旋转编码器电路 课程设计.docx

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1、XX高校课程设计说明书同学姓名：学号：学院：信息与通信工程学院专业：电子信息科学与技术题 目：旋转编码器电路指导老师：职称:年 月曰XX局校课程设计任务书2022/2022 学年第 一 学期学院：专业：学生姓名：学号：课程设计题目：旋转编码器电路起迄日期： 12月29日1月9日课程设计地点：指导教师：系 主 任：下达任务书日期:课 程设计 任务书1 .设计目的：通过本课程设计，主要训练和培育同学综合应用所学过的电路、低频、数字、高频等课程的相关学问，设计有用的电子电路方面的实际电路，包括：查阅资料、合理性的设计、分析和解决实际问题的力量，电路设计工具PROTEL的学习与应用，应用计算机的力量，

2、用简洁的文字，清楚的图表来表达自己设计思想的力量。2 .设计内容和要求(包括原始数据、技术参数、条件、设计要求等)：(1)学习和练习电路设计PROTEL软件，(2)把旋转编码器输出的信号，经整形后送给计数器，使计数器开头计数。(3)在旋转编码器时有两种方式，顺时针和逆时针，此时方式掌握端的触发沿是不一样的。3 .设计工作任务及工作量的要求(包括课程设计计算说明书(论文)、图纸、实物样品等)：画出电路图，并进行原理图的具体叙述,(1)尽量给出元器件的型号和数值，(2) 尽量画出PCB图，(3)写出符合格式要求的设计报告。课程设计任务书4 .主要参考文献:5 .设计成果形式及要求:设计说明书及相关

3、电路图6 .工作方案及进度：2022年12月29日12月31日 了解设计题目及熟识资料；2022年1月1日1月2日 确定各题目要求计算相关参数；2022年1月2日1月3日 结合各题目确定具体设计方案；2022年1月3日 1月8日 结合要求具体设计并仿真、整理报告;2022年1月9日答辩。系主任审查意见：签字：课程设计说明书名目一、摘要二、关键词三、设计目的、意义四、设计内容五、设计分析与结果分析1、旋转编码器原理分析2、计数原理3、整形电路4、试验电路5、电路在multisim环境中仿真结果6、PCB图的制作六、设计心得七、参考文献一、摘要:旋转编码器旋转时，A相和B相输出相位差为90。的两脉

4、冲信号，由于旋转分顺时针和逆时针，将输出接入74LS191,将实现加/减计数。二、关键词：旋转编码器，计数器，数字电路。三、设计目的、意义：通过本课程设计，主要训练和培育自己综合应用所学过的电路低频、数字、高频等课程的相关学问，设计有用的电子电路方面的实际电路，包括：查阅资料、合理性的设计、分析和解决实际问题的力量，电路设计工具PR0TEL的学习与应用，应用计算机的力量，用简洁的文字，清楚的图表来表达自己设计思想的力量。四、设计内容：1、学习和练习电路设计PR0TEL软件，2、把旋转编码器输出的信号，经整形后送给计数器，使计数器开头计数。3、在旋转编码器时有两种方式，顺时针和逆时针，此时方式掌

5、握端的触发沿是不一样的。五、设计分析与结果分析1、旋转编码器原理分析：旋转编码器应用于角度定位或测量时，通常有A、B、Z三相输出。旋转编码器的输出波形见图lo正旋幅出B-rmjuL反旋输出A-LrM-LlLLLLJ-图I旋转编码器谕出波形A相和B相输出占空比为50%的方波。编码器每转一周，A相和B相输出固定数目的脉冲（如100个脉冲）。当编码器正向旋转时，A相比B相超前四分之一个周期；当编码器反向旋转时，B相比A相超前四分之一个周期。A相和B相输出方波的相位差为90。编码器每转一周，Z相输出一个脉冲。由于编码器每转一周，A相和B相输出固定数目的脉冲，贝JA相或B相每输出一个脉冲，表示编码器旋转

6、了一个固定的角度。2、计数原理：74LS191属同步卜六进制加/减计数器，CLK是计数输入端0D0W / UP=0（D0WUP=D打算芯片作加法（减法）计数。CE作使能端，掌握芯片是否工作。PL置数掌握端,PL=O时,可对Q0Q3进行置数，打算初始状态。RC为进位输出端，进位以低电平输出。3、整形电路：74LS14输入是施密特输入，旋转编码器输出的脉冲信号并不是严格的矩形脉冲,将脉冲信号通过74LS14施密特触发器，可以获得比较标准的矩形脉冲号。WlrgTools日 k ND OD e T X 叫UI74LS191coxQoffl74LS191mo0Q D mm2B ENIXVW zgtDJ3

