CN102832947B - 用于激光打标机的20位振镜数模转换板 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于激光打标机的20位振镜数模转换板，包括依次连接的RJ45接口模块、差分转单端模块、协议转换芯片以及20位数模转换芯片，所述RJ45接口模块用于接收打标控制卡发送的差分数据；所述差分转单端模块用于将RJ45接口模块接收到的差分信号转换成单端信号，所述单端信号是符合串行外围设备接口信号传输协议的信号；所述协议转换芯片用于将所述单端信号转换为适合所述20位数模转换芯片进行数模转换的二进制转换数据，由所述20位数模转换芯片进行数模转换。本发明采用专门设计的协议转换芯片，接收打标控制卡传输的数据并经过转换后发送给20位数模转换芯片，在打标范围为100mm*100mm时，打标精度能够达到0.0000954mm。

Description

用于激光打标机的20位振镜数模转换板
技术领域
本发明涉及电子电路领域，特别是涉及一种用于激光打标机的20位振镜数模转换板。
背景技术
激光打标机是一种机、光、电一体化设备，主要用于在金属、非金属材料表面刻出字符和图形，在许多行业中都有广泛的应用。激光打标机的打标控制卡和振镜驱动器之间需要借助振镜数模（DA）转换板进行数据传输。
由于激光打标机的打标精度受振镜数模转换板的精度限制，在一些需要极高的打标精度的应用场合，例如进行某些特定的防伪打标时，传统的激光打标机的打标精度不能满足要求。
发明内容
基于此，有必要针对传统的激光打标机打标精度不够高的问题，提供一种用于激光打标机的20位高精度振镜数模转换板。
一种用于激光打标机的20位振镜数模转换板，包括依次连接的RJ45接口模块、差分转单端模块、协议转换芯片以及20位数模转换芯片，所述RJ45接口模块用于接收打标控制卡发送的差分数据；所述差分转单端模块用于将RJ45接口模块接收到的差分信号转换成单端信号，所述单端信号是符合串行外围设备接口信号传输协议的信号；所述协议转换芯片用于将所述单端信号转换为适合所述20位数模转换芯片进行数模转换的二进制转换数据，由所述20位数模转换芯片进行数模转换。
在其中一个实施例中，所述差分转单端模块包括差分线路接收器，所述差分线路接收器用于：将通过两个差分时钟信号输入引脚输入的差分时钟信号转换为单端时钟信号，并通过单端时钟信号输出引脚输出；将通过两个差分片选信号输入引脚输入的差分片选信号转换为单端片选信号，并通过单端片选信号输出引脚输出；将通过两个差分载入信号输入引脚输入的差分载入信号转换为单端载入信号，并通过单端载入信号输出引脚输出；将通过两个差分读取数据输入引脚输入的差分数据信号转换为单端数据信号，并通过单端数据信号输出引脚输出。
在其中一个实施例中，所述协议转换芯片通过复杂可编程逻辑器件实现，接收所述单端时钟信号、单端片选信号、单端载入信号及单端数据信号，在接收到所述单端数据信号后插入控制命令，输出数据传输同步信号和转换片选信号，并将接收的所述单端数据信号与所述控制命令拼接在一起，形成所述二进制转换数据传输给所述20位数模转换芯片，所述二进制转换数据传输完成后向所述20位数模转换芯片输出下载信号，所述20位数模转换芯片接收到所述下载信号后更新输出信号。
在其中一个实施例中，所述20位数模转换芯的型号为AD5791。
在其中一个实施例中，还包括发光二极管，所述协议转换芯片还用于在接收到所述单端数据信号后向所述发光二极管发送点亮信号，点亮所述发光二极管。
上述20位振镜数模转换板采用专门设计的协议转换芯片，接收打标控制卡传输的数据并经过转换后发送给20位数模转换芯片，在打标范围为100mm*100mm时，打标精度能够达到0.0000954mm。
附图说明
图1是一实施例中用于激光打标机的20位振镜数模转换板的电路结构示意图；
图2是一实施例中RJ45接口模块的电路原理图；
图3是一实施例中差分转单端模块的电路原理图；
图4是一实施例中协议转换芯片的电路原理图；
图5是一实施例中协议转换芯片进行逻辑处理的流程图；
图6是一实施例中20位数模转换芯片的电路原理图；
