3.1 硬件结构的整体设计 11

3.2 硬件结构的各功能模块设计 12

3.3 本章小结 18

4 磁编码器的软件设计 19

4.1 开发平台Keil μVision4的介绍 19

4.2 磁编码器软件设计 20

4.3本章小结 27

5 磁编码器的测试与分析 28

5.1 工程下载 28

5.2 编码器的测试与分析 30

5.3 本章小结 33

结论 34

致谢 35

参考文献 36

1  绪论

1.1 课题的背景及研究意义

传感器是把被测的物理量直接转化为相应的容易检测、传输和处理的信息的装置。传感器主要应用在自动检测与自动控制的领域，它将诸如温度、压力、流量等参量转化为电量，然后通过电的方法进行测量和控制[1]。因此，传感器作为一种获得信息的手段，它获得信息的正确与否，关系到整个测量系统的精度。

在运动控制系统中通常把位置和速度传感器分为模拟式和数字式两大类。前者包括自整角机、旋转变压器、测速发电机等，后者包括光学编码器、磁性编码器、脉冲发生器和霍尔元件等[1]。数字式编码器直接采用数字形式，与模拟式传感器相比往往不太容易收到电磁干扰的影响。

在数字式传感器中，光电编码器应用较广，但它受环境的影响较大，对潮湿气体和污染敏感，可靠性差。磁旋转编码器是近年发展起来的一种新型传感器，基于磁阻效应的磁编码器与光电编码器相比具有以下优点：

（1）无接触式的结构使其能够可靠工作在油、灰尘、气温变换强烈的恶劣条件下；

（2）不采用发光二极管，使用寿命长，耗电少；

（3）所采用的磁质电阻器高频特性好，响应速度快；

（4）结构简单、抗冲击、可靠性好、价格低廉。

（5）磁编码器容易实现磁阻元件的精确组合，比其他编码器更容易构成新功能器件和多功能器件[2]。

因此近年来磁编码器在编码器研究领域被广泛关注，成为编码器研究领域的后起之秀。

1.2 磁编码器的应用

尽管在目前市场上的编码器中，光电编码器占有很大份额，但由于磁旋转编码器的一些独特优点，加上其成本低廉，近年来在高精度测量和控制领域的应用不断增加。特别是对机器人、数控机床、测量仪、直接驱动电机和高密度伺服盘读写机来说，已经是必不可少的组件，因此磁旋转编码器已经成为发展高技术产品的关键技术之一。美国、日本等发达国家都将磁旋转编码器作为高技术加以研究。我国的长春光机所、华中科技大学等单位在这一研究领域也做了大量的工作。以日本为例，日本共有50多家企业涉足磁旋转编码器行业，包括日立、松下等国际知名公司。它们面向交、直流伺服电动机、工业机器人、机床、钢材、橡胶、半导体等精密、超精密加工市场。也有近10家公司在从事磁编码器的研究生产，它们的主要服务对象是军事领域[3]。在我国，电梯、机床和伺服电机配套是磁编码器的重点应用领域，纺织机械、包装机械和印刷机械等领域目前市场份额较小。此外，磁编码器在医疗机械、风电、汽车生产线、混合动力汽车、水利、轨道交通等领域也有一定应用，但应用比例较低。论文网