1.3 磁编码器的发展前景

提高磁旋转编码器的分辨率、实现编码器结构的小型化和集成化，是磁编码器应用和控制系统的发展方向，也是进几年来各国研究开发的重点[4]。日本在这方面有绝对的优势，据报道，日本已经研制出一种用于调节数字器件数字值的带尾座系统的磁编码器。该编码器体积小、脉冲频率高，可实现所需的任何分辨率。松下公司研制的多膜磁编码器，专用于检测步进电机的转子磁性位置。由于采用多层膜结构的磁阻元件，故检测信号之间的相位误差非常小，同时可以实现多相检测[5]。我国在磁旋转编码器领域虽然做了大量的工作，但与世界先进国家相比还是有差距的，所以必须高度重视磁编码器的独特优势和优良性能，加速我国在这一领域的研究开发进程。

1.4 论文的主要工作

本文介绍了一种磁编码器的设计与实现，包括硬件和软件的设计以及最终成果的测试与分析。

本次硬件设计采用奥地利micro systems公司的AS5145芯片，该芯片是一种无接触式磁旋转编码器产品，用于精确测量整个360°范围内的角度。要测量角度时，只需要简单的在芯片中心的上方放置一个旋转双极磁铁即可。AS5145能够检测磁场的方位信息，并提供12位的瞬时位置指示，可以同时以两种不同方式输出转速与位置信号：增量输出(A/B输出）和绝对输出（脉宽调制输出、同步串口输出）。随着机械设备自动化程度的提高，人们对磁编码器的要求也越来越高，除了增量输出和脉宽调制输出、同步串口输出以外，还要求能出现更丰富的接口方式，使更多的设备实现智能化。本次设计中使用了基于ARM Cortex-M0 的LPC11C24微控制器对AS5145输出的角度位置进行采集处理，LPC11C24通过模拟SSI通信时序接收到的角度数据，经过处理以后，再通过一系列的电平转换使得转速和位置信息能够通过串口和CAN接口输出，从而使得这些数据信息能够应用在更多的场合。为了验证通过串口和CAN接口输出数据的正确性，还将这两种接口输出的数据发送至计算机显示。文献综述

本次磁编码器的应用程序采用C语言编写，在Keil μVision4开发平台下进行程序的编写及调试。软件主要实现系统初始化，角度位置数据采集（主要是通过模拟SSI通信时序对磁编码器AS5145输出的角度位置进行采集并处理），通信功能（主要是通过串口、CAN接口将处理后的数据发送到计算机进行显示验证）等功能。

经测试，本次设计完成的磁编码器能够准确的测量角度位置，并根据两次角度位置及采集间隔时间计算出旋转速度，而且能够提供多种工业标准的信号输出，达到了预期的功能。

1.5 论文的组织结构安排

本论文共分为五个章节，各章节的内容安排如下：

第一章：绪论。首先介绍了课题的背景，即如今磁编码器以其独特的优势成为了高精度测量和控制领域中不可缺少的一部分，从而指出了其研究意义。然后介绍了磁编码器在当今的应用，可谓遍及社会的各个方面。最后指出了磁编码器的发展前景，并指出了我国在这方面与国外的差距，从而给我们今后磁编码器的研究指明了方向。

第二章：磁编码器的设计基础。首先对本次设计中所使用的两款芯片AS5145和LPC11C24进行了介绍，着重介绍了AS5145的工作原理以及数据输出形式。然后介绍了对AS5145输出数据的处理方法，即如何根据接收到的数据计算出转速。

第三章：磁编码器的硬件设计。首先介绍了磁编码器的硬件结构的整体设计，并且给出了整体电路图以及实物图。在此基础上，对其各个功能模块进行了详细的阐述。