1、设计的目的及意义

在现代工业生产过程中，有很多时候需要测量各种位移量。对这些位移量进行较为精确的测量也必不可少，而传统的位移测量装置远远不能满足工业上对误差的要求。因此一些现代测量工具已经发展成为同时采用精密机械、光、电等原理并与电子计算机技术相结合的测量工具。这些测量工具常常会用到我们熟悉的传感器，如应变片式、电感式、差动变压式、电涡流式、霍尔传感器能测出较小的位移量，光栅式传感器则能测量较大的位移量，而这些运用传感器制造的位移测量工具的精度都比传统位移测量工具高很多。

在具体测量时，要依据测量对象的不同而灵活的选择测量点、测量方式与系统，其中的核心就是测量系统，由传感器、放大电路及显示装置组成，传感器则是测量系统的硬件核心，因此传感器的选择是本次毕业设计的重中之重，通过查阅资料比较各类传感器的性能及优缺点，我发现光栅传感器的性能及优缺点在各类传感器中是最突出的，因此本次毕业设计所采用的传感器为光栅式，而最常用的光栅式传感器就是光电编码器。

其次是单片机的选择，本次设计中单片机的作用主要是用于显示编码器所测的数据，因此对单片机的功能要求并不严格，选择常用的89C51单片机就能完成设计的目的。

2、国内外研究现状

目前，在科学技术的不断创新与发展中，航空、航天机器人生物工程等领域都取得了长足的进步，光电编码器也朝着高精度、高分辨力、小型化的方向不断发展。同时，对编码器的检测技术也提出了更高的要求。

目前国外的编码器俭测技术处于领先地位。俄罗斯、德国、日本等国的科研机构在研究编码器的检测设备上取得了较大进展。俄罗斯圣彼得堡大学研究出一种动态激光测角装置。该装置由环形激光器、多面体,零位指示器等部件组成。其中环形激光器是主要的角度测量器件。被测编码器通过联轴器与环形激光器联接，并与旋转台、多面体及驱动装置同轴相连。驱动系统控制转台稳速旋转,转速范围为0.05~ 10 r. min"'系统工作时，转台旋转，被测编码器、环形激光器与零位指示器三者测量的数据将同时输入计算机中进行计算处理。该系统有着较高的测量精度,其测角精度可达0.1”。但该装置复杂，且对工作环境要求较高，只能在理想的实验室条件下进行，难以推广。

日本国家高级工业科技研究所提出了一种自动、高精度的编码器检测系统。该系统利用了平均分配法(EDA)进行自我检测。系统使用两个参考编码器，与被测目标编码器同轴安装。系统采用空气轴承并利用无刷直流电机驱动，并将同时对参考编码器及目标编码器的分度进行检测。该检测方法的分辨率为0.001"，不确定度为0.05”。该装置具有较高的精度，能够实现自动测量，但检测设备复杂昂贵，同样只适于实验室的条件下使用。

国内的各个科研单位也在个断探索史加高效、高性能的编码器检测方法。长春光机所的艾华，韩旭东等对传统的多面体棱镜检测法进行了改进。将光学多面体与被测编码器同轴安装。利用激光器发出激光束，经多面体反射后,被带有光电接收管的光电接收器接收，并发出参考信号输出给计算机。同时,编码器的转角信号经处理电路也输出给计算机，并由计算机进行实时处理分析，从而完成对编码器的检测。该方法提高了检测效率，克服了度数和操作复杂的问题，但这种检测方法受棱镜精度的影响较大，装置昂贵，不利于推广。
北京理工大学邓方等人研制出-种最高分辨率和全面统计的检测装置。该装置采用机械传动系统，配合步进电机，以蜗轮蜗杆对步进电机的输出角位移进行细分，由PC作为上位机，单片机作为下位机对检测系统进行控制和数据采集，能够实现最高18位的编码器误差检测，系统的分辨率为2.5"，此装置对机械传动系统的精度要求较高。

长春光机所的杜颖财等人利用直流电机带动被检编码器搭建了增量式编码器自动检测硬件系统。该系统利用驱动电路控制电机匀速转动，然后利用Cortex - M3内核的STM32F107芯片设计了编码器误差采集电路，完成对编码器全周输出数据正交性、均匀性和幅值的采集,通过计算与比较,将编码器旋转全周内输出信号误差的最大值和幅值显示在液晶显示屏上。该自动检测系统的调速范围可达