專利名稱：滾輪式雙軸光電編碼器數(shù)據(jù)處理儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于智能控制領(lǐng)域，特別涉及滾輪式雙軸光電編碼器數(shù)據(jù)處理儀。
背景技術(shù)：
隨著科技的發(fā)展，光電編碼器的出現(xiàn)在一定程度上加速了工業(yè)自動(dòng)化的進(jìn)程。對(duì)于增量式光電編碼器，可將連接器件的機(jī)械轉(zhuǎn)動(dòng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換并輸出脈沖信號(hào)，上位機(jī)可對(duì)其進(jìn)行處理以得到位置信息。對(duì)于此種類型的光電編碼器，輸出脈沖通過(guò)兩路輸出相位相差 π /2的A相、B相來(lái)表示正轉(zhuǎn)及反轉(zhuǎn)脈沖數(shù)，正轉(zhuǎn)時(shí)，A相先于B相脈沖π /2 ；反轉(zhuǎn)時(shí)，A相落后于B相脈沖π/2。對(duì)于已得到的信息無(wú)自動(dòng)處理及記憶作用，需要開發(fā)人員的算法及硬件支持才能得到所需信息。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)上述缺陷公開了滾輪式雙軸光電編碼器數(shù)據(jù)處理儀，它由機(jī)械裝置和控制模塊組成；機(jī)械裝置的結(jié)構(gòu)如下滾球與第一曲面體、第二曲面體緊密接觸，第一曲面體通過(guò)第一支撐座、第二支撐座、第一錐齒輪、第二錐齒輪與第一豎軸裝配在一起，第二曲面體通過(guò)第三支撐座、第四支撐座、第三錐齒輪、第四錐齒輪與第二豎軸裝配在一起，滾球、第一曲面體、第二曲面體、第一支撐座、第一錐齒輪、第一豎軸、第二支撐座、第二錐齒輪、第三支撐座、第四支撐座、第三錐齒輪、第四錐齒輪和第二豎軸固定在外殼上，第一數(shù)據(jù)線接口、第二數(shù)據(jù)線接口、第三數(shù)據(jù)線接口、控制模塊和外殼裝配在一起?？刂颇K的結(jié)構(gòu)如下Χ方向編碼器脈沖處理電路通過(guò)第一豎軸連接X方向編碼器，Y方向編碼器脈沖電路通過(guò)第二豎軸連接Y方向編碼器，單片機(jī)控制電路通過(guò)第一數(shù)據(jù)線接口連接X方向編碼器，通過(guò)第二數(shù)據(jù)線接口連接Y方向編碼器，通過(guò)第三數(shù)據(jù)線接口連接上位機(jī)。所述X方向編碼器脈沖處理電路的結(jié)構(gòu)如下六反相器74LS14的第5管腳和第 11管腳均連接X方向編碼器，第6管腳連接D觸發(fā)器74LS175的第4管腳，第10管腳連接 D觸發(fā)器74LS175的第13管腳；D觸發(fā)器74LS175的第1管腳連接CLR清零端，第9管腳連接CLK時(shí)鐘信號(hào)端，第5管腳和第2管腳均連接4線-16線譯碼器74LS154的第22管腳，第12管腳和第15管腳均連接4線-16線譯碼器74LS1M的第23管腳，第7管腳連接4 線-16線譯碼器74LS154的第20管腳，第10管腳連接4線-16線譯碼器74LS154的第21 管腳，第3管腳、第6管腳、第11管腳和第14管腳均空接；4線-16線譯碼器74LS154的第 1管腳、第2管腳、第6管腳、第7管腳、第8管腳、第9管腳、第14管腳和第16管腳均連接 R3電阻和主控單片機(jī)的第8管腳的公共節(jié)點(diǎn)，第4管腳、第5管腳、第10管腳、第11管腳、 第13管腳、第15管腳、第17管腳均連接R4電阻，第3管腳連接主控單片機(jī)的第9管腳，第 18管腳、第19管腳均連接GND地電位，VCC電源電壓分別連接R3電阻和R4電阻。Y方向編碼器脈沖處理電路的結(jié)構(gòu)如下六反相器74LS14的第9管腳和第13管腳
