旋转变压器的单片机软件处理与应用……0(附件)【字数：11822】
摘 要旋转变压器是一种具有高分辨率的电磁式传感器，应用于运动伺服控制系统中，用来测量旋转物体的角位移和角速度。精度高，稳定性能够好，抗干扰能力优异，并且拥有方便的绝对值信号数据输出，因此在工业应用中具有重大意义。本文首先对旋转变压器的含义、分类、结构以及基本工作原理等进行了分析，接着对旋转变压器的解码芯片AD2S1210的工作原理和单片机进行了简单的分析与介绍，并且讲述了课题的背景意义。之后通过已有的硬件电路分析设计了软件方案以及程序的编写，最后将写好的程序下载进硬件设备进行调试。整个过程中，首先解码芯片获取来自旋转变压器的速度与位置数值进行解码，接着通过单片机STC12C5A32S2的普通I/O口模拟SPI接口采集芯片解码后的角度与速度值，最后再通过12864液晶显示器将解码后的数值显示出来。
目 录
第一章 绪论 1
1.1旋转变压器 1
1.1.1旋转变压器的定义 1
1.1.2旋转变压器的分类 1
1.1.3旋转变压器的工作原理 1
1.1.4旋转变压器的结构 1
1.1.5旋转变压器的应用 2
1.2单片机介绍 2
1.3解码芯片AD2S1210 2
1.4课题研究意义 3
第二章 方案设计 4
2.1整体方案介绍 4
2.1.1旋转变压器部分 5
2.1.2解码芯片AD2S1210 7
2.1.3单片机部分 10
2.2电路设计 11
2.2.1AD2S1210电路与旋转变压器的连接 15
2.2.2AD2S1210和单片机的连接 17
2.2.3单片机和液晶显示屏的连接 17
第三章 软件设计及程序编写 18
3.1AD2S1210芯片读写程序设计 18
3.2液晶显示程序设计 24
第四章 测试结果及分析 28
4.1连接步骤 28
4.2调试过程及结果分析 29
4. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
3调试总结 29
第五章 结论与展望 31
致谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1旋转变压器
1.1.1旋转变压器的定义
具有高分辨率的电磁式传感器其实就是旋转变压器，又叫做同步解析器。它是一种用来测取旋转物体的角位置以及速度的微型交流电动机。定子和转子构成了旋转变压器，变压器的原边是定子绕组，用来接收励磁电压，励磁频率一般是400、3000以及5000HZ等等，而变压器的副边则是旋子绕组，它通过电磁耦合得到感应电压。
1.1.2旋转变压器的分类
一般情况下，将旋转变压器分成三大类：
1.当输出电压与转子转角之间为正弦或余弦函数关系正余弦旋转变压器。
2.当输出电压与转子转角是线性函数关系线性旋转变压器。线性旋转变压器又通过转子结构分为隐极式和凸极式两种。
3.当输出电压与转角成比例关系比例式旋转变压器。
1.1.3旋转变压器的工作原理
一般情况下，普通变压器的工作原理和旋转变压器的工作原理是基本相同的，一般的变压器的原边和副边绕组是对立固定住的，这就是两者之间的区别，而且普通变压器的输出电压和输入电压之比是一个常数值，然而旋转变压器的原边和副边绕组是随着旋子的角度变化会引起相对位置的移动，所以它的输出电压的巨细是随着转子角度的位移发生改变的，输出绕组的电压幅度与转子转角就会维系某一种百分比联系，或者成正余弦的函数联系，也有可能在特定的规模内与转角成线性的关系。
交流电源的激磁接定子绕组D1D2，旋子绕组Z1Z2接负载ZL，当旋子转过角时，转子各绕组中产生的感应电压分别为
（11）
其中k为变比，就是一相定、转子绕组的有效匝数比。如果采纳不一样的接线要领或者具有差异的绕组结构，可以收获与拐角成不同因变量联系的出口电压。
1.1.4旋转变压器的结构
旋转变压器的结构类似于两相绕线式的异步电动机，可以分为定子与旋子两个大部分。定子和旋子的铁心由铁镍软磁的合金或者硅钢薄板冲成的槽状心片堆砌成的。定子铁心上开有大小齿，大齿的顶端散布着小齿，而单相励磁绕组和两相出口固定在定子内的大槽上。转子的铁心是由小齿均匀排布堆叠而成。定子绕组是通过安装在壳体上的接线处直接引出的，旋子的绕组则有两种不一样的引出要领，并根据有差别的引出要领将旋转变压器分为有刷式和无刷式两种类别。
1.1.5旋转变压器的应用
旋转变压器在这些年来成长得非常快速，应用广泛。除了传统的讲求可靠性高的军用、航空航天范畴之外，在工业、交通以及民用的领域也得到了很普遍的运用。近些年来，随着工业自动化档次的上升，以及低碳生活的要求的提升，频率高并且节能优异的永磁交流电动机的使用越来越普及。永磁交流电动机的位置传感器本来是光学编码器为主的，但是近年来火速的被旋转变压器所顶替。并且在当下国际都极度看重的电动汽车中应用的也都是旋转变压器。例如，驱动用的电动机和发电机的位置传感、电动助力方位盘电机的位置和速率的传感、燃气阀的角度测取、真空室内传送器位置丈量等等，都是采用旋转变压器。
伺服系统也叫做随动系统，是用来高精度地紧跟着或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统中，控制器须要根据加以的位置信号与系统反馈的事实上的位置信号之差来对系统的参数进行调理。而旋转变压器拥有抗震性能良好、工作牢靠、寿命长、对机器和电气的噪声不敏感，耐腐蚀性、耐高温和易促成高速位置检测等长处，很是适合这种须要速度响应和抗冲需求非常高的调速系统。
1.2单片机介绍
