一種正交光電編碼器的四倍頻和辨向系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型設(shè)及基于正交光電編碼器的測速技術(shù)，尤其設(shè)及一種正交光電編碼器 的四倍頻和辨向系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 光電編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換的方式將運動機構(gòu)（如電動機）的輸出軸的機 械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器，一般用于檢測電動機等運動機構(gòu)的速度和位 置。通常光電編碼器與電動機等運動機構(gòu)同軸安裝，隨電機軸一起旋轉(zhuǎn)，產(chǎn)生與轉(zhuǎn)速成正比 的A、B兩路相位相隔90°電脈沖角，頻率相同的正交編碼脈沖，稱作"正交光電編碼器"。A、 B脈沖的頻率反映了速度，兩者之間的超前/滯后關(guān)系反映了方向。為了提高反饋檢測精度 和辨別方向，實際應(yīng)用，通常需要對A、B脈沖進行四倍頻和辨向處理。
[0003] 傳統(tǒng)正交脈沖的四倍頻處理有如下兩種方法：
[0004] 1、將A、B脈沖經(jīng)由一個RC充放電電路，改變它們的邊沿跳變時間，使其跳變沿產(chǎn) 生延時，得到A'、B'脈沖，然后將A、B和A'、B'經(jīng)過邏輯處理電路，得到四倍頻脈沖和 方向信號。
[0005] 2、采用分立式數(shù)字邏輯器件，用D觸發(fā)器獲得A、B脈沖的延時信號A'、B'，再經(jīng) 過邏輯處理和綜合，得到四倍頻脈沖和方向信號。
[0006] 第一種方法，由RC充放電電路控制A、B脈沖的邊沿延時。一方面，由于RC電路 的延時特性對輸入信號頻率敏感，而實際應(yīng)用中A、B脈沖的頻率變化范圍較大，必然導(dǎo)致 RC電路延時特性不一致，另一方面，RC電路的電阻和電容參數(shù)，均易受環(huán)境因素影響，也將 影響延時特性。上述兩種原因，都將引起倍頻W后的脈沖寬度不穩(wěn)定。第二種方法，采用D 觸發(fā)器，可W得到固定延時的信號A'、B'，但該延時時間仍然不能反映A、B脈沖的頻率變 化，導(dǎo)致經(jīng)過后續(xù)倍頻邏輯電路處理后得到的倍頻信號的脈沖寬度仍然無法穩(wěn)定。采用分 立式邏輯器件，將增大電路板面積，升級維護不方便。
[0007] 復(fù)雜可編程邏輯器件（ComplexProgramm油leLogicDevice,CPLD)是一種可在 線編程的邏輯器件，具有容量大，使用靈活的特點，便于升級和維護設(shè)計，能夠?qū)⒎至⑹竭?輯器件實現(xiàn)的功能集中在一個器件上實現(xiàn)，有利于減小電路板面積，增強抗干擾性。本實用 新型提供一種基于CPLD的正交光電編碼器四倍頻和辨向系統(tǒng)。 【實用新型內(nèi)容】
[000引本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種能避免信號頻率變化而不穩(wěn)定的現(xiàn) 象，提高抗干擾性能，提高了可改進性和可維護性，減小了電路板面積的正交光電編碼器的 四倍頻和辨向系統(tǒng)。
[0009] 本實用新型解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下；一種正交光電編碼器的四倍頻和 辨向系統(tǒng)，包括復(fù)雜可編程邏輯器件和微控制器，所述復(fù)雜可編程邏輯器件與所述復(fù)雜可 編程邏輯器件通過線路連接；
[0010] 還設(shè)置有參考時鐘，所述參考時鐘與所述可編程邏輯器件通過線路連接；
[0011] 所述復(fù)雜可編程邏輯器件包括兩個寄存器，兩個所述寄存器分別與所述參考時鐘 通過線路連接。
[0012] 進一步，所述復(fù)雜可編程邏輯器件還包括雙向計數(shù)器，所述雙向計數(shù)器與所述參 考時鐘通過線路連接。
[0013] 進一步，所述雙向計數(shù)器為16位雙向計數(shù)器。
[0014] 進一步，所述復(fù)雜可編程邏輯器件還包括雙向=態(tài)數(shù)據(jù)收發(fā)器，所述雙向=態(tài)數(shù) 據(jù)收發(fā)器通過線路與所述微控制器連接。
[0015] 進一步，所述線路包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和讀/寫控制信號總線，所述數(shù)據(jù)總 線、地址總線和讀/寫控制信號總線的兩端分別與所述復(fù)雜可編程邏輯器件和微控制器連 接。
[0016] 本實用新型的有益效果是；克服了傳統(tǒng)正交光電編碼器四倍頻和辨向方法的弊 端，利用A、B信號的狀態(tài)變化實現(xiàn)四倍頻和辨向，避免了四倍頻后脈沖寬度因A、B信號頻率 變化而不穩(wěn)定的現(xiàn)象，同時，基于狀態(tài)轉(zhuǎn)換的判斷可W提高抗干擾性能；基于復(fù)雜可編程邏 輯器件的實現(xiàn)，提高了設(shè)計的可改進性和可維護性，減小了電路板面積。
【附圖說明】
[0017] 圖1為本實用新型一種正交光電編碼器的四倍頻和辨向系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[001引圖2為本實用新型原理的示意圖一；
[0019] 圖3為本實用新型原理的示意圖二；
[0020] 圖4為正交光電編碼器的信號辨向狀態(tài)圖；
[0021] 圖5為本實用新型實施例的S分頻時序仿真結(jié)果截圖。
[0022] 附圖中，各標號所代表的部件列表如下：