4均連接Y方向編碼器，第8管腳連接D觸發(fā)器74LS175的第4管腳，第12管腳連接D觸發(fā)器74LS175的第13管腳；D觸發(fā)器74LS175的第1管腳連接CLR清零端，第9管腳連接CLK 時(shí)鐘信號(hào)端，第5管腳和第2管腳均連接4線-16線譯碼器74LS154的第22管腳，第12管腳和第15管腳均連接4線-16線譯碼器74LS154的第23管腳，第7管腳連接4線-16線譯碼器74LS154的第20管腳，第10管腳連接4線-16線譯碼器74LS154的第21管腳，第 3管腳、第6管腳、第11管腳和第14管腳均空接；4線-16線譯碼器74LS154的第1管腳、 第2管腳、第6管腳、第7管腳、第8管腳、第9管腳、第14管腳和第16管腳均連接R6電阻和從屬單片機(jī)的第8管腳的公共節(jié)點(diǎn)，第4管腳、第5管腳、第10管腳、第11管腳、第13管腳、第15管腳、第17管腳均連接R5電阻，第3管腳連接從屬單片機(jī)的第9管腳，第18管腳、 第19管腳均連接GND地電位，VCC電源電壓分別連接R5電阻和R6電阻。單片機(jī)主控電路的結(jié)構(gòu)如下GND地電位分別連接C3電容、C5電容、C4電容、C6 電容、R8電阻、R7電阻、主控單片機(jī)的第10管腳和從屬單片機(jī)的第10管腳，VCC電源電壓分別連接Sl復(fù)位按鍵、主控單片機(jī)的第20管腳和從屬單片機(jī)的第20管腳，Sl復(fù)位按鍵分別連接Cl電容和C2電容，主控單片機(jī)的第1管腳連接C2電容和R8電阻的公共節(jié)點(diǎn)，第2 管腳和第3管腳均連接上位機(jī)，第4管腳連接Yl石英晶體振蕩器和C3電容的公共節(jié)點(diǎn)，第 5管腳連接Yl石英晶體振蕩器和C5電容的公共節(jié)點(diǎn)，第11管腳連接從屬單片機(jī)的第11管腳，第12管腳連接從屬單片機(jī)的第12管腳，第13管腳連接從屬單片機(jī)的第13管腳，第14 管腳連接從屬單片機(jī)的第14管腳，第15管腳連接從屬單片機(jī)的第15管腳，第16管腳連接從屬單片機(jī)的第16管腳，第17管腳連接從屬單片機(jī)的第17管腳，第18管腳連接從屬單片機(jī)的第18管腳，第19管腳連接從屬單片機(jī)的第19管腳，第6管腳和第7管腳空接；從屬單片機(jī)的第1管腳連接Cl電容和R7電阻的公共節(jié)點(diǎn)，第4管腳連接Y2石英晶體振蕩器和 C4電容的公共節(jié)點(diǎn)，第5管腳連接Y2石英晶體振蕩器和C6電容的公共節(jié)點(diǎn)，第2管腳、第 3管腳、第6管腳和第7管腳均空接。所述Yl石英晶體振蕩器和Y2石英晶體振蕩器的振蕩頻率均為11. 0592MHz。所述主控單片機(jī)和從屬單片機(jī)的型號(hào)均為STC12C5201。
所述滾球能夠朝任意方向滾動(dòng)。所述X方向編碼器和Y方向編碼器均為500-4000線的旋轉(zhuǎn)增量式數(shù)字光電編碼
ο本發(fā)明的有益效果為本發(fā)面可用于需要更新位置信息、但對(duì)速度要求不高的環(huán)境。它能快速計(jì)算出物體在連續(xù)平面上的移動(dòng)距離及方向，并累次將位置信息通過(guò)串口發(fā)送置上位機(jī)供用戶處理。同時(shí)，本系統(tǒng)具有一鍵復(fù)位的設(shè)計(jì)，一次按鍵即可重啟系統(tǒng)，開始新的計(jì)算，也可以通過(guò)上位機(jī)設(shè)置高電平實(shí)現(xiàn)程序復(fù)位。靈活方便。


