旋转编码器测试系统设计

旋转编码器是一种结合光机电技术的速度位移传感器，传统的工业旋转编码器的生产过程中，往往是安装完成后，再通过大量的测试和试验来进行调试，从而发现问题，解决问题，但旋转编码器由于其安装位置和性能非常容易发生问题，该方法不仅浪费了大量的人力物力，还缺乏一定的稳定性和高效性，所以，随着科技及工业的不断发展，传统的工业测试模式已经渐渐被替代，基于单片机的旋转编码器测试系统凭借成本低、效率高等特点，成为旋转编码器测试系统领域的新宠，具有很好的发展前景。

1 旋转编码器工作原理
旋转编码器是一种结合光机电技术的速度位移传感器，通过光电转换效应，可以将相应的速度机械量转换成数字量，从而实现速度的快速调控，旋转编码器由中心轴、光电码盘、明暗刻度线等组成，旋转编码器主要是通过中心轴的运转，带动光电码盘的旋转，经过发射端发射的光线照射，从而形成光栅状态的非连续光线，以供接收端的接收，从而形成最初信号，之后经过编码器进行编码，将光信号转换成脉冲或者代码形式的电信号。

旋转编码器在安装和使用的过程中，很容易出现异常情况，传统的检测方法浪费了大量的人力物力，基于单片机的旋转编码器测试系统，可以周期性的自动对旋转编码器的工作状态和位置进行测量，及时发现问题，并自动解决问题，或者通过告警通知维护人员进行处理，大大的提高了检测效率和精度，同时，也为旋转编码器的生产和运作提供了有效保障。

2 旋转编码器的测试系统设计
旋转编码器由于其安装位置和性能非常容易发生问题，而旋转编码器的工作过程与位置和偏移息息相关，因此，在安装过程中需要注意，减少对中心轴的直接冲击和负
荷、降低旋转编码器的振动和位移、仔细检
查配线和连接情况，从而尽可能的避免旋
转编码器出现精度不准确或者过度损耗等
现象，但是，往往依靠人工来进行相应的检
查，不仅浪费了大量的人力物力，还缺乏一
定的稳定性和高效性，尤其是在旋转编码
器安装完毕后，当出现问题再进行更改，将
是一件非常头疼的事情，因此，本文基于单
片机的结构，设计了一种用于旋转编码器的
测试系统，该系统具有效率高、使用安全、
成本低、操作简单等特点。

接下来，将对系
统的结构及具体设计进行介绍。

基于单片机的旋转编码器测试系统，
主要由单片机控制子系统、电源供电子系
统、液晶显示子系统、外部接口、控制按键
等组成，具体系统结构如图1所示。

(1)单片机控制子系统
单片机控制子系统是基于单片机的旋
转编码器测试系统的核心部分，主要由单片
机及相应电路组成，本文采用的单片机是
P89L P C936型号的单片机，具有执行能力
强、执行周期短的特点，包含高精度的RC振
荡器、25个I/O接口、15个中断源、寄存器和
捕获/比较单元等，从而实现了整个系统的
控制功能，通过对外部接口传来的旋转编
码器测试信息进行处理，检测旋转编码器
的精度和安装使用情况，并根据结果通过
控制按键对被测试的旋转编码器的进行控
制，还可以将结果进行传送到液晶显示子
系统，从而实现人机交互，使维护人员及时
获取旋转编码器的相关信息，保证旋转编
码器的顺利安装和使用。

(2)电源供电子系统
电源供电子系统是保证整个基于单片
机的旋转编码器测试系统的正常运作的能
源基础，为了防止由于断电或者电压不稳造
成系统的非正常使用，本文将蓄电池组加
入到电源供电子系统中，作为电源供电子系
统的后备力量。

在市电正常供电时，采用市
电供电，并对蓄电池组进行充电，当市电非
正常供电时，采用蓄电池组供电，从而有效
地保障了系统的运行，增强了旋转编码器的
测试精度和稳定性。

(3)液晶显示子系统
液晶显示子系统主要是用于实时显示
旋转编码器测试系统设计
鲍勇
(佛山市南海技师学院 广东佛山 528000)
摘　要：该文在对旋转编码器工作原理研究基础上，提出一种基于单片机的旋转编码器测试系统，该系统具有成本低、效率高等特点，该文在对旋转编码器的工作原理和分类进行研究的基础上，针对基于单片机的旋转编码器测试系统展开了设计，该系统主要由单片机控制子系统、电源供电子系统、液晶显示子系统、外部接口、控制按键等组成。

