文章目录
- 源代码工程
- 编码器基础程序
- 参考资料
源代码工程
源代码工程打开获取:
http://dt2.8tupian.net/2/28880a55b6666.pg3
这里做了四倍细分,在屏幕上显示 速度、路程、方向。
接线方法:
单片机--------------串口模块
单片机的5V---------串口模块的5V
单片机的GND---------串口模块的GND
单片机的PA9---------串口模块的RX (这个是为了串口看数据,可以不接)
单片机的PA10---------串口模块的TX(这个是为了串口看数据,可以不接)
单片机--------------编码器模块
PC6--------------A相
PC7--------------B相
GND--------------GND
编码器基础程序
直接打开我这篇博客查看:https://qq742971636.blog.csdn.net/article/details/131446830
参考资料
文档1. 光栅传感器实验模块介绍(参考文献)
光栅传感器的基本结构如图12.11所示:由栅距W相同的主光栅(标尺光栅)和短光栅(指示光栅)相对叠合而成,两个光栅的栅线保持一个夹角θ,使两光栅尺上的线纹相互交叉。在光源的照射下,交叉点附近的小区域内由于黑色线纹重叠,因而遮光面积最小,挡光效应最弱,光的累积作用使得这个区域出现亮带。相反,距交叉点较远的距离,因两光栅尺不透明的黑色条纹的重叠部分变得越来越少,不透明区域面积逐渐变大,即遮光面积逐渐变大,使得挡光效应变强,只有较少的光线能通过这个区域透过光栅,使这个区域出现暗带。这些与栅线几乎垂直,明、暗相间的条纹就是莫尔条纹,相邻的亮条纹与暗条纹的间距为BH,当被测位移x带动标尺光栅(或指示光栅)沿栅线垂直方向左/右移动一个栅距W时,莫尔条纹上/下移动一个条纹间距BH,莫尔条纹上的光强变化近似正弦波,用光电元件接收莫尔条纹光强的变化即可将光信号转换为电信号,再将电信号放大、整形为方波后,即可用测量电路计数方波的脉冲数和频率,则被测位移的大小为
x=N*W。 (12.1)
式中,N为脉冲个数。
图12.11 光栅传感器基本结构 图12.12 光栅传感器测位移原理
使用光栅传感器测量直线位移的原理如图12.12所示:使用两个相距1/4BH的光电元件接收莫尔条纹的光强信号,当主光栅向A方向移动时,莫尔条纹向B方向移动,此时光电元件2输出的方波信号U2在相位上滞后光电元件1输出的方波信号U190º,其波形如图12.13所示;相反,当主光栅向A′方向移动时,莫尔条纹向B′方向移动,此时光电元件2输出的方波信号U2在相位上超前U190º。
使用MCU(如单片机、DSP、ARM等微控制器)测量光栅脉冲波形时,典型的方法如图12.14所示:将U1脉冲连接MCU的外部中断INT0端(设置为上升沿触发),U2脉冲连接至MCU的数字I/O端,当光栅在初始位置时,重置计数器初值。被测位移x带动指示光栅移动时,U1和U2端口会输出脉冲信号,在U1脉冲上升沿时触发MCU中断,在中断程序中读取U2脉冲的电平,若U2脉冲为低电平,则计数器计数值N+1,若U2脉冲为高电平,则计数器计数值N-1,则计数器的值N表示了x的大小,N的符号表示了x的方向,脉冲的频率表示了x的速度。
实验所用光栅为50线/mm,则其位移分辨率为0.02mm,即每移动0.02mm产生一个脉冲信号。
图12.13 主光栅向A方向移动时脉冲波形 图12.14 使用MCU测量光栅脉冲信号原理
文档2.设计性实验要求(必须完成)
验证性实验使用实验室现成控制器(NI数据采集卡)来进行实验,而且实验要求较为简单,无法培养同学们的设计开发能力,所以,将验证性实验进行改造,升级为综合设计性实验(2个同学为一组进行,自行组合)。
设计性实验的要求:
1、光栅传感器模块(如图12.14右边所示)使用实验室现成模块。
2、使用口袋实验室单片机的计数器功能,采样光栅传感器输出的两路正交脉冲信号的频率、相位、脉冲个数,编写相应的程序,根据测量数据计算出光栅的位移、速度和方向,并用LED/LCD显示。
3、使用VC/VB/LabVIEW等软件开发上位机,接收单片机通过串口/蓝牙/WIFI/ZigBee上传的测量数据,开发动画/曲线显示、数据库等功能。
4、光栅四分频细分功能
实验室中的光栅是50线/mm的规格,栅距W=0.02mm,即传感器每移动0.02mm输出1个脉冲信号(其实是两路正交脉冲),位移分辨率较低,为了提高位移分辨率,可采用如下细分电路(因为实验室光栅输出的信号已经整形为方波,下图中的整形电路可以不用):
其中,S和C是光栅传感器输出的两路相位相差90度的正交脉冲信号。
Z1和Z2分别接到单片机的2个外部中断口,Z1上每产生1个脉冲,代表光栅正向移动1/4个栅距。Z2上每产生1个脉冲,代表光栅反向移动1/4个栅距。即可实现位移分辨率=0.02mm/4。
5、评分依据见文档4(“基于数字光栅的位移测量装置设计”课程实验报告模板),主要从设计报告内容、测量精度、稳定性、功能性、成本等方面进行考虑。