圖1為滾輪式雙軸光電編碼器數(shù)據(jù)處理儀的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為滾輪式雙軸光電編碼器數(shù)據(jù)處理儀的底部示意圖；圖3為滾輪式雙軸光電編碼器數(shù)據(jù)處理儀的第一側(cè)面俯視圖；圖4為滾輪式雙軸光電編碼器數(shù)據(jù)處理儀的第二側(cè)面俯視圖；圖5為滾輪式雙軸光電編碼器數(shù)據(jù)處理儀的控制框圖6為單片機(jī)主控電路示意圖；圖7為X方向編碼器脈沖處理電路示意圖；圖8為Y方向編碼器脈沖處理電路示意圖；圖9為X方向編碼器正轉(zhuǎn)時(shí)X編碼器A相脈沖信號(hào)和X編碼器B相脈沖信號(hào)的時(shí)序簡(jiǎn)圖；圖10為X方向編碼器正轉(zhuǎn)時(shí)X正向脈沖信號(hào)和X反向脈沖信號(hào)時(shí)序簡(jiǎn)圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明如圖1、圖2、圖3、圖4所示，滾輪式雙軸光電編碼器數(shù)據(jù)處理儀由機(jī)械裝置和控制模塊8組成；機(jī)械裝置的結(jié)構(gòu)如下滾球1與第一曲面體2、第二曲面體3緊密接觸，第一曲面體2通過(guò)第一支撐座4、第二支撐座7、第一錐齒輪5、第二錐齒輪11與第一豎軸6裝配在一起，第二曲面體3通過(guò)第三支撐座12、第四支撐座13、第三錐齒輪14、第四錐齒輪15與第二豎軸16裝配在一起，滾球1、第一曲面體2、第二曲面體3、第一支撐座4、第一錐齒輪5、第一豎軸6、第二支撐座7、第二錐齒輪11、第三支撐座12、第四支撐座13、第三錐齒輪14、第四錐齒輪15和第二豎軸16固定在外殼10上，第一數(shù)據(jù)線接口 9、第二數(shù)據(jù)線接口 17、第三數(shù)據(jù)線接口 18、控制模塊8和外殼10裝配在一起?？刂颇K8的結(jié)構(gòu)如下X方向編碼器脈沖處理電路通過(guò)第一豎軸6連接X方向編碼器，Y方向編碼器脈沖電路通過(guò)第二豎軸16連接Y方向編碼器，單片機(jī)控制電路通過(guò)第一數(shù)據(jù)線接口 9連接X方向編碼器，通過(guò)第二數(shù)據(jù)線接口 17連接Y方向編碼器，通過(guò)第三數(shù)據(jù)線接口 18連接上位機(jī)的通信線纜。如圖7所示，X方向編碼器脈沖處理電路的結(jié)構(gòu)如下六反相器74LS14的第5管腳和第11管腳均連接X方向編碼器，第6管腳連接D觸發(fā)器74LS175的第4管腳，第10管腳連接D觸發(fā)器74LS175的第13管腳；D觸發(fā)器74LS175的第1管腳連接CLR清零端，第9 管腳連接CLK時(shí)鐘信號(hào)端，第5管腳和第2管腳均連接4線-16線譯碼器74LS154的第22 管腳，第12管腳和第15管腳均連接4線-16線譯碼器74LS154的第23管腳，第7管腳連接4線-16線譯碼器74LS154的第20管腳，第10管腳連接4線-16線譯碼器74LS154的第21管腳，第3管腳、第6管腳、第11管腳和第14管腳均空接；4線-16線譯碼器74LS154 的第1管腳、第2管腳、第6管腳、第7管腳、第8管腳、第9管腳、第14管腳和第16管腳均連接R3電阻和主控單片機(jī)的第8管腳的公共節(jié)點(diǎn)，第4管腳、第5管腳、第10管腳、第11 管腳、第13管腳、第15管腳、第17管腳均連接R4電阻，第3管腳連接主控單片機(jī)的第9管腳，第18管腳、第19管腳均連接GND地電位，VCC電源電壓分別連接R3電阻和R4電阻。如圖8所示，Y方向編碼器脈沖處理電路的結(jié)構(gòu)如下六反相器74LS14的第9管腳和第13管腳均連接Y方向編碼器，第8管腳連接D觸發(fā)器74LS175的第4管腳，第12管腳連接D觸發(fā)器74LS175的第13管腳；D觸發(fā)器74LS175的第1管腳連接CLR清零端，第9 管腳連接CLK時(shí)鐘信號(hào)端，第5管腳和第2管腳均連接4線-16線譯碼器74LS154的第22 管腳，第12管腳和第15管腳均連接4線-16線譯碼器74LS154的第23管腳，第7管腳連接4線-16線譯碼器74LS154的第20管腳，第10管腳連接4線-16線譯碼器74LS154的第21管腳，第3管腳、第6管腳、第11管腳和第14管腳均空接；4線-16線譯碼器74LS154 的第1管腳、第2管腳、第6管腳、第7管腳、第8管腳、第9管腳、第14管腳和第16管腳均連接R6電阻和從屬單片機(jī)的第8管腳的公共節(jié)點(diǎn)，第4管腳、第5管腳、第10管腳、第11 管腳、第13管腳、第15管腳、第17管腳均連接R5電阻，第3管腳連接從屬單片機(jī)的第9管腳，第18管腳、第19管腳均連接GND地電位，VCC電源電壓分別連接R5電阻和R6電阻。