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• 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。

   
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