基于51单片机的光电编码器测速报告汇总 - 图文(2)

图1 系统总体框架

2）总体工作原理

由于定时器工作模式2是八位，可装入的值太小，每进行一个周期的脉冲统计需要进入5000次定时器中断，由于进入中断的次数太多，所以很容易出现在低八位装满本应触发而程序还在中断子程序中运行，而无法触发中断的情况，所以不采用工作模式2。工作模式0只需要进入定时中断1000次就可以进行一个周期的脉冲统计，所以选择功能模式0。方案一中用，用纯软件计数虽然电路简单，但是计数速度慢，难以满足实时性要求，而且容易出错。我们可以用单片机内部的计数器来实现加减计数。单片机片内有两个16位定时计数器都可以用来脉冲计数，用两个外部中断来检测正反转，避免了每一个脉冲都要进行高低电平检测的步骤。 控制按键，液晶和复位方面的设计在方案一和方案二中一样。综上考虑，最终方案确定为方案二。

6

三、硬件设计

3.1 单片机最小系统

单片机要正常工作，首先要产生片内时钟信号。在单片机内部的振荡器的输入端XTAL1和输出端XTAL2之间接一个石英晶振就可以够成一个自激振荡器。再在两端之间串联接个电容并且在两个电容之间接地以便于稳定频率还对振荡频率有微调作用。电容通常选30PF左右，振荡脉冲频率范围为0~24MHZ。该电路中选用12MHZ晶振。时钟电路图如下：

图2 时钟电路图

单片机在启动时与其他微处理器一样，要让CPU及系统各部件处于确定的初始状态，并从初始开始工作。这就需要复位操作。复位电路有两种方式：上电自动复位和按键自动复位。上电自动复位只是在开始接通电源瞬间复位，接下来想要再次复位就需要断电重启，不方便。按键自动复位不仅可以在开始接通电源瞬间复位还可以通过按下按键复位随时复位。所以选择按键复位方式。复位电路如下：

图3 复位电路图

3.2 液晶显示模块

该可调直流电机最大速度为每分钟1200转，采用1602液晶显示。控制1602液晶亮度的是蓝白滑动变阻器。1602液晶有16个管脚。编号为1,2管脚为电源正负极管脚，15,16为背光源正负极管脚；7~14为dataI/O管脚与单片机的P0口相连，负责液晶与芯片之间的信息传送；4,5,6分别为数据/命令选择端、读/写选择端、使能端，与单片机的, P2^0、P2^1、P2^2相连，负责控制液晶与芯片之间数据命令的读写操作；3为液晶显示偏压信号端，用于调整液晶显示对比度。1602液晶显示原理图如下：

7

321VCCGND12345678910111213141516VOP0.0P0.1P0.2P2.0P2.1P2.2P2.3P2.4P2.5P2.6P2.7GNDVCCVORSRWENDB0DB1DB2DB3DB4DB5DB6DB7BLABLKGND1602液晶VCC

图4 液晶显示系统图

RV13.3 系统电源

为了方便控制系统的上电与断电，系统电源中连接了一个蓝白自锁开关。此开关两边各有三个引脚，不同的连接方式，开关的控制方法就不同。电源的正负极各接在此开关的两边。为了方便观察电源是否接上，在电路中的VCC与GND之间接一个发光二极管并且加一个限流电阻防止发光二极管烧坏，电源通电时发光二极管亮，断电时，则暗。再接四个排针便两边的两个排针用于外部电源给系统上电，中间的两个排针是用于单片机烧录程序。如图所示：

321

图5 系统电源图

3.4光电编码器电路

这是一张光电编码器部分的电路原理图。图上的74LS74芯片上就是两个D触发器。A相接在P3^4的引脚用于计数器0采集脉冲。A相同时接在CLK端，B相接在D端，Q接在P3.2引脚，外部中断0检测和Q非接在P3.3外部中断1来检测。另外A相和B相各需接一个上拉电阻，阻值为1K。这样输出的脉冲就可以直接接在单片机上，进行检测了。另外74LS74芯片的SET引脚,CLR引脚，VCC引脚都接电源，GND引脚接地。整个电路就连接完成了。

8

A相P3.4U4P212341VCC2A相3B相4GND8P3.39P3.210VCC111213VCC14VCCQ2GNDQ2Q1SET2Q1CLK2SET1D2CLK1CLR2D1VCCCLR174LS74B相GND7654321R61KR51K编码器接口VCC图6 光电编码器电路