关键词：旋转编码器 单片机 测试
中图分类号：TP274 文献标识码：A
文章编号：
1674-098X(2014)03(a)-0210-02
图1 基于单片机的旋转编码器测试系统架构图2 旋转编码器测试系统的软件设计流程图
（下转212页)
物的生长发育规律、育种方法及栽培管理技术等实践内容的重要场所。

天津农学院重视校内实训基地的建设，在校园内建有一定面积的果园、菜园和温室供园艺专业学生进行实训，使学生们能够在田间地头巩固所学理论知识，从而更加牢固和深入的掌握园艺专业必备的实践技能。

由于都市型高等农业院校存在校园面积有限、校内实训基地规模较小的特点，我校利用校园绿化与实训相结合，在绿地规划时多引进观赏果树和不同花期的花卉进行种植，这样在美化校园的同时，为学生们的实习提供很好的植物资源保证。

校内实训基地的管理工作也是不容忽视的问题，除了水、电、设备运行、生产资料的花费外，还需要有大量人力资源的投入。

为了开源节流，校内实训基地可采取“科研、实训相结合”，“老师、学生共同管理”的模式。

在满足学生进行实训的基础上，校内实训基地可部分作为教师的科研基地，对于教师而言，可以促进多做科研，多出成果；对于学生而言，在实训的同时可以感受到科研气氛，融入到科研工作中来，提高他们的科研素养与创新精神。

在管理工作上，教师主要负责校内实训基地的统筹管理，整地、浇水、施肥、除草、病虫害的防治等工作都交由学生来进行。

从大学三年级春季学期开始，安排果树专业方向的学生主要负责果园，蔬菜和花卉专业方向的学生则分派负责不同的温室、菜地或苗圃。

在掌握相关专业知识的基础上，学生们可以真正参与到生产实践中，通过对基地的管理，提高了他们的实践动手能力和分析问题、解决问题的能力。

同时也使他们真正体会到从而园艺事业的艰辛，锻
炼了他们的意志，培养了他们吃苦耐劳的精
神。

4.3 校外实训基地的建设
校外实训基地建设难是众多高等农业
院校面临的主要问题。

为此，我校提出多
种校外实训基地的建设模式。

模式一：“科
研服务企业，企业服务实训”。

此模式较为
成功的解决了现代企业不愿接受学生实训
的问题，实现了校企的双赢。

将专家、教授
的科研成果与企业的生产建设紧密结合起
来，为企业解决实际问题，创造经济效益。

专家、教授对于企业生产的指导是无偿的，
而相对的附加条件就是要求企业能接受学
生实习，这样的模式已成功应用。

例如，天
津市团兴农牧业有限公司就是我校的一个
稳定的校外实训基地，在没有让学校投入
资金的情况下，果树学教授对该公司的盐碱
地果树生产进行技术咨询与指导，公司则为
学生们实训提供良好的基地。

模式二：“学生协助完成科研，科研院
所服务实训”。

我院与天津科润黄瓜研究所
协商每年春、夏、秋三个季节根据生产和科
研需要，安排园艺专业学生到黄瓜研究所
基地实习，2012年暑期第一批学生进入基
地，参加了黄瓜制种工作，学生们感到收获
很大，学到了课堂上学不到的知识，也锻炼
了他们的实际动手能力和热爱劳动的意志
品质，实习单位反映很好，表示还要继续接
纳我们的学生。

模式三：“企业服务实训，订单式培养
所需人才”。

天津滨海国际花卉科技园股份
有限公司为我院的稳定校外实训基地，每
年安排观赏园艺专业方向的学生到该科技
园进行实习，这样可以使学生与企业及早
相互了解，企业也可以按照自己的需求安排
实训内容，经过一段时间的实训，企业可以
根据学生的实习表现来确定接受的人选，
学生通过实习对于相关企业所需何种类型
的人才也有了一定的了解，即使不被该企业
录用，也为以后的就业提供了丰富经验。

目
前，园艺专业已经与17个市内外单位建立了
长期实训基地关系，园艺专业实习每年在相
对稳定的基地进行，收到了较好的实训效
果，为应用型园艺人才的培养奠定了良好的
基础。