如圖6所示，單片機(jī)主控電路的結(jié)構(gòu)如下GND地電位分別連接C3電容、C5電容、 C4電容、C6電容、R8電阻、R7電阻、主控單片機(jī)的第10管腳和從屬單片機(jī)的第10管腳，VCC 電源電壓分別連接Sl復(fù)位按鍵、主控單片機(jī)的第20管腳和從屬單片機(jī)的第20管腳，Sl復(fù)位按鍵分別連接Cl電容和C2電容，主控單片機(jī)的第1管腳連接C2電容和R8電阻的公共節(jié)點(diǎn)，第2管腳和第3管腳連接上位機(jī)，其中第2管腳的作用是接收上位機(jī)的通信信號(hào)，第3 管腳的作用是發(fā)送通信信號(hào)給上位機(jī)，第4管腳連接Yl石英晶體振蕩器和C3電容的公共節(jié)點(diǎn)，第5管腳連接Yl石英晶體振蕩器和C5電容的公共節(jié)點(diǎn)，第11管腳連接從屬單片機(jī)的第11管腳，第12管腳連接從屬單片機(jī)的第12管腳，第13管腳連接從屬單片機(jī)的第13管腳，第14管腳連接從屬單片機(jī)的第14管腳，第15管腳連接從屬單片機(jī)的第15管腳，第16 管腳連接從屬單片機(jī)的第16管腳，第17管腳連接從屬單片機(jī)的第17管腳，第18管腳連接從屬單片機(jī)的第18管腳，第19管腳連接從屬單片機(jī)的第19管腳，第6管腳和第7管腳空接；從屬單片機(jī)的第1管腳連接Cl電容和R7電阻的公共節(jié)點(diǎn)，第4管腳連接Y2石英晶體振蕩器和C4電容的公共節(jié)點(diǎn)，第5管腳連接Y2石英晶體振蕩器和C6電容的公共節(jié)點(diǎn)，第 2管腳、第3管腳、第6管腳和第7管腳均空接。Yl石英晶體振蕩器和Y2石英晶體振蕩器的振蕩頻率均為11. 0592MHz。主控單片機(jī)和從屬單片機(jī)的型號(hào)均為STC12C5201。滾球能夠朝任意方向滾動(dòng)。X方向編碼器和Y方向編碼器均為500-4000線的旋轉(zhuǎn)增量式數(shù)字光電編碼器。本發(fā)明的工作流程如下將滾輪式雙軸光電編碼器數(shù)據(jù)處理儀、X方向編碼器和Y方向編碼器安裝在一起， 由于第一曲面體2和第二曲面體3 (兩個(gè)曲面體具有粗糙的表面)均與滾球1 (采用高摩擦系數(shù)的橡膠材料覆蓋鋼珠制成)緊密接觸，滾球1的轉(zhuǎn)動(dòng)就帶動(dòng)第一曲面體2和第二曲面體3轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)錐齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使第一豎軸6和第二豎軸16轉(zhuǎn)動(dòng)，對(duì)應(yīng)的輪軸(位于X方向編碼器和Y方向編碼器上)開始轉(zhuǎn)動(dòng)，如圖5所示，上位機(jī)(用戶)通過(guò)串口發(fā)送“模式選擇”信息設(shè)定系統(tǒng)的工作模式， 如果選擇“模式1”，主控單片機(jī)和從屬單片機(jī)將不對(duì)得到的脈沖信號(hào)處理，直接將得到的脈沖數(shù)通過(guò)串口發(fā)送至上位機(jī)。