本發(fā)明涉及編碼器信號(hào)轉(zhuǎn)換領(lǐng)域，具體涉及一種絕對(duì)編碼器信號(hào)轉(zhuǎn)換為增量編碼器信號(hào)的方法。

背景技術(shù)：

編碼器是一種重要的工業(yè)輔助裝置，廣泛用于工業(yè)系統(tǒng)中，常用來(lái)進(jìn)行位置檢測(cè)、速度控制等，根據(jù)其刻度方法和信號(hào)輸出形式可分為增量式和絕對(duì)式兩種。增量編碼器是用脈沖的個(gè)數(shù)來(lái)表示位移的大小，其計(jì)數(shù)起點(diǎn)任意，可實(shí)現(xiàn)多圈無(wú)限累加測(cè)量，具有安裝簡(jiǎn)單、價(jià)格便宜以及后續(xù)數(shù)據(jù)處理工作量小等優(yōu)點(diǎn)，但它開(kāi)機(jī)要先找參考位，無(wú)法輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的絕對(duì)位置信息。絕對(duì)編碼器直接輸出數(shù)字量信號(hào)，它的每個(gè)位置唯一且由機(jī)械位置決定，在轉(zhuǎn)軸的任意位置都可以讀出角度坐標(biāo)的絕對(duì)值，其無(wú)需記憶、無(wú)需找參考點(diǎn)、無(wú)需計(jì)數(shù)，精度高，電源切除后位置信息不會(huì)丟失。同時(shí)，為了提高位置同步和數(shù)據(jù)采集的準(zhǔn)確性，絕對(duì)編碼器在數(shù)據(jù)采集的編碼中采用格雷碼，在使用絕對(duì)編碼器信號(hào)的時(shí)需對(duì)其信號(hào)進(jìn)行轉(zhuǎn)換。

由于絕對(duì)編碼器在定位方面明顯地優(yōu)于增量式編碼器，廣泛應(yīng)用于對(duì)精度要求比較高的工控系統(tǒng)中。在一些控制場(chǎng)合，只需通過(guò)采集增量編碼信號(hào)這種簡(jiǎn)單方法就可獲取機(jī)械轉(zhuǎn)軸的位移變化量，從而實(shí)現(xiàn)位置檢測(cè)和設(shè)備控制。如果在已裝有絕對(duì)編碼器的系統(tǒng)中二次安裝增量編碼器，或者重新搭建模擬現(xiàn)場(chǎng)的機(jī)械傳動(dòng)裝置來(lái)獲得增量編碼信號(hào)，不但要求要有合適的安裝位置和空間，而且也會(huì)增加整體布線數(shù)量，隨之也會(huì)降低系統(tǒng)的可靠性，增加安裝和改造成本。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述不足，提出了在工業(yè)控制中不需要重復(fù)安裝編碼器實(shí)現(xiàn)將絕對(duì)編碼器信號(hào)轉(zhuǎn)換為增量編碼器信號(hào)，降低工業(yè)控制系統(tǒng)信號(hào)處理的復(fù)雜度，提高控制系統(tǒng)的靈活性的一種絕對(duì)編碼器信號(hào)轉(zhuǎn)換為增量編碼器信號(hào)的方法。

本發(fā)明具體采用如下技術(shù)方案：

一種絕對(duì)編碼器信號(hào)轉(zhuǎn)換為增量編碼器信號(hào)的方法，

將絕對(duì)編碼器輸出格雷碼的最低位信號(hào)線和最高位信號(hào)線分別與單片機(jī)的IO口相連，單片機(jī)接收絕對(duì)編碼器發(fā)送過(guò)來(lái)的最低位和最高位格雷碼數(shù)據(jù)，根據(jù)接收到的絕對(duì)編碼器信號(hào)電平變化情況，模擬輸出增量編碼器的相應(yīng)信號(hào)；

單片機(jī)接收完八組絕對(duì)編碼器格雷碼數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)單片機(jī)完成控制輸出一個(gè)完整的編碼脈沖信號(hào)；

其中絕對(duì)編碼器的數(shù)據(jù)傳輸周期為t，位數(shù)為n，步長(zhǎng)為2ⁿ，轉(zhuǎn)換后的增量編碼A相信號(hào)和B相信號(hào)周期都為T(mén)＝8t，步長(zhǎng)為2^n-3，即轉(zhuǎn)換后的增量編碼信號(hào)的步長(zhǎng)是絕對(duì)編碼器步長(zhǎng)的1/8，測(cè)角分辨率也是是絕對(duì)編碼器的1/8，根據(jù)單片機(jī)接收到的絕對(duì)編碼器最低位格雷碼信號(hào)脈沖是上升沿還是下降沿，來(lái)模擬輸出增量編碼的A相信號(hào)和B相信號(hào)，然后再根據(jù)絕對(duì)編碼器最高位格雷碼信號(hào)脈沖信號(hào)的下降沿，輸出增量編碼的Z相信號(hào)。

