透射式光栅测试仪的设计和硬件实现

论文摘要

论文的选题源于“十·五”国防预研项目“宽幅面喷墨绘图机的研制”，主要完成光栅测试仪的总体设计和实现，最终达到可利用它实现对宽幅面喷墨绘图机所需光栅的质量测试。 论文依据宽幅面喷墨绘图机对所用光栅的实际要求，制定出光栅质量的量化指标，并进一步确定完成了光栅测试仪系统的总体结构设计与具体实现。 在测试仪系统的总体结构中，以单片机AT89C52作为主体部件，利用单片机控制步进电机带动光栅穿过光电编码器，同时利用系统测量电路对光电编码器输出的两路正交信号进行测量处理，然后将测量电路测出的数据经过单片机串行传输到PC机内，最后，在PC机上对测量数据进行比较处理，并依据比较结果判断光栅的质量好坏。 基于上面的结构设计思想，论文通过深入的研究分析，采用通用的中小规模集成电路，确立完成了光栅测试仪系统的硬件设计和软件设计；完成了系统电路板的制做；完成了对光栅测试仪系统电路板的分析、调试和测试；并最终使光栅测试仪在硬件上得到实现。

论文目录

• 第一章 绪论
• 1.1 论文的来源及实现意义
• 1.2 论文的主要内容
• 1.3 论文组织结构
• 1.4 论题的形成
• 1.5 光栅测试仪的功能及设计指标
• 第二章 光栅测试仪的总体结构设计
• 2.1 测试仪系统的设计思想
• 2.2 测试仪系统的总体结构设计
• 2.3 测试仪系统的可靠性设计
• 第三章 光栅测试仪系统的硬件设计
• 3.1 MCS-51单片机的选择
• 3.2 信号sA、sB的采集电路
• 3.2.1 光编码器工作原理
• 3.2.2 信号sA、sB的产生
• 3.3 信号sA、sB的同步电路
• 3.4 脉冲信号的脉宽测量及测量数据存储电路
• 3.4.1 计数器和存储器的选择
• 3.4.2 系统时序信号及控制信号的形成
• 3.4.3 脉宽测量及测量数据存储电路
• 3.5 测量数据从脉冲数据存储器到PC机的串行传输
• 3.5.1 单片机与PC机的串行通信
• 3.5.2 数据从存储器到单片机AT89C52的控制电路
• 3.6 步进电机的驱动电路
• 3.6.1 步进电机的选择
• 3.6.2 步进电机驱动芯片的选择
• 3.6.3 数模转换电路的设计
• 3.6.4 步进电机驱动电路的形成
• 3.7 测试仪系统自检电路的设计
• 3.7.1 定时器555的特点、结构及功能
• 3.7.2 多谐振荡器的电路结构分析
• 3.7.3 测试仪自检电路结构的设计
• 第四章 光栅测试仪系统的软件设计
• 4.1 单片机AT89C52对步进电机的控制
• 4.1.1 步进电机的驱动方法
• 1）、匀速段LC（N₂）、减速段LD（N₃）的确定'>4.1.2 步进电机加速段LA（N₁）、匀速段LC（N₂）、减速段LD（N₃）的确定
• 4.1.3 步进电机的加减速控制
• 4.2 数据的串行传输
• 4.2.1 单片机AT89C52串行通信结构
• 4.2.2 单片机串口波特率的设置
• 4.3 PC机上系统人机接口界面的设计
• 第五章 测试仪系统电路板的测试和调试
• 5.1 测试仪电路时序信号的测试
• 5.2 测试仪电路板与PC机之间的串行通信测试
• 5.3 步进电机驱动电路硬件测试
• 5.4 数据从存储器经过单片机传送到PC机的传输测试
• 第六章 总结和展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 附录A：步进电机驱动测试程序源代码。
• 附录B：数据从数据存储器传输到PC机的测试程序源代码