如果選擇“模式2”，系統(tǒng)將等待上位機(jī)通過(guò)串口發(fā)送關(guān)于初始坐標(biāo)和最終傳動(dòng)比(如果編碼器尺寸過(guò)大，就需要另外安裝上匹配編碼器的齒輪箱，最終傳動(dòng)比是指齒輪箱的傳動(dòng)比與本發(fā)明的傳動(dòng)比的乘積，本發(fā)明的傳動(dòng)比為幻的信息。得到相應(yīng)信息后(此時(shí)用戶應(yīng)保證，X方向編碼器脈沖處理電路和Y方向編碼器脈沖處理電路提供了適當(dāng)?shù)臅r(shí)鐘信號(hào))，經(jīng)過(guò)主控單片機(jī)及從屬單片機(jī)的處理，由主控單片機(jī)進(jìn)行信息融合，這個(gè)過(guò)程完成后，將最終的坐標(biāo)信息通過(guò)串口發(fā)送至上位機(jī)。下面對(duì)信號(hào)處理過(guò)程(模式2)加以詳細(xì)說(shuō)明X方向編碼器的輸入信號(hào)分為正向和反向，X方向編碼器的輸入信號(hào)為正向是指滾球1的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致編號(hào)為X方向編碼器正轉(zhuǎn)的情況，X方向編碼器的輸入信號(hào)為反向是指滾球1的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致編號(hào)為X方向編碼器反轉(zhuǎn)的情況，同理，Y方向編碼器的輸入信號(hào)也分為正向和反向；X方向編碼器的輸出脈沖信號(hào)經(jīng)X方向編碼器處理電路進(jìn)行處理、Y方向編碼器輸出脈沖信號(hào)經(jīng)Y方向編碼器處理電路進(jìn)行處理，X、Y方向編碼器的脈沖信號(hào)經(jīng)過(guò)處理后發(fā)送至主控單片機(jī)和從屬單片機(jī)。X方向編碼器脈沖處理電路處理信號(hào)的過(guò)程如下X方向編碼器A相脈沖信號(hào)和 X編碼器B相脈沖信號(hào)輸入至六反相器74LS14的第11管腳和第5管腳，在脈沖輸入之前， 上位機(jī)需提供時(shí)鐘信號(hào)至CLK時(shí)鐘信號(hào)端，時(shí)鐘信號(hào)的頻率必須大于上述A、B相脈沖信號(hào)的頻率。經(jīng)六反相器74LS14處理后的脈沖信號(hào)輸送至D觸發(fā)器74LS175，信號(hào)經(jīng)D觸發(fā)器 74LS175處理后發(fā)送至4線-16線譯碼器74LS154，74LS154的第1管腳和第3管腳分別輸出X正向脈沖信號(hào)和X反向脈沖信號(hào)。在X方向編碼器正轉(zhuǎn)時(shí)，X正向脈沖信號(hào)和X反向脈沖信號(hào)(未經(jīng)處理)的信號(hào)時(shí)序簡(jiǎn)圖如圖9所示，同一周期里A相脈沖將先于B相脈沖 η/2。經(jīng)過(guò)信號(hào)處理后兩管腳輸出的脈沖時(shí)序簡(jiǎn)圖如圖10所示(輸入時(shí)鐘信號(hào)的頻率為 60Khz，進(jìn)行4分頻處理，即將處理后的脈沖信號(hào)頻率變?yōu)?倍處理前脈沖信號(hào)頻率)。當(dāng)X 方向編碼器反轉(zhuǎn)時(shí)，X正向脈沖信號(hào)保持高電平(無(wú)脈沖信號(hào)輸出)、X反向脈沖信號(hào)將輸出脈沖信號(hào)。Y方向編碼器脈沖處理電路處理信號(hào)的過(guò)程與X方向編碼器脈沖處理電路相同。單片機(jī)主控電路處理信號(hào)的過(guò)程如下如圖6所示，單片機(jī)主控電路采用了兩片 STC12C5021系列20管腳的單片機(jī)，其中，主控單片機(jī)作為主控芯片，負(fù)責(zé)與用戶上位機(jī)的通信、X方向編碼器的脈沖計(jì)算和X、Y方向的信息融合運(yùn)算；從屬單片機(jī)負(fù)責(zé)Y方向編碼器的脈沖計(jì)算。