图7是一实施例中电源模块的电路原理图。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
图1是一实施例中用于激光打标机的20位振镜数模转换板的电路结构示意图，包括依次连接的RJ45接口模块110、差分转单端模块120、协议转换芯片130以及20位数模转换芯片140。其中RJ45接口模块110连接激光打标机中的打标控制卡，20位数模转换芯片140的输出端连接振镜驱动器。
RJ45接口模块110用于接收打标控制卡发送的差分数据。差分转单端模块120用于将RJ45接口模块110接收到的差分信号转换成单端信号，该单端信号是符合串行外围设备接口（SerialPeripheralinterface,SPI）信号传输协议的单端信号。协议转换芯片130用于将该单端信号转换为适合20位数模转换芯片140进行数模（DA）转换的二进制转换数据，由20位数模转换芯片140进行数模转换后输出给振镜驱动器。
图2是一实施例中RJ45接口模块110的电路原理图，由图中可知其从打标控制卡接收的数据中至少包括4组差分数据（CLK，DATA，CS，LOAD）。在其中一个实施例中，RJ45接口模块110采用标准网线接口，数据传输可靠、使用方便、泛用性强。
图3是一实施例中差分转单端模块120的电路原理图，在该实施例中，差分转单端模块120包括差分线路接收器U4。差分线路接收器U4用于将前述的4组差分数据分别转换为单端信号，即：
将通过两个差分时钟信号输入引脚输入的差分时钟信号（DIN_CLK+,DIN_CLK-）转换为单端时钟信号（DIN_CLK），并通过单端时钟信号输出引脚输出。
将通过两个差分片选信号输入引脚输入的差分片选信号（DIN_CS+,DIN_CS-）转换为单端片选信号（DIN_CS），并通过单端片选信号输出引脚输出。
将通过两个差分载入信号输入引脚输入的差分载入信号（DIN_LOAD+,DIN_LOAD-）转换为单端载入信号（DIN_LOAD），并通过单端载入信号输出引脚输出。
将通过两个差分读取数据输入引脚输入的差分数据信号（DIN_DATA+,DIN_DATA-）转换为单端数据信号（DIN_DATA），并通过单端数据信号输出引脚输出。
注意RJ45接口模块110与差分转单端模块120之间的差分信号线应等长，以减小信号噪声。
在该实施例中，差分线路接收器U4的型号为AM26LV32E，在其它实施例中也可以采用能实现相同功能的其它型号的差分线路接收器。
图4是一实施例中协议转换芯片130的电路原理图。在本实施例中，协议转换芯片130通过复杂可编程逻辑器件（ComplexProgrammableLogicDevice,CPLD）实现，其逻辑功能通过硬件描述语言（例如VerilogHDL）编写。协议转换芯片130接收DIN_CLK、DIN_CS、DIN_LOAD及DIN_DATA，在接收到DIN_DATA后添加控制命令，输出数据传输同步信号SCLK和转换片选信号SYNC，并将接收的DIN_DATA与所述控制命令拼接在一起，形成二进制转换数据SDIN，传输给20位数模转换芯片140。二进制转换数据SDIN传输完成后向20位数模转换芯片140输出下载信号LDAC，20位数模转换芯片140接收到下载信号LDAC后更新输出信号Vout。其中DIN_CLK与数据传输同步信号SCLK相对应，DIN_CS与转换片选信号SYNC相对应，DIN_LOAD与下载信号LDAC相对应，DIN_DATA与二进制转换数据SDIN相对应。
图5是一实施例中协议转换芯片130进行逻辑处理的流程图，图6是一实施例中20位数模转换芯片140的电路原理图。如图6所示，该实施例中20位数模转换芯片140采用AD5791。以下对协议转换芯片130配合图6所示的电路进行工作时的逻辑处理流程进行说明。协议转换芯片130首先进行初始化，然后执行下列步骤：
S210，判断是否接收到单端数据信号（DIN_DATA）。
协议转换芯片130直到接收到单端数据信号后才进入步骤S220。
S220，插入控制命令。
控制命令由协议转换芯片130内部产生，并和单端数据信号拼接在一起后形成二进制转换数据SDIN。
