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1、EquipmentManufactringTechnologyNO.5,2007绝对式光电编码器的接口装置设计与应用蒋利勇,李伟光(华南理工大学机械工程学院,广东广州510640)摘要:介绍了一种基于AT89C52单片机的接口装置的硬件及软件设计,实现对绝对式光电编码器的数据采集、转换、显示及输出。关键词:绝对式光电编码器;同步串行接口;接口装置中图分类号:TP21文献标识码:A文章编号:1672-545X(2007)05-0062-03光电编码器又称轴编码器,它以高精度计量圆光栅为检测绝对式光电编码器又可分为单转型与多转型,单转型绝对元
2、件,通过光电转换将输入轴的角位移信息转换为相应数字代编码器将码盘的一周分成若干个测量步,对应每一步都有惟一码。因其结构简单、计量精度高、寿命长等优点,近年来在数控确定的码值,由于这些码值在每一转都会重复,因而单转型绝机床的精密定位方面使用较多。绝对式编码器因在分辨力区间对编码器多用于旋转轴旋转量不超过一转的角度测量;多转型输出与其码盘机械位置相对应惟一的数字编码而得名,其信号绝对编码器不仅能够对一转内每一个确定的角位置进行编码,输出形式有并行和串行输出两种,其中串行输出以SSI接口还能够对转数进行编码,因而适用于旋转轴的多转角度测量。(同
3、步串行接口)数据连线少、可靠度高的性能优势而得到较多ROQ425绝对式光电编码器是多转型绝对式编码器,共有4096应用。笔者以AT89C52单片机为核心,针对海德汉公司的(12位)圈,每圈有8192(13位)个位置值,其电器参数为,工作ROQ425(SSI)绝对式光电编码器进行接口装置的设计,以实现电压:10V～30V;输出码:格雷码;信号输入:TTL时钟信号;信对传感器数据的采集、显示及传输。号输出:同步串行信号(SSI)。其读数时序如图2所示。TTp1绝对式光电编码器的工作原理Clock绝对式光电编码器的结构如图1所示,主要由光源、光
4、栅Ta付、光敏元件、码盘、电子处理电路等部件组成。码盘一侧的光DataDnDn-1Dn-2Dn-3D1D2S源发出的平行光经过光栅付照射到码盘的透明和不透明区段,MSBLSB在透明区段光线会穿过码盘,在不透明区段则不会。在码盘另一侧的光敏元件,接受到从透明区段透过的光线,经过光电转图2编码器读数时序图换及电子处理电路的调制后将位置信息以数字信号形式输出。根据码盘上透明区段刻划规律的不同,绝对式编码器输出的数2系统硬件结构字信号的编码类型也不同,主要有二进制码与格雷码两种。相对于二进制码,格雷码是单位变化码,即从一个位置到相邻位系统的硬件结
5、构框图如图3所示:置仅有一位变化,可提高位置检测的可靠性。因此,大多数绝对数据采集模块式编码器都采用格雷码方式编码。数字量输出光敏元件按键电路CPU光栅付液晶显示看门狗与光源EEPROM图3系统硬件结构框图码盘2.1中央处理器中央处理器是系统的控制核心部件,系统选用ATMEL公轴司的89系列单片机AT89C52,其内部含有8K的电可擦除Flash程序存储器,可方便地装载或修改系统程序。根据设计要求,可实现系统监控、数据采集及转换处理、键盘扫描及显示等图1绝对式编码器结构与原理图功能。收稿日期:2007-03-26作者简介:蒋利勇(1978
6、—),男,湖南耒阳人,华南理工大学机械工程学院硕士研究生,研究方向:制造系统的计算机控制;李伟光(1958—)男,江西永丰,华南理工大学机械工程学院,教授,研究方向:制造自动化与机电一体化。62《装备制造技术》2007年第5期2.2数据采集模块系统人机交互界面采用通用液晶模块12232系列的由于编码器ROQ425的输出信号是符合RS-485协议的12232F图形点阵液晶显示器与4键独立式键盘。12232F液晶电平,因而需将其转换成可以输入单片机的电平。能完成这种显示器内置8192个16×16点汉字库和128个16×8点转换的芯片很多,大致
7、有两类:全双工和半双工。由编码器读数ASCII字符集,主要由行驱动器、列驱动器及128×32全点阵时序图,我们知道数据的输出在时钟信号下降沿转换,在时钟液晶显示屏组成,可显示图形及汉字,实现系统参数与当前测信号上升沿传送,因此应该选用全双工的转换芯片。我们选用量值的显示。4键独立式键盘用于实现系统的参数设定及功能的Max491芯片,是一种用于RS-485和RS-422通信的低功率切换。收发器,它的芯片中包含一个驱动器和一个接收器,并且可以2.5数字量输出以2.5Mbps速率进行传输。数据采集电路图如图4。在该电路接口装置的数字量输出模块通
8、过采用MAX202与中,我们用单片机的P1.4口来模拟产生绝对式编码器读数时MAX483芯片实现RS-232、RS-422与RS-485输出,以便实现所需的同步时钟信号,用P1.5口接收数据,