X正向脈沖信號(hào)和X反向脈沖信號(hào)分別經(jīng)主控單片機(jī)的第8管腳和第9管腳輸入至主控單片機(jī)，當(dāng)X方向編碼器正轉(zhuǎn)時(shí)，X反向脈沖信號(hào)始終為高電平(無(wú)變化)，所以此時(shí)主控單片機(jī)所計(jì)數(shù)為X正向脈沖數(shù)(對(duì)X方向的轉(zhuǎn)動(dòng)脈沖數(shù)進(jìn)行加操作)，Χ方向反轉(zhuǎn)時(shí)，主控單片機(jī)所計(jì)數(shù)為X反向脈沖數(shù)(對(duì)X方向轉(zhuǎn)動(dòng)脈沖數(shù)進(jìn)行減操作)，在255個(gè)連續(xù)脈沖(上位機(jī)提供計(jì)數(shù)時(shí)鐘必須嚴(yán)格以此為依據(jù))過(guò)后，在主控單片機(jī)中將X正向脈沖數(shù)和X反向脈沖數(shù)相減后取絕對(duì)值；從屬單片機(jī)對(duì)Y正向脈沖信號(hào)和Y反向脈沖信號(hào)的處理過(guò)程與上述過(guò)程相同；從屬單片機(jī)將Y正向脈沖數(shù)和Y反向脈沖數(shù)相減，將所得數(shù)的絕對(duì)值以十六進(jìn)制數(shù)賦給從屬單片機(jī)的第12-19管腳，此時(shí)用第11管腳的電平高低表示符號(hào)的正負(fù)，之后主控單片機(jī)讀取從屬單片機(jī)的第12-19管腳的數(shù)值以及第11管腳的電平。讀取到的數(shù)值即為Y方向編碼器的在255個(gè)連續(xù)脈沖時(shí)間內(nèi)的位移，之后主控單片機(jī)與從機(jī)的內(nèi)部計(jì)數(shù)變
量清零，等待下一次計(jì)數(shù)。經(jīng)過(guò)上述信號(hào)處理過(guò)程后，得到滾球1在平面兩個(gè)方向(X方向和Y方向)上的位置增量，然后迅速進(jìn)入“融合周期”(主控單片機(jī)獲取從屬單片機(jī)對(duì)Y方向編碼器的脈沖計(jì)算結(jié)果，然后與X方向編碼器的脈沖計(jì)數(shù)結(jié)果進(jìn)行融合，得到本格計(jì)算周期內(nèi)裝置的位移信息)，將計(jì)算出的位移信息發(fā)送至上位機(jī)。在“融合周期”內(nèi)，主控單片機(jī)得到了從屬單片機(jī)發(fā)過(guò)來(lái)在Y方向的編碼器信息， 自身運(yùn)算得到X方向的編碼器信息。設(shè)在時(shí)間t (小于得到255連續(xù)脈沖的時(shí)間)內(nèi)，X、Y方向編碼器經(jīng)處理被單片機(jī)獲取到的脈沖數(shù)分別為a、b (有正負(fù)之分)。并設(shè)外部采用η 線的編碼器，最終傳動(dòng)比為j，滾球1半徑為r，上位機(jī)給出的初始坐標(biāo)為(X，Y)。經(jīng)過(guò)理論推導(dǎo)得時(shí)間t后，物體的新坐標(biāo)為(X+ar/8nj, Y+br/8nj)，增量為(δ χ, δ y) = (ar/8nj, br/8nj)。計(jì)算出結(jié)果后，主控單片機(jī)將新的坐標(biāo)信息通過(guò)串口發(fā)送至上位機(jī)。本發(fā)明設(shè)有Sl復(fù)位按鍵，一次按鍵即可重啟系統(tǒng)，開始新的計(jì)算。如果用戶對(duì)單片機(jī)控制電路的內(nèi)置算法不信賴，可通過(guò)選擇模式1，使用另外的算法對(duì)其進(jìn)行處理。于此同時(shí)本發(fā)明能夠兼容市場(chǎng)上大部分小型中低速增量式光電編碼器。
權(quán)利要求
