基于ARM 及光电编码器单键飞梭的设计.pdf

基于 ARM 和光电编码器单键飞梭的设计 The Design of Single Shuttle Based on the ARM and Optical Encoder （中国地质大学（武汉））孔令彬 葛康 李友喜 （China University of Geosciences (Wuhan)）KONG Ling-Bin GE Kang LI You-xi 摘要：本文利用 LPC2214 微处理器的输入捕获功能对光电编码器输出的相位信号进行相位 鉴别，实现了单键飞梭的功能。文中详细的介绍了 LPC2214 微处理器与光电编码器的接口 电路设计和具体的软件实现。并提出了一种全新的光电编码器的鉴相方法。 关键词：单键飞梭；LPC2214 ；光电编码器 中图分类号：TP273+.5 文献标识码：A Abstract: In this paper, LPC2214 microprocessors input capture function of the output of optical encoder phase signals to identify and achieve a single Shuttle. The article details the LPC2214 microprocessors and optical encoder interface circuit design and specific software. And a new optical encoder phase of the method. Key words: Single Shuttle;LPC2214;Optical Encoders 1 引言 随着嵌入式技术的迅猛发展，嵌入式系统在各行各业得到了广泛的应用。然而，由于嵌 入式计算机的专用性，系统的硬件、软件结构千差万别，其输入设备也不再像通用计算机那 样单一。嵌入式计算机的输入没备一般有鼠标、键盘、触摸屏、按钮、旋钮等。单键飞梭作 为一种用户输入方法，其输入方式灵活可靠，特别适合应用在嵌入仪器设备和手持式设备上， 整个系统可以只用一个键作为输入，使得人机接口更加简洁、更加人性化。本文利用 LPC2214 的输入捕获功能对光电编码器的输出相位信号进行相位判断，实现了单键飞梭的功能。简化 了软件设计，提高了用户的输入效率。 2 设计原理 2.1 光电编码器简介 光电编码器（Optical Encoder ），其外观好像一个电位器，因其外部有一个可以左右旋转 同时又可按下的旋钮，很多设备（如显示器、示波器等）用它作为人机交互接口。下面以美 国Greyhill 公司生产的 61C22-01-04-02 型光电编码器为例，介绍其工作原理及使用方法。光 电编码器的内部电路如图 1 所示，其内部有 1 个发光二极管和 2 个光敏三极管。当左右旋转 旋钮时，中间的遮光板会随旋钮一起转动，光敏三极管就会被遮光板有次序地遮挡，A 、B 相就会输出图 2 所示的波形；当按下旋钮时，2 、3 两脚接通，其用法同一般按键。 图 1 光电编码器的内部电路 图2 光电编码器的输出波形 2.2 微处理器 LPC2214 简介 LPC2214 是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的 32 /16 位 ARM7TDM I - S 核的微处 理器,带有 16 K 片内静态 RAM, 256 K 片内 Flash 程序存储器。多达 76 个可承受 5 V 的通用 I/O 口, 12 个独立外部中断引脚。1 个 8 路 10 位 A /D 转换器。多个串行接口,包括 2 个 16C550 工业标准 UART 、高速 I2C 接口(400 Kbit/ s)和 2 个 SP I 接口。内部集成 PWM 单元、实时 时钟和看门狗等。丰富的片内资源,使得 LPC2214 特别适用于控制领域。 2.3 光电编码器的鉴相原理 当顺时针旋转光电编码器时，光电编码器的A 相相位会比 B 相超前半个周期；反之，A 相会比 B 相滞后半个周期。通过检测 A 、B 两相的相位就可以判断光电编码器是顺时针还 是逆时针旋转，通过记录 A 或 B 相变