優(yōu)選地，所述絕對(duì)編碼器最低位第一個(gè)上升沿到第二個(gè)上升沿之間的時(shí)間為增量編碼A相信號(hào)的高電平時(shí)間，絕對(duì)編碼器最低位第二個(gè)上升沿到第三個(gè)上升沿之間的時(shí)間為增量編碼B相信號(hào)的低電平時(shí)間。

優(yōu)選地，所述增量編碼A相信號(hào)和B相信號(hào)是兩組信號(hào)波形相同，并且僅存在1/4周期相位差的脈沖信號(hào)，增益編碼Z相信號(hào)為復(fù)位信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)判斷出絕對(duì)編碼信號(hào)完成旋轉(zhuǎn)一周或者回到零點(diǎn)則控制輸出編碼增益Z相信號(hào)，編碼增益Z相信號(hào)表示零相位。

優(yōu)選地，所述增益編碼A相信號(hào)、B相信號(hào)和Z相信號(hào)初始電平均為低電平，然后讀取絕對(duì)編碼器輸送的最低位信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到最低位信號(hào)的上升沿時(shí)，對(duì)增益編碼A相信號(hào)進(jìn)行取反，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到最低位信號(hào)的下降沿時(shí)，對(duì)增益編碼B相信號(hào)取反，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到最高位信號(hào)的下降沿時(shí)，對(duì)增益編碼Z相信號(hào)進(jìn)行取反。

本發(fā)明具有的有益效果是：在各種需要將絕對(duì)編碼器信號(hào)轉(zhuǎn)化為增量編碼器信號(hào)并且對(duì)精度要求不高的工業(yè)控制場(chǎng)合中，本發(fā)明提供的方法不需要重復(fù)安裝編碼器就可以將絕對(duì)編碼器信號(hào)轉(zhuǎn)化為增量編碼器信號(hào)，降低系統(tǒng)信號(hào)處理和接線的復(fù)雜度，而且還提高了控制系統(tǒng)的靈活性和安裝調(diào)試效率，具有廣泛的應(yīng)用空間。

附圖說(shuō)明

圖1為并行絕對(duì)編碼器輸出格雷碼示意圖；

圖2為增益編碼A相、B相信號(hào)產(chǎn)生原理圖；

圖3為增量信號(hào)輸出相位示意圖；

圖4為單片機(jī)輸出控制信號(hào)程序流程圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式做進(jìn)一步說(shuō)明：

如圖1所示，C0、C1、C2……Cn-1分別為絕對(duì)編碼器完整輸出格雷碼數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的最低位、第“1”位、第“2”位……到最高位。絕對(duì)編碼器旋轉(zhuǎn)一周，每個(gè)低位高低電平變化總數(shù)是其相鄰高位高低電平變化總數(shù)的2倍，方波上部0-(2ⁿ-1)數(shù)字為其各組n位格雷碼對(duì)應(yīng)的十進(jìn)制數(shù)。每個(gè)t時(shí)間輸出一組數(shù)據(jù)，n位絕對(duì)編碼器步長(zhǎng)為2ⁿ，其旋轉(zhuǎn)一圈則輸出2ⁿ組數(shù)據(jù)，其測(cè)角分辨率為360/2ⁿ，最高位Cn-1每來(lái)一次脈沖下降沿，則表明絕對(duì)編碼器完成旋轉(zhuǎn)一周，或者回到其零點(diǎn)，其可作為增量編碼Z信號(hào)。

一種絕對(duì)編碼器信號(hào)轉(zhuǎn)換為增量編碼器信號(hào)的方法，

將絕對(duì)編碼器輸出格雷碼的最低位信號(hào)線和最高位信號(hào)線分別與單片機(jī)的IO口相連，單片機(jī)接收絕對(duì)編碼器發(fā)送過(guò)來(lái)的最低位和最高位格雷碼數(shù)據(jù)，根據(jù)接收到的絕對(duì)編碼器信號(hào)電平變化情況，模擬輸出增量編碼器的相應(yīng)信號(hào)；

單片機(jī)接收完八組絕對(duì)編碼器格雷碼數(shù)據(jù)，對(duì)應(yīng)單片機(jī)完成控制輸出一個(gè)完整的編碼脈沖信號(hào)；

其中絕對(duì)編碼器的數(shù)據(jù)傳輸周期為t，位數(shù)為n，步長(zhǎng)為2ⁿ，轉(zhuǎn)換后的增量編碼A相信號(hào)和B相信號(hào)周期都為T(mén)＝8t，步長(zhǎng)為2^n-3，即轉(zhuǎn)換后的增量編碼信號(hào)的步長(zhǎng)是絕對(duì)編碼器步長(zhǎng)的1/8，測(cè)角分辨率也是是絕對(duì)編碼器的1/8，根據(jù)單片機(jī)接收到的絕對(duì)編碼器最低位格雷碼信號(hào)脈沖是上升沿還是下降沿，來(lái)模擬輸出增量編碼的A相信號(hào)和B相信號(hào)，然后再根據(jù)絕對(duì)編碼器最高位格雷碼信號(hào)脈沖信號(hào)的下降沿，輸出增量編碼的Z相信號(hào)。