7、74LS1914、试验电路：电路的制作过程：(1)、打开 Protel 软件，File-New-ok;(2)、 打开 documents-Fi 1 e-New,选中 Schematic document-ok,双击打开Sheetl. Sch;(3)、点击右方的Find,在By Library Refe栏中输入要用的芯片代号，如：741sl4, 741sl91,点击Find Now,在对话框的中部会消失所查找的芯片名称，选中，点击Place;以同样的方式找全所需要的元器件；(4)、运用Wiring Tools (连线工具条)中的连线，将电路连接起来，完成电路制作，保存。电路分析：1)、当旋转编码

8、器顺时针旋转时，正旋输出，A相矩形脉冲相位超前B相90。，A相脉冲经整形后输入计数器的时钟信号CLK,上跳沿触发，此时，B相接入低电平，U/DR,计数器作加法计数，若在LD接入低电平，U1经 Q0Q3进行置数，每输入一个脉冲，作一次加法计数，直到输出1111,此时U1的RC进位输出一低电平脉冲，U2进行一次加法计数，以此类似，直到U3进行加法计数，输出1111, U3进位输出一低电平脉冲。若经置数使U1进行m进制加法计数,U2进行n进制加法计数，U3进行p进制加法计数,则最终U3进位输出实现m*n*p进制加法计数。若LD接入高电平，则输出为16*16*16进制计数。2)、当旋转编码器逆时针旋转

9、时，反旋输出，A相矩形脉冲相位滞后B相90。，A相脉冲经整形后输入计数器的时钟信号CLK,上跳沿触发，此时，B相接入高电平，UD=1,计数器作减法计数，若在LD接入低电平，U1经P0P3进行置数，每输入一个脉冲，作一次减法计数，直到输出0000,此时U1的RC进位输出一低电平脉冲，U2进行一次减法计数，以此类似，直到U3进行减法计数，输出0000, U3进位输出一低电平脉冲。若经置数使U1进行m进制减法计数，U2进行n进制减法计数，U3进行p进制减法计数，则最终U3进位输出实现m*n*p进制减法计数若LD接入高电平，则输出为16*16*16进制计数。5、电路在multisim环境中仿真结果如下

10、：如图所示连接电路：4LS191Nxlsi -0早.0/7 - - - itU3LV0ss iLI4sisos 0? W?- if-N1LY.U5VCCwccU1.Q0,计数器作加法计数，仿真结果如下:此为从旋转编码器输出的两相方波信号A、B,且A相波超前B相波9()度，为1)、旋转编码器作顺时针旋转时顺时针转，频率为1OMHZ,在此为视图清楚，将横轴扫描幅度设为2()nsDiv0U1.Q1U1.Q2ULQ3说明：为了图像清楚，将U1各个输出波形的横轴扫描幅度设置为lus/DivU2.Q0U2.Q1U2.Q2U2.Q3说明：为了图像清楚对比,将U2各个输出波形的横轴扫描幅度设置为2 us/Di

11、vU3.Q0U3.Q1U3.Q2U3.Q3说明：为了图像清楚对比，将U3各个输出波形的横轴扫描幅度设置为1 us/Div2)、旋转编码器作逆时针旋转时，计数器做减法计数，仿真结果如下:此为从旋转编码器输出的两相方波信号A、B,且A相波滞后B相波9()度，为逆时针旋转，频率为10MHZ,在此为视图清楚，将横轴扫描幅度设为20 nsDivoU1.Q0U1.Q1U1.Q2ULQ3说明：为了图像清楚，将U1各个输出波形的横轴扫描幅度设置为lus/DivU2.Q0U2.Q1U2.Q2U2.Q3说明：为了图像清楚对比，将U2的各个输出波形的横向扫描幅度设置为2 us/DivU3.Q0U3.Q1U3.Q2U

12、3.Q3说明：为了图像清楚对比，将U3的各个输出波形横向扫描幅度设置为1 us/DivPCB图的制作:制作PCB图的电路图:QmoQmoDgZ550s91-sl3ERC-OKj2、 创建网络表：工具栏 Design-Create Netlist-OK;3、 生成材料清单：工具栏Reports-Bill of Material-Next,选中Description, -Next-Next-Finish;A1|元器件型号ABC123456789应器件型号1元器件序号元器件封装元器件说明74LS1474LS1474LS19174LS19174LS191CON1U3U2U1DIP14DIP14DIP1

13、6DIP16DIP16Hex SchmittTrigger InverterHex Schmitt-Trigger InverterSynchronous 4-Bit Up/Down Binary Counter with Down/Up Mode ControlSynchronous 4-Bit Up/Down Binary Counter with Down/Up Mode ControlSynchronous 4-Bit Up/Down Binary Counter with Down/Up Mode ControlConnector4、 生成 PCB 图：工具栏 Design-Updatc PCB-Exccutc-ycs;5、 将PCB图放大，点击下方的KeepOutLayer,然后画限制自动布线的方框;6、 工具栏 Auto