专利名称：一种采用光电编码器的模型车测速装置的制作方法
技术领域：
本发明属于检测技术领域，涉及一种测速装置，特别是一种采用光电编码器的模型车测速装置，利用该装置能够精确测量模型车车速，达到准确调速的目的。
背景技术：
模型车比赛是一项高科技的比赛，涉及到电子技术，自动控制，汽车原理，嵌入式 等学科。目前在高校中举行的模型车竞赛有瑞萨杯、飞思卡尔杯大学生智能汽车竞赛等。 在模型车比赛中，模型车的行驶速度是决定比赛成绩的重要条件，为了更好地进行小车的 速度控制，需要选择合适的控制算法，控制算法有两种基本的形式，即开环控制和闭环控 制。由于开环控制对外部扰动及内部参量变化的影响缺乏抑制能力，不能灵活的根据模型 车的实时速度进行精确调整，降低了模型车的应变能力；而加入车速检测，对模型车速度实 施闭环反馈控制，形成闭环，就能够最大限度的消除以上因素的影响，使模型车的运行更加 精确。
发明内容针对模型车的测速问题，本实用新型的目的在于，提供一种采用光电编码器的模 型车测速装置，利用该装置能够用于测试模型车的实时车速。为了实现上述任务，本实用新型采取如下的技术解决方案一种采用光电编码器的模型车测速装置，包括模型车，其特征在于，在模型车后轮 的驱动电机安装有光电编码器，光电编码器通过测速电路与单片机相连。本实用新型的其它一些特点是所述的光电编码器的齿轮与模型车的后轮驱动电机齿轮啮合。所述的测速电路包括细分电路和判相电路。所述的细分电路选用74HC86芯片，判相电路选用74HC74芯片。所述的光电编码器型号为omron E6A2-CW3。所述的单片机采用Freescale半导体公司的增强型16位微控制器MC9S12DG128。本实用新型的采用光电编码器的模型车测速装置，具有以下优点(1)电路简单可靠。该方案实现所需元器件简单，数量少，在进行电路检查和故障 处理时容易排查故障，成本低。(2)微处理器技术先进。采用高性能通用型的微处理器，性能稳定，技术先进。(3)传感器精度高。采用光电编码器获取脉冲，精度高，响应快，可靠性高，抗干扰 能力强，测速精确。(4)测速精确，可以实现有效的速度控制。采用细分电路和判相电路，使单位时间 内的脉冲数增加一倍，并通过判断正反转状态获取更多的控制信息，实现有效的速度控制。
图1是本实用新型的原理框图；图2是单片机软件程序流程图；图3是测速电路的细分、判相电路组合连接图；图4是判相芯片74HC74引脚图；图5是细分芯片74HC86引脚图；图6是单片机MC9S12DG128引脚图。
以下结合附图对本实用新型作进一步的详细说明。
具体实施方式
参见图1，本实用新型的采用光电编码器的模型车测速装置，包括模型车2，模型 车有前后轮1，驱动电机3、光电编码器4、测速电路5和单片机6。安装时，在模型车后轮的 驱动电机3安装光电编码器4，光电编码器4的齿轮与模型车的后轮的驱动电机3的齿轮啮 合，光电编码器4和测速电路5连接，得到的脉冲信号和正反转信号直接输入单片机6。测速电路5包括细分电路和判相电路(图2)，细分电路选用74HC86芯片(引脚图 见图5)，判相电路选用74HC74芯片(引脚图见图4)。本实用新型的采用光电编码器的模型车测速装置在工作之前，必须保证所有接线 全部接通并正常工作，包括以下几个操作1)光电编码器的齿轮与后轮驱动电机齿轮啮合。2)光电编码器与细分、判相电路接通。3)细分、判相电路与单片机模块接通。4)细分、判相电路、单片机模块与电源接通。当车轮转动时，光电编码器4输出与模型车的车速相对应的A、B两相脉冲信号送入测速电路，测速电路的细分电路将A、B两相脉冲信号转换成一个脉冲信号输入单片机6 的计数器模块，利用单片机6的输入捕捉功能对输入信号进行计数，从而计算出模型车的 车速。