参考文献
[1] 史佳林,黄学群.京津沪都市型现代
农业发展比较研究[J].天津农业科
学,2008,14(5):71-75.
[2] 彭立新,孟智华,阎国荣.调整园艺（林）
专业人才培养模式适应沿海都市发展
需要[J].高等农业教育,2009(6):51-52.
[3] 张和,张璐璐,王翾.高职园艺专业校外
实习基地建设与实习模式探索[J].现代
农业科技,2010(20):23-24,26.
[4] 张凤兰,郝丽珍,杨忠仁,等.内蒙古农业
大学园艺专业本科学生实践能力培养的
探索[J].现代园艺,2013(2):186-188.
测试情况，实现人机交互的功能，本文采用R T12864-2M液晶显示屏作为基于单片机的旋转编码器测试系统的液晶显示子系统的主体部分，该液晶显示器具有耗能低、显示全、引脚多等特点，通过与单片机进行串行连接，从而将单片机控制子系统传来的旋转编码器测试信号进行实时显示，使用人员可以根据显示信息进行相应的调整和操作。

(4)外部接口
外部接口是基于单片机的旋转编码器测试系统与外界和旋转编码器联系的通道，单片机通过I/O口等与外界相连，根据外部接口获取旋转编码器的相关信息和输出相关的控制信息，从而实现了系统的测试和控制功能。

(5)控制按键
控制按键是为了能自动的对旋转编码器进行控制而设立的，主要在旋转编码器上，具体操作是单片机控制系统根据处理和分析后的信息，通过接口将控制信息传送给控制按键，从而实现了速度和方向等属性的控制。

3 旋转编码器测试系统的软件设计
由于本文的旋转编码器测试系统是基于单片机的，所以本文的在进行软件设计时，主要使用C语言进行编程，软件开发环境采用的是K EIL U Visio n2，并以E6B2旋转编码器为设计对象，并有两个输出极
位，A和B，之间的相位相差45度到135度，
单片机控制子系统可以通过对E6B2旋转编
码器的两个输出极位A和B的输出电平，来
计算E6B2旋转编码器的输出脉冲个数，进
而判断E6B2旋转编码器的旋转方向和工作
状态。

旋转编码器测试系统的软件设计流
程图如图2所示。

旋转编码器测试系统具体的工作过程
是，单片机控制子系统周期性的检测旋转
编码器输出极位A和B的输出电平，主要是
通过I/O口来完成连接和信息的传输，并将
收到的信息进行处理，进而计算编码器的
输出脉冲个数，并通过串口将信息传送给液
晶子系统，将E6B2旋转编码器的工作和位
置参数及时的显示到显示屏上，实现人机
交互，供用户使用，单片机控制子系统根据
设置的门限值，对处理后的信息进行分析，
如果判断出旋转编码器处于异常状态，则
通过串口将异常信息传送给液晶显示子系
统，以显示或者鸣笛告警的形式，通知维护
人员进行处理，如果该异常情况，测试系统
可以自动进行调整，单片机控制子系统通过
I/O接口将控制信息传送到相应的控制按
键，直到异常状态消除。

来对旋转编码器进
行操作，以保障旋转编码器的正常工作和运
行状态。

4 结语
目前，旋转编码器凭借体积小、功能
多、力矩小、质量轻、稳定性高、消耗能量
低等特点，被工业广泛应用于速度位移测
量，是一种结合光机电技术的速度位移传
感器，但旋转编码器安装位置和性能非常
容易发生问题，往往在安装完成后，需要大
量地人力物力来进行调试和整改，缺乏一定
稳定性和高效性。

针对此问题，本文提出一
种基于单片机的旋转编码器测试系统，该
系统具有成本低、效率高等特点，本文在对
旋转编码器的工作原理和分类进行研究的
基础上，针对基于单片机的旋转编码器测
试系统展开了设计，该系统主要由单片机控
制子系统、电源供电子系统、液晶显示子系
统、外部接口、控制按键等组成。

参考文献
[1] 于庆广,刘葵,王冲,等.光电编码器选型
及同步电机转速和转子位置测量[J].电
气传动,2006,36(4):17-20.
[2] 崔丽.2009年国内旋转编码器市场分析
[J].电气时代,2009(5).
[3] 钱宏文,朱燕君.新型磁旋转编码器设计
[J].电子与封装,2008(10).
(上接210页）。