絕對(duì)編碼器最低位第一個(gè)上升沿到第二個(gè)上升沿之間的時(shí)間為增量編碼A相信號(hào)的高電平時(shí)間，絕對(duì)編碼器最低位第二個(gè)上升沿到第三個(gè)上升沿之間的時(shí)間為增量編碼B相信號(hào)的低電平時(shí)間。

增量編碼A相信號(hào)和B相信號(hào)是兩組信號(hào)波形相同，并且僅存在1/4周期相位差的脈沖信號(hào)，增益編碼Z相信號(hào)為復(fù)位信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)判斷出絕對(duì)編碼信號(hào)完成旋轉(zhuǎn)一周或者回到零點(diǎn)則控制輸出編碼增益Z相信號(hào)，編碼增益Z相信號(hào)表示零相位。

增益編碼A相信號(hào)、B相信號(hào)和Z相信號(hào)初始電平均為低電平，然后讀取絕對(duì)編碼器輸送的最低位信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到最低位信號(hào)的上升沿時(shí)，對(duì)增益編碼A相信號(hào)進(jìn)行取反，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到最低位信號(hào)的下降沿時(shí)，對(duì)增益編碼B相信號(hào)取反，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到最高位信號(hào)的下降沿時(shí)，對(duì)增益編碼Z相信號(hào)進(jìn)行取反。

如圖2所示，增益編碼A相信號(hào)、增益編碼B相信號(hào)是單片機(jī)通過(guò)接收到絕對(duì)編碼最低位(C0)格雷碼數(shù)據(jù)后，模擬輸出得到的。在模擬增益編碼A相、B相信號(hào)輸出時(shí)，把絕對(duì)編碼器最低位第一個(gè)上升沿到第二個(gè)上升沿之間的時(shí)間作為增量編碼A相信號(hào)的高電平時(shí)間，把絕對(duì)編碼器最低位第二個(gè)上升沿到第三個(gè)上升沿之間的時(shí)間作為增量編碼B相信號(hào)的低電平時(shí)間，一個(gè)完整的脈沖周期為T(mén)＝8t。從絕對(duì)編碼器最低位第一個(gè)下降沿到第二個(gè)下降沿之間的時(shí)間作為增量編碼A相信號(hào)的高電平時(shí)間，從絕對(duì)編碼器最低位第二個(gè)下降沿到第三個(gè)下降沿之間的時(shí)間作為增量編碼B相信號(hào)的低電平時(shí)間，一個(gè)完整的脈沖周期也為T(mén)＝8t，并且獲得的增益編碼A相信號(hào)與增益編碼B相信號(hào)相差1/4周期。轉(zhuǎn)換后的增量信號(hào)的步長(zhǎng)只有原來(lái)的絕對(duì)編碼器步長(zhǎng)的1/8，測(cè)角分辨率為360/2ⁿ。

如圖3所示，增益編碼A相信號(hào)、增益編碼B相信號(hào)和增益編碼Z相信號(hào)是就是通過(guò)接收到絕對(duì)編碼其最低位和最高位格雷碼數(shù)據(jù)后,經(jīng)過(guò)單片機(jī)計(jì)算處理模擬輸出得到的。增益編碼A相信號(hào)和增益編碼B相信號(hào)是兩組信號(hào)波形相同，并且僅存在1/4周期相位差的脈沖信號(hào)，增益編碼Z相信號(hào)為復(fù)位信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)判斷出絕對(duì)編碼器完成旋轉(zhuǎn)一周或者回到零點(diǎn)則控制輸出增益編碼Z相信號(hào)，其表示零相位，用于調(diào)零、對(duì)位。

如圖4所示，單片機(jī)先進(jìn)行初始化，并且增益編碼A、B、Z三相信號(hào)初始電平均為低電平，然后讀取絕對(duì)編碼器送過(guò)來(lái)的最低位信號(hào)，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到最低位信號(hào)的上升沿時(shí)，對(duì)增益編碼A相信號(hào)進(jìn)行取反，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到最低位信號(hào)的下降沿時(shí)，對(duì)增益編碼B相信號(hào)進(jìn)行取反，當(dāng)單片機(jī)檢測(cè)到最高位信號(hào)的下降沿時(shí)，對(duì)增益編碼Z相信號(hào)進(jìn)行取反，然后對(duì)增益編碼A相、B相、Z相三相信號(hào)進(jìn)行清零并循環(huán)重復(fù)上面步驟。

當(dāng)然，上述說(shuō)明并非是對(duì)本發(fā)明的限制，本發(fā)明也并不僅限于上述舉例，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)所做出的變化、改型、添加或替換，也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。