1.滾輪式雙軸光電編碼器數(shù)據(jù)處理儀，其特征在于，它由機(jī)械裝置和控制模塊(8)組成；機(jī)械裝置的結(jié)構(gòu)如下滾球(1)與第一曲面體O)、第二曲面體(3)緊密接觸，第一曲面體( 通過(guò)第一支撐座G)、第二支撐座(7)、第一錐齒輪(5)、第二錐齒輪(11)與第一豎軸(6)裝配在一起，第二曲面體C3)通過(guò)第三支撐座(12)、第四支撐座(13)、第三錐齒輪 (14)、第四錐齒輪(1 與第二豎軸(16)裝配在一起，滾球(1)、第一曲面體O)、第二曲面體(3)、第一支撐座(4)、第一錐齒輪( 、第一豎軸(6)、第二支撐座(7)、第二錐齒輪(11)、 第三支撐座(1 、第四支撐座(1 、第三錐齒輪(14)、第四錐齒輪(1 和第二豎軸(16)固定在外殼(10)上，第一數(shù)據(jù)線接口(9)、第二數(shù)據(jù)線接口(17)、第三數(shù)據(jù)線接口(18)、控制模塊(8)和外殼(10)裝配在一起；控制模塊(8)的結(jié)構(gòu)如下X方向編碼器脈沖處理電路通過(guò)第一豎軸(6)連接X方向編碼器，Y方向編碼器脈沖電路通過(guò)第二豎軸(16)連接Y方向編碼器，單片機(jī)控制電路通過(guò)第一數(shù)據(jù)線接口(9)連接X方向編碼器，通過(guò)第二數(shù)據(jù)線接口(17)連接Y方向編碼器， 通過(guò)第三數(shù)據(jù)線接口(18)連接上位機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾輪式雙軸光電編碼器數(shù)據(jù)處理儀，其特征在于，所述X方向編碼器脈沖處理電路的結(jié)構(gòu)如下六反相器74LS14的第5管腳和第11管腳均連接X方向編碼器，第6管腳連接D觸發(fā)器74LS175的第4管腳，第10管腳連接D觸發(fā)器74LS175的第 13管腳；D觸發(fā)器74LS175的第1管腳連接CLR清零端，第9管腳連接CLK時(shí)鐘信號(hào)端，第 5管腳和第2管腳均連接4線-16線譯碼器74LS154的第22管腳，第12管腳和第15管腳均連接4線-16線譯碼器74LS154的第23管腳，第7管腳連接4線-16線譯碼器74LS154 的第20管腳，第10管腳連接4線-16線譯碼器74LS154的第21管腳，第3管腳、第6管腳、 第11管腳和第14管腳均空接；4線-16線譯碼器74LS154的第1管腳、第2管腳、第6管腳、第7管腳、第8管腳、第9管腳、第14管腳和第16管腳均連接R3電阻和主控單片機(jī)的第8管腳的公共節(jié)點(diǎn)，第4管腳、第5管腳、第10管腳、第11管腳、第13管腳、第15管腳、 第17管腳均連接R4電阻，第3管腳連接主控單片機(jī)的第9管腳，第18管腳、第19管腳均連接GND地電位，VCC電源電壓分別連接R3電阻和R4電阻；Y方向編碼器脈沖處理電路的結(jié)構(gòu)如下六反相器74LS14的第9管腳和第13管腳連接Y方向編碼器，第8管腳連接D觸發(fā)器74LS175的第4管腳，第12管腳連接D觸發(fā)器 74LS175的第13管腳；D觸發(fā)器74LS175的第1管腳連接CLR清零端，第9管腳連接CLK時(shí)鐘信號(hào)端，第5管腳和第2管腳均連接4線-16線譯碼器74LS154的第22管腳，第12管腳和第15管腳均連接4線-16線譯碼器74LS1M的第23管腳，第7管腳連接4線-16線譯碼器74LS154的第20管腳，第10管腳連接4線-16線譯碼器74LS154的第21管腳，第3管腳、第6管腳、第11管腳和第14管腳均空接；4線-16線譯碼器74LS154的第1管腳、第2 管腳、第6管腳、第7管腳、第8管腳、第9管腳、第14管腳和第16管腳均連接R6電阻和從屬單片機(jī)的第8管腳的公共節(jié)點(diǎn)，第4管腳、第5管腳、第10管腳、第11管腳、第13管腳、 第15管腳、第17管腳均連接R5電阻，第3管腳連接從屬單片機(jī)的第9管腳，第18管腳、第 19管腳均連接GND地電位，VCC電源電壓分別連接R5電阻和R6電阻；單片機(jī)主控電路的結(jié)構(gòu)如下GND地電位分別連接C3電容、C5電容、C4電容、C6電容、 