基于光电编码器的位移测量系统及其仿真设计Word格式.doc
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在实际的工业位置控制领域中，为了提高控制精度，准确地对控制对象进行检测是十分重要的。
传统的机械测量位移装置已远远不能满足现代生产的需要，而数字式传感器光电编码器,能将角位移量转换为与之对应的电脉冲输出,主要用于机械位置和旋转速度的检测，具有精度高，体积小等特点，因此本设计决定采用光电编码器进行位移检测。
本设计为采用光电编码器来实现位移测量及其仿真，实现测量来自外部的不同的位移值及显示。
具体应用光电编码器进行位移测量，同时以LCD液晶显示模块显示。
本设计采用的光电编码器输出电压为5V，输出信号经四倍频电路处理后送入单片机进行计数处理，最后送入LCD模块显示。
本文从位移测量原理入手，详细阐述了位移测量系统的工作过程，以及硬件电路的设计、显示效果。
本文吸收了硬件软件化的思想，实现了题目要求的功能。
关键词：
位移测量，光电编码器，单片机，LCD显示模块
Abstract
Inthecontrolfield,avarietyofdisplacementmeasurementsoftenneedtobecarriedout.Inactualindustrypositioncontroldomain,toincreasethecontrolprecision,carriesontheexaminationtothecontrolledmemberisaccuratelyveryimportant.Thetraditionalmachinerysurveydisplacementinstallshasnotbeenabletosatisfythemodernproductionbyfartheneed,butthedigitalsensorelectro-opticencoder,cantransformtheangulardisplacementintowithitcorrespondenceelectricitypulseoutput,mainlyusesinthemechanicalpositionandthevelocityofwhirlexamination,hastheprecisiontobehigh,volumesmallandsooncharacteristics,thereforethisdesigndecidedthatusestheelectro-opticalencodertocarryonthedisplacementtoexamine.
Thisdesigntousetheelectro-opticalencodertorealizethedisplacementsurveyandthesimulation,realizesthesurveyfromtheexteriordifferentdisplacementvalueandthedemonstration.Makesconcreteusingtheelectro-opticalencodercarriesonthedisplacementtosurvey,simultaneouslybyLCDliquidcrystaldisplaymoduledemonstration.Thisdesignusestheelectro-opticalencoderoutputvoltageis5V,theoutputsignalafterfourdoublingcircuitprocessingsendsinthemonolithicintegratedcircuittocarryoncountingprocessing,finallysendsintheLCDmoduledemonstration.
Inthispaper,detailedworkingprocessofdisplacementmeasurementsystemisstartedwithprincipleofdisplacementmeasurement,andhardwarecircuitdesignanddisplay.Thispaperhasabsorbedtheideaofhardwareandsoftwaretoachievewiththesubjectrequiredfunctionality.
Keywords:
Thedisplacementsurveys,electro-opticalencoder,microcontroller,LCDdisplaymodule
目录
第一章绪论·
·
1.1位移测量及其传感器简介·
1.2国内外位移测量技术简介·
第二章原理说明及方案选择·
2.1位移测量理论的简要介绍·
2.2方案选择及原理·
2.2.1鉴相原理·
2.2.2用软件实现脉冲的鉴相和计数·
2.2.3用硬件实现脉冲的鉴相和计数·
2.2.4用单片机内部计数器实现可逆计数·
2.3位移测量参数及电路参数分析·
2.3.1MCS-51的定时器/计数器简介·
2.3.2定时器模式选择位·
第三章系统电路的设计 ·
3.1硬件电路的设计·
3.1.1单片机的选择 ·
3.1.2AT89C51的介绍·
3.1.3光电编码器的选择 ·
3.1.4JXW-12A简介·
3.2软件的设计·
第四章显示部分·
4.1LED显示器 ·
第五章仿真实现·
5.1PROTEUS仿真软件简介·
5.2KEIL与PROYEUS的联合使用·
结论·
谢辞·
参考文献·
第一章绪论
1.1位移测量及其传感器简介
位移是线位移和角位移的统称。
位移测量在机械工程中应用很广，在机械工程中不仅经常要求精确地测量零部件的位移和位置，而且力、扭矩、速度、加速度、流量等许多参数的测量，也是以位移测量为基础的。
位移是向量，除了确定其大小之外，还应确定其方向。
一般情况下，应使测量方向与位移方向重合，这样才能真实地测量出位移量的大小。
如测量方向和位移方向不重合，则测量结果仅是该位移在测量方向的分量。
位移测量时，应当根据不同的测量对象，选择适当的测量点、测量方向和测量系统。
位移测量系统是由位移传感器、相应的测量放大电路和终端显示装置组成。
位移传感器的选择恰当与否，对测量精度影响很大，必须特别注意。
针对位移测量的应用场合，可采用不同用途的位移传感器。
表1.1-1中列出了较常见的位移传感器的主要特点和使用性能。
表1.1-1常用位移传感器一览表
型式
测量范围
精确度
直线性
特点
电
阻
式
滑线式
线位移
1~300mm
±
0.1%
分辨力较好，可静态或动态测量。
机械结构不牢固
角位移
0~360°
变阻器式
1~1000mm
0.5%
结构牢固，寿命长，但分辨力差，电噪声大
0~60r
应
变
非粘贴的
0.15%应变
1%
不牢固
粘贴的
0.3%应变
2%~3%
使用方便，需温度补偿
半导体的
0.25%应变
满刻度
±
20%
输出幅值大，温度灵敏性高
感
自感式
变气隙型
0.2mm
3%
只宜用于微小位移测量
螺管型
1.5~2mm
测量范围较前者宽，使用方便可靠，动态性能较差
特大型
300~2000mm
0.15
%
~1%
差动变压器
0.08~75mm
0.5％
分辨力好，受到磁场干扰时需屏蔽
涡电流式
2.5~±
250mm
1
~3%
＜3%
分辨力好，受被测物体材料、形状、加工质量影响
同步机
360°
0.1°
~±
7°
可在1200r/min转速工作，坚固，对温度和湿度不敏感
微动同步器
10°
0.05%
非
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