论文总字数：14309字

摘 要

在大学学习的过程中有很多仪器使用电位器对电压进行调节，而传统的电位器由于是机械转轴，在多次的重复转动，接触点与电阻体进行反复的摩擦就会产生磨损损耗，从而出现电位器触点损坏，接触不良的情况，对于仪器会产生影响进而对实验结果就会产生一定误差，于是我们采用光电编码器来对其进行替代。

论文内容概述了采用将光电编码器与单片机相结合来对电位器进行替代，实现对直流高电压的无磨损调节，并且将其运用到密立根油滴仪实验装置中。

本文对光电编码器的原理功能进行了具体详细介绍，并且对单片机进行了一定的阐述。对于系统参数做了相关的探讨研究，在编码器输入系统功能介绍的基础上，提出系统总体构成，在多种输入方式中获得最佳方案，用数模模数转换电路以及相关放大电路，使光电编码器能够在所需电压0V-750V间控制调节。并希望能够将这一技术能够运用于更多的实验仪器中，使实验结果能够更加精确。论文对于系统软件结构也进行了相关说明，使用编程实现系统设定的各项功能。

关键词：光电编码器；单片机；数模转换

ABSTRACT：

Potentiometers are usually used to controll voltages. Traditional potentiometers are constituted by mechanical shafting .The contact point between the resistive element and the hand will produce wear because of the rotating correctly and repetitively. So the point of the potentiometers with poor contacting are often damaged. An error will appear on the result of the experiment because of the damaged potentiometers. To solve this problems, we use the optical encoders instead of the potentiometers.

In this paper, we adjust DC voltage without wear using the optical encoders instead of the potentiometers. And we put this system in Millikan oil drop instrument.

In this paper, we introduce minutely of the principle and function of the optical encoders and expound in detail of singlechip. The system parameters are discussed, the overall design of system is put forward based on the introduction of the photoelectric encoder , finally, the best case is chosen during a lot of input cases. The figure model conversion circuit and the amplifying circuit are chosen to controlled the voltage between 0V and 750V. We hope this technology can be applied to more instruments. And the experiment’s results will be more correct. We also introduce the software structure of the system. And through the software, we can set all the functions of the system.

Key words: optical encoder; singlechip; digital-to-analog conversion

目录

绪论 1

第一章 编码器 2

1.1电位器简介 2

1.2编码器简述 3

1.3编码器原理 3

1.3.1编码器工作原理 3

1.3.2 增量型编码器与绝对型编码器的区分 5

1.4编码器的定义与功能： 5

1.5光电编码器 5

1.5.1光电编码器简介 5

1.5.2绝对式光电编码器的结构与工作原理 5

1.5.3增量式光电编码器原理 6

1.6光电编码器在课题中的应用 7

1.7本章小结 8

第二章 单片机 9

2.1单片机简介 9

2.2单片机结构 10

2.2.1CPU 10

2.2.2存储器 11

2.2.3时钟电路与复位电路 12

2.3单片机的并行接口P0～P3 13

2.4单片机在本课题中的应用 14

2.5本章小结 14

第三章 电压输出模块 15

3.1 TLV5616数模转换器 15

3.1.1主要特征 15

3.1.2应用 15

3.1.3端口功能 16

3.1.3时序图 16

3.2电压输出模块在本课题应用 17

3.3本章小结 17

第四章 主要功能程序 18

4.1编码器模块程序 18

4.2中断程序 18

4.3数模转换程序 20

毕业设计小结 21

参考文献 22

谢辞 23

绪论

在我们的大学学习过程中有许多课程会涉及到实验，而进行实验就会与实验仪器打交道，我们的很多实验仪器对电压等信号进行调节都是使用的电位器，电位器是一种可变的电阻器。一般电阻体与滑动或转到系统构成了电位器，部分电压输出的获得依靠电位移动。

我们选择密立根油滴仪进行改善，它原先使用的就是电位器来调节电压信号，电位器由于是机械转轴，在多次的重复转动，接触点与电阻体进行反复的摩擦就会产生磨损损耗，从而出现电位器触点损坏，接触不良的情况，对于实验就会出现导致油滴控制不稳，调节错误等现象。然而这种现象的出现对实验结果必然会产生误差，对于学生对实验的实施以及教师的教学会产生一定的影响。

为了能够解决电位器对实验测量结果产生的这些问题，我们采用了光电编码器替代了电位器。光电编码器，它实际上是一种传感器，脉冲或数字量主要是由轴上的机械几何位移量转换过来的。

通过光电编码器与单片机相结合的技术，我们成功的实现了对电压的无磨损调节，达到了我们最初的实验目的。

下图为用编码器实现直流电压控制电路原理框图，它由编码器，电压测量，电压输出，电源，单片机等几个模块组成，而本文即对这几个模块进行介绍。

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