[0023] 1、復(fù)雜可編程邏輯器件，2、微控制器，3、線路，4、參考時鐘，5、寄存器，6、雙向計數(shù) 器，7、雙向S態(tài)數(shù)據(jù)收發(fā)器。
【具體實施方式】
[0024]W下結(jié)合附圖對本實用新型的原理和特征進行描述，所舉實例只用于解釋本實用 新型，并非用于限定本實用新型的范圍。
[002引 實施例1;
[0026] 如圖1所示，一種正交光電編碼器的四倍頻和辨向系統(tǒng)，包括復(fù)雜可編程邏輯器 件1和微控制器2,所述復(fù)雜可編程邏輯器件1與所述復(fù)雜可編程邏輯器件2通過線路3連 接；
[0027] 所述復(fù)雜可編程邏輯器件1同步采樣A信號和B信號，分別保存A信號和B信號 的當(dāng)前狀態(tài)和上一個時鐘周期的狀態(tài)，記錄A信號和B信號狀態(tài)變化的次數(shù)，得計數(shù)信號； [002引所述微控制器2讀取復(fù)雜可編程邏輯器件的計數(shù)信號及A信號和B信號的方向信 號，并進行數(shù)據(jù)處理得A信號和B信號的四倍頻的位置信息和辨向信息。
[0029] 還設(shè)置有參考時鐘4,所述參考時鐘4與所述可編程邏輯器件1通過線路連接，所 述參考時鐘同步采樣A信號和B信號。
[0030] 所述復(fù)雜可編程邏輯器件1包括兩個寄存器5,兩個所述寄存器5分別與所述參考 時鐘4通過線路連接，兩個所述寄存器分別保存A信號和B信號的當(dāng)前狀態(tài)和上一個時鐘 周期的狀態(tài)。
[0031] 所述復(fù)雜可編程邏輯器件1還包括雙向計數(shù)器6,所述雙向計數(shù)器6與所述參考時 鐘4通過線路連接，所述雙向計數(shù)器記錄A信號和B信號狀態(tài)變化的次數(shù)。
[0032] 所述雙向計數(shù)器6為16位雙向計數(shù)器
[0033] 所述復(fù)雜可編程邏輯器件1還包括雙向=態(tài)數(shù)據(jù)收發(fā)器7,所述雙向=態(tài)數(shù)據(jù)收 發(fā)器通過線路與所述微控制器2連接。
[0034] 所述線路3包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和讀/寫控制信號總線，所述數(shù)據(jù)總線、地址 總線和讀/寫控制信號總線的兩端分別與所述復(fù)雜可編程邏輯器件1和微控制器2連接。 [00巧]所述復(fù)雜可編程邏輯器件1通過Verilog皿L建立邏輯模塊。
[0036] 實施例2 ;
[0037]如圖2至圖4所示，正交編碼器正轉(zhuǎn)時，A信號超前B信號90。，正交編碼器 正轉(zhuǎn)時，B信號超前A信號90。；當(dāng)正交編碼器正轉(zhuǎn)，如圖2所示，AB的狀態(tài)變化為
【主權(quán)項】
1. 一種正交光電編碼器的四倍頻和辨向系統(tǒng)，其特征在于：包括復(fù)雜可編程邏輯器件 (1)和微控制器（2)，所述復(fù)雜可編程邏輯器件（1)與所述復(fù)雜可編程邏輯器件（2)通過線 路⑶連接； 還設(shè)置有參考時鐘（4)，所述參考時鐘（4)與所述可編程邏輯器件（1)通過線路連接； 所述復(fù)雜可編程邏輯器件（1)包括兩個寄存器（5)，兩個所述寄存器（5)分別與所述參 考時鐘（4)通過線路連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種正交光電編碼器的四倍頻和辨向系統(tǒng)，其特征在于：所述 復(fù)雜可編程邏輯器件（1)還包括雙向計數(shù)器（6)，所述雙向計數(shù)器（6)與所述參考時鐘（4) 通過線路連接。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述一種正交光電編碼器的四倍頻和辨向系統(tǒng)，其特征在于：所述 雙向計數(shù)器（6)為16位雙向計數(shù)器。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述一種正交光電編碼器的四倍頻和辨向系統(tǒng)，其特征在于：所述 復(fù)雜可編程邏輯器件（1)還包括雙向三態(tài)數(shù)據(jù)收發(fā)器（7)，所述雙向三態(tài)數(shù)據(jù)收發(fā)器（7)通 過線路與所述微控制器（2)連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項所述一種正交光電編碼器的四倍頻和辨向系統(tǒng)，其特征 在于：所述線路（3)包括數(shù)據(jù)總線、地址總線和讀/寫控制信號總線，所述數(shù)據(jù)總線、地址 總線和讀/寫控制信號總線的兩端分別與所述復(fù)雜可編程邏輯器件（1)和微控制器（2)連 接。
【專利摘要】本實用新型涉及一種正交光電編碼器的四倍頻和辨向系統(tǒng)，包括復(fù)雜可編程邏輯器件和微控制器，所述復(fù)雜可編程邏輯器件與所述復(fù)雜可編程邏輯器件通過線路連接；還設(shè)置有參考時鐘，所述參考時鐘與所述可編程邏輯器件通過線路連接；所述復(fù)雜可編程邏輯器件包括兩個寄存器，兩個所述寄存器分別與所述參考時鐘通過線路連接。相對現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型能避免信號頻率變化而不穩(wěn)定的現(xiàn)象，提高抗干擾性能，提高了可改進性和可維護性，減小了電路板面積。
【IPC分類】G05B19-05
【公開號】CN204595555
【申請?zhí)枴緾N201520282165
【發(fā)明人】姜向龍, 劉軍鋒, 夏永強, 陳志勇
【申請人】合康變頻科技（武漢）有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年5月4日