单片机就是把中央处理器CPU、存储器（RAM ROM）、多种I/O口、中断系统、定时器/计数器、系统时钟电路以及系统总线集成到一块半导体硅片上的一个小而完善的微型计算机系统，通常也被称之为微控制器，它的问世是整个计算机发展史上的一个重要的里程碑。随着科技的进步，单片机已经由以前的4位、8位，成长到现在的300M高速率单片机，并且广泛地应用在了智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等多种领域。
目 录
第一章 绪论 1
1.1旋转变压器 1
1.1.1旋转变压器的定义 1
1.1.2旋转变压器的分类 1
1.1.3旋转变压器的工作原理 1
1.1.4旋转变压器的结构 1
1.1.5旋转变压器的应用 2
1.2单片机介绍 2
1.3解码芯片AD2S1210 2
1.4课题研究意义 3
第二章 方案设计 4
2.1整体方案介绍 4
2.1.1旋转变压器部分 5
2.1.2解码芯片AD2S1210 7
2.1.3单片机部分 10
2.2电路设计 11
2.2.1AD2S1210电路与旋转变压器的连接 15
2.2.2AD2S1210和单片机的连接 17
2.2.3单片机和液晶显示屏的连接 17
第三章 软件设计及程序编写 18
3.1AD2S1210芯片读写程序设计 18
3.2液晶显示程序设计 24
第四章 测试结果及分析 28
4.1连接步骤 28
4.2调试过程及结果分析 29
4. *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
3调试总结 29
第五章 结论与展望 31
致谢 32
参考文献 33
第一章 绪论
1.1旋转变压器
1.1.1旋转变压器的定义
具有高分辨率的电磁式传感器其实就是旋转变压器，又叫做同步解析器。它是一种用来测取旋转物体的角位置以及速度的微型交流电动机。定子和转子构成了旋转变压器，变压器的原边是定子绕组，用来接收励磁电压，励磁频率一般是400、3000以及5000HZ等等，而变压器的副边则是旋子绕组，它通过电磁耦合得到感应电压。
1.1.2旋转变压器的分类
一般情况下，将旋转变压器分成三大类：
1.当输出电压与转子转角之间为正弦或余弦函数关系正余弦旋转变压器。
2.当输出电压与转子转角是线性函数关系线性旋转变压器。线性旋转变压器又通过转子结构分为隐极式和凸极式两种。
3.当输出电压与转角成比例关系比例式旋转变压器。
1.1.3旋转变压器的工作原理
一般情况下，普通变压器的工作原理和旋转变压器的工作原理是基本相同的，一般的变压器的原边和副边绕组是对立固定住的，这就是两者之间的区别，而且普通变压器的输出电压和输入电压之比是一个常数值，然而旋转变压器的原边和副边绕组是随着旋子的角度变化会引起相对位置的移动，所以它的输出电压的巨细是随着转子角度的位移发生改变的，输出绕组的电压幅度与转子转角就会维系某一种百分比联系，或者成正余弦的函数联系，也有可能在特定的规模内与转角成线性的关系。
交流电源的激磁接定子绕组D1D2，旋子绕组Z1Z2接负载ZL，当旋子转过角时，转子各绕组中产生的感应电压分别为
（11）
其中k为变比，就是一相定、转子绕组的有效匝数比。如果采纳不一样的接线要领或者具有差异的绕组结构，可以收获与拐角成不同因变量联系的出口电压。
1.1.4旋转变压器的结构
旋转变压器的结构类似于两相绕线式的异步电动机，可以分为定子与旋子两个大部分。定子和旋子的铁心由铁镍软磁的合金或者硅钢薄板冲成的槽状心片堆砌成的。定子铁心上开有大小齿，大齿的顶端散布着小齿，而单相励磁绕组和两相出口固定在定子内的大槽上。转子的铁心是由小齿均匀排布堆叠而成。定子绕组是通过安装在壳体上的接线处直接引出的，旋子的绕组则有两种不一样的引出要领，并根据有差别的引出要领将旋转变压器分为有刷式和无刷式两种类别。
1.1.5旋转变压器的应用
旋转变压器在这些年来成长得非常快速，应用广泛。除了传统的讲求可靠性高的军用、航空航天范畴之外，在工业、交通以及民用的领域也得到了很普遍的运用。近些年来，随着工业自动化档次的上升，以及低碳生活的要求的提升，频率高并且节能优异的永磁交流电动机的使用越来越普及。永磁交流电动机的位置传感器本来是光学编码器为主的，但是近年来火速的被旋转变压器所顶替。并且在当下国际都极度看重的电动汽车中应用的也都是旋转变压器。例如，驱动用的电动机和发电机的位置传感、电动助力方位盘电机的位置和速率的传感、燃气阀的角度测取、真空室内传送器位置丈量等等，都是采用旋转变压器。
伺服系统也叫做随动系统，是用来高精度地紧跟着或复现某个过程的反馈控制系统。伺服系统中，控制器须要根据加以的位置信号与系统反馈的事实上的位置信号之差来对系统的参数进行调理。而旋转变压器拥有抗震性能良好、工作牢靠、寿命长、对机器和电气的噪声不敏感，耐腐蚀性、耐高温和易促成高速位置检测等长处，很是适合这种须要速度响应和抗冲需求非常高的调速系统。
1.2单片机介绍
单片机就是把中央处理器CPU、存储器（RAM ROM）、多种I/O口、中断系统、定时器/计数器、系统时钟电路以及系统总线集成到一块半导体硅片上的一个小而完善的微型计算机系统，通常也被称之为微控制器，它的问世是整个计算机发展史上的一个重要的里程碑。随着科技的进步，单片机已经由以前的4位、8位，成长到现在的300M高速率单片机，并且广泛地应用在了智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等多种领域。
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