R8電阻、R7電阻、主控單片機(jī)的第10管腳和從屬單片機(jī)的第10管腳，VCC電源電壓分別連接Sl復(fù)位按鍵、主控單片機(jī)的第20管腳和從屬單片機(jī)的第20管腳，Sl復(fù)位按鍵分別連接 Cl電容和C2電容，主控單片機(jī)的第1管腳連接C2電容和R8電阻的公共節(jié)點(diǎn)，第2管腳和第3管腳連接上位機(jī)，第4管腳連接Yl石英晶體振蕩器和C3電容的公共節(jié)點(diǎn)，第5管腳連接Yl石英晶體振蕩器和C5電容的公共節(jié)點(diǎn)，第11管腳連接從屬單片機(jī)的第11管腳，第12 管腳連接從屬單片機(jī)的第12管腳，第13管腳連接從屬單片機(jī)的第13管腳，第14管腳連接從屬單片機(jī)的第14管腳，第15管腳連接從屬單片機(jī)的第15管腳，第16管腳連接從屬單片機(jī)的第16管腳，第17管腳連接從屬單片機(jī)的第17管腳，第18管腳連接從屬單片機(jī)的第18 管腳，第19管腳連接從屬單片機(jī)的第19管腳，第6管腳和第7管腳空接；從屬單片機(jī)的第 1管腳連接Cl電容和R7電阻的公共節(jié)點(diǎn)，第4管腳連接Y2石英晶體振蕩器和C4電容的公共節(jié)點(diǎn)，第5管腳連接Y2石英晶體振蕩器和C6電容的公共節(jié)點(diǎn)，第2管腳、第3管腳、第6 管腳和第7管腳均空接。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滾輪式雙軸光電編碼器數(shù)據(jù)處理儀，其特征在于，所述滾球1 由橡膠材料覆蓋鋼珠制成。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滾輪式雙軸光電編碼器數(shù)據(jù)處理儀，其特征在于，所述Yl石英晶體振蕩器和Y2石英晶體振蕩器的振蕩頻率均為11. 0592MHz。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的滾輪式雙軸光電編碼器數(shù)據(jù)處理儀，其特征在于，所述主控單片機(jī)和從屬單片機(jī)的型號(hào)均為STC12C5201。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾輪式雙軸光電編碼器數(shù)據(jù)處理儀，其特征在于，所述滾球能夠朝任意方向滾動(dòng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾輪式雙軸光電編碼器數(shù)據(jù)處理儀，其特征在于，所述X方向編碼器和Y方向編碼器均為500-4000線的旋轉(zhuǎn)增量式數(shù)字光電編碼器。
全文摘要
本發(fā)明公開了屬于智能控制領(lǐng)域的滾輪式雙軸光電編碼器數(shù)據(jù)處理儀。它由機(jī)械裝置和控制模塊組成；控制模塊由X方向編碼器脈沖處理電路、Y方向編碼器脈沖處理電路和單片機(jī)控制電路組成。本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明可用于需要更新位置信息、但對(duì)速度要求不高的環(huán)境。它能快速計(jì)算出物體在連續(xù)平面上的移動(dòng)距離及方向，并累次將位置信息通過(guò)串口發(fā)送置上位機(jī)供用戶處理。同時(shí)，本系統(tǒng)具有一鍵復(fù)位的設(shè)計(jì)，一次按鍵即可重啟系統(tǒng)，開始新的計(jì)算，也可以通過(guò)上位機(jī)設(shè)置高電平實(shí)現(xiàn)程序復(fù)位。靈活方便。
文檔編號(hào)G05B19/042GK102360191SQ20111025237
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月30日
發(fā)明者宋家平, 鄢立夏 申請(qǐng)人:北京交通大學(xué)