S230，发送SCLK信号。
在该实施例中，协议转换芯片130是在SCLK信号的上升沿传输一位SDIN数据。
S240，发送SYNC信号。
在该实施例中，协议转换芯片130传输SDIN数据时SYNC应为低电平，因此此处“发送SYNC信号”即是指将SYNC信号拉低。
S250，开始传输SDIN数据。
在SYNC信号的下降沿开始传输SDIN数据，并在24个SCLK信号周期后拉高SYNC信号，代表SDIN数据传输完成。
S260，发送LDAC信号。
在本实施例中，通过拉低LDAC信号，使AD5791更新输出信号Vout。
由于步骤S220、S230、S240基本上是同时进行的，因此其先后顺序并不一定要完全依照图5。
其中SCLK信号的设计要满足打标控制卡对于振镜的控制要求。步骤S250中数据传输完成后，LDAC信号的持续时间要满足20位数模转换芯片140的要求。
在一个实施例中，用于激光打标机的20位振镜数模转换板还包括电源模块，用于将输入电源转换为适合的电压，为激光打标机的20位振镜数模转换板中的上述各模块提供需要的电源电压。图7是一实施例中电源模块的电路原理图，电源模块采用三段可调正稳压器LM317以获得精确、稳定的基准电压。LM317的输入端接电源输入，在本实施例中为15V的直流电源；输出端与调节端（ADJ）之间接有电阻R18，且电阻R18与调节端的公共端与电阻R26、电阻R27并联后接地。注意选择合适的电阻阻值使得LM317的输出电压Vout取得+8V。LM317的输出端还接有滤波电容C14和滤波电容C15，以消除噪声。
上述20位振镜数模转换板采用专门设计的协议转换芯片，接收打标控制卡传输的数据并经过转换后发送给20位DA转换芯片，在打标范围为100mm*100mm时，打标精度能够达到0.0000954mm。
可以通过大面积覆铜及将发热量大的器件分散放置等方法，获得更好的散热效果。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种用于激光打标机的20位振镜数模转换板，其特征在于，包括依次连接的RJ45接口模块、差分转单端模块、协议转换芯片以及20位数模转换芯片，所述RJ45接口模块用于接收打标控制卡发送的差分数据；所述差分转单端模块用于将RJ45接口模块接收到的差分信号转换成单端信号，所述单端信号是符合串行外围设备接口信号传输协议的信号；所述协议转换芯片用于将所述单端信号转换为适合所述20位数模转换芯片进行数模转换的二进制转换数据，由所述20位数模转换芯片进行数模转换；
所述差分转单端模块包括差分线路接收器，所述差分线路接收器用于：将通过两个差分时钟信号输入引脚输入的差分时钟信号转换为单端时钟信号，并通过单端时钟信号输出引脚输出；将通过两个差分片选信号输入引脚输入的差分片选信号转换为单端片选信号，并通过单端片选信号输出引脚输出；将通过两个差分载入信号输入引脚输入的差分载入信号转换为单端载入信号，并通过单端载入信号输出引脚输出；将通过两个差分读取数据输入引脚输入的差分数据信号转换为单端数据信号，并通过单端数据信号输出引脚输出；
所述协议转换芯片通过复杂可编程逻辑器件实现，接收所述单端时钟信号、单端片选信号、单端载入信号及单端数据信号，在接收到所述单端数据信号后插入控制命令，输出数据传输同步信号和转换片选信号，并将接收的所述单端数据信号与所述控制命令拼接在一起，形成所述二进制转换数据传输给所述20位数模转换芯片，所述二进制转换数据传输完成后向所述20位数模转换芯片输出下载信号，所述20位数模转换芯片接收到所述下载信号后更新20位数模转换芯片的输出信号。
2.根据权利要求1所述的20位振镜数模转换板，其特征在于，所述20位数模转换芯片的型号为AD5791。
3.根据权利要求2所述的20位振镜数模转换板，其特征在于，还包括发光二极管，所述协议转换芯片还用于在接收到所述单端数据信号后向所述发光二极管发送点亮信号，点亮所述发光二极管。
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