戶使用，單片機控制子系統(tǒng)根據(jù)設(shè)置的門限值，對處理后的信息進(jìn)行分析，如果判斷出旋轉(zhuǎn)編碼器處于異常狀態(tài)，則通過串口將異常信息傳送給液晶顯示子系統(tǒng)，以顯示或者鳴笛告警的形式，通知維護(hù)人員進(jìn)行處理，如果該異常情況，測試系統(tǒng)可以自動進(jìn)行調(diào)整，單片機控制子系統(tǒng)通過I/O接口將控制信息傳送到相應(yīng)的控制按鍵，直到異常狀態(tài)消除。來對旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行操作，以保障旋轉(zhuǎn)編碼器的正常工作和運行狀態(tài)。

4 結(jié)語

目前，旋轉(zhuǎn)編碼器憑借體積小、功能多、力矩小、質(zhì)量輕、穩(wěn)定性高、消耗能量低等特點，被工業(yè)廣泛應(yīng)用于速度位移測量，是一種結(jié)合光機電技術(shù)的速度位移傳感器，但旋轉(zhuǎn)編碼器安裝位置和性能非常容易發(fā)生問題，往往在安裝完成后，需要大量地人力物力來進(jìn)行調(diào)試和整改，缺乏一定穩(wěn)定性和高效性。針對此問題，本文提出一種基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有成本低、效率高等特點，本文在對旋轉(zhuǎn)編碼器的工作原理和分類進(jìn)行研究的基礎(chǔ)上，針對基于單片機的旋轉(zhuǎn)編碼器測試系統(tǒng)展開了設(shè)計，該系統(tǒng)主要由單片機控制子系統(tǒng)、電源供電子系統(tǒng)、液晶顯示子系統(tǒng)、外部接口、控制按鍵等組成。

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