测速电路5由于采用了细分电路，利用74HC86的异或功能，将光电编码器输出的 两相脉冲信号进行细分，得到的脉冲信号直接输入单片机的计数器模块。利用74HC74得到 正反转信息，输入单片机6。供电电压为5V。单片机6单位时间内得到的计数脉冲增加一 倍，使得测量结果更加精确。同时，将A、B两相脉冲信号通过判相电路得到模型车正反转状 态，从而判断模型车是处于正向驱动状态还是反向制动状态，有利于对模型车进行有效的 车速控制。本实施例的光电编码器4采用型号为omron E6A2-CW3，其分辨率为100P/R，供电 电压可以从5V到12V，具有两相脉冲输出，精度高，响应快，可靠性高。单片机6采用Freescale半导体公司的一款增强型16位微控制器MC9S12DG128， 供电电压为5V。其引脚图参见图6，技术特性为采用增强型16位S12CPU，片内总线时钟 频率最高可达25MHz，2个8路10位精度A/D转换器，PWM模块可设置成4路8位或2路16 位，增强型捕捉定时器，并支持背景调试模式(BDM)。硬件电路设计方面将光电编码器4的齿轮与模型车的驱动电机3的齿轮啮合，在模型车上安装由细分电路和判相电路组成的测速电路5，利用74HC86芯片实现细分电路， 利用74HC74芯片实现判相电路，得到的脉冲信号和正反转信号直接输入单片机6。单片机6的软件程序设计方面采用C语言进行编程，开发和调试环境采用飞思卡 尔HCS12系列单片机开发软件CodeWarrior 4.7。其程序流程图参见图2，即进入速度传感模块入口，读取当前脉冲累加器值(pulse0=PACN1)，Speed = pulse0-pulsem，从n = m_l到0，顺次将pulsen赋值给pulsen+1，将结果从 速度传感模块出口输出。光电编码器精度高，响应快，可靠性高，抗干扰能力强，是精密数控采用的检测传 感器。微处理器技术先进。采用增强型16位S12CPU，性能稳定，技术先进，不需要任何其 它芯片就可以构造出最小可运行系统。测速精确。测速电路采用细分电路和判相电路，使单位时间内的脉冲数增加一倍， 并通过判断正反转状态获取更多的控制信息，实现有效的速度控制。
权利要求一种采用光电编码器的模型车测速装置，包括模型车，其特征在于，在模型车后轮的驱动电机安装有光电编码器，光电编码器通过测速电路与单片机相连。
2.如权利要求1所述的采用光电编码器的模型车测速装置，其特征在于，所述的测速 电路包括细分电路和判相电路。
3.如权利要求1所述的采用光电编码器的模型车测速装置，其特征在于，所述的细分 电路选用74HC86芯片，判相电路选用74HC74芯片。
4.如权利要求1所述的采用光电编码器的模型车测速装置，其特征在于，所述的单片 机采用Freescale半导体公司的增强型16位微控制器MC9S12DG128。
5.如权利要求1所述的采用光电编码器的模型车测速装置，其特征在于，所述的光电 编码器型号为omron E6A2-CW3。
6.如权利要求1所述的采用光电编码器的模型车测速装置，其特征在于，所述的光电 编码器的齿轮与模型车的后轮驱动电机齿轮啮合。
专利摘要本实用新型公开了一种采用光电编码器的模型车测速装置，包括模型车，在模型车后轮的驱动电机安装有光电编码器，光电编码器通过测速电路与单片机相连。其电路简单可靠，所需元器件简单，数量少，在进行电路检查和故障处理时容易排查故障，成本低。采用高性能通用型的微处理器，性能稳定，采用光电编码器获取脉冲，精度高，响应快，可靠性高，抗干扰能力强，测速精确。
文档编号G01P3/36GK201576001SQ201020019688
公开日2010年9月8日 申请日期2010年1月13日 优先权日2010年1月13日
发明者史骏, 宋广发, 欧意文, 王换换, 白云婷, 赵轩, 门新延, 鲁盼 申请人:长安大学