CN102957426B - 一种可程控旋转编码器的自适应电路 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可程控旋转编码器的自适应电路，包括两路毛刺消除电路、程控毛刺时钟电路、相位检测电路、中断发生电路、脉冲计数电路、闸门信号发生电路、程控计数器、自动复位电路和接口逻辑电路；所述的程控毛刺时钟电路分别与两路毛刺消除电路、接口逻辑电路连接，其中一路毛刺消除电路与相位检测电路连接，另一路毛刺消除电路分别与相位检测电路、中断发生电路、闸门信号发生电路、脉冲计数电路连接，所述的接口逻辑电路分别与相位检测电路、中断发生电路、脉冲计数电路、程控计数器连接，所述的闸门信号发生电路、程控计数器、自动复位电路、闸门信号发生电路依次连接形成闭环。与现有技术相比，本发明具有适用范围广、输出接口统一等优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种可程控旋转编码器，尤其是涉及一种可程控旋转编码器的自适应电路。
背景技术
旋转编码器广泛应用于仪器仪表、工业控制、医疗器械等需要连续、精密调控的应用场合。旋转编码器输出两路相差90度的脉冲信号，根据两路信号的相位超前、滞后判定旋转方向，同时根据脉冲输出个数决定旋转量的大小。由于分辨率和应用环境的不同，旋转编码器在构成原理上又分为光电式、电阻式、开关式等，这种多样性造成旋转编码器的应用电路各不相同，在实际使用中产生如下一些问题：
1)外围电路采用分离元件构成，由于器件的离散性造成电路稳定性下降，可靠性差。
2)电路形式不统一，替换不同类型的旋转编码器需要修改外围应用电路，使用起来很不方便。
3)应用电路的记录响应时间是固定的，无法修改，电路的通用性和适用性差。
4)外围应用电路复杂，输出接口不统一，电路的可移植性较差，不便于小型化和集成化处理。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种适用范围广、输出接口统一、可移植性好的可程控旋转编码器的自适应电路。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种可程控旋转编码器的自适应电路，其特征在于，包括两路毛刺消除电路、程控毛刺时钟电路、相位检测电路、中断发生电路、脉冲计数电路、闸门信号发生电路、程控计数器、自动复位电路和接口逻辑电路；所述的程控毛刺时钟电路分别与两路毛刺消除电路、接口逻辑电路连接，其中一路毛刺消除电路与相位检测电路连接，另一路毛刺消除电路分别与相位检测电路、中断发生电路、闸门信号发生电路、脉冲计数电路连接，所述的接口逻辑电路分别与相位检测电路、中断发生电路、脉冲计数电路、程控计数器连接，所述的闸门信号发生电路、程控计数器、自动复位电路、闸门信号发生电路依次连接形成闭环，所述的闸门信号发生电路与脉冲计数器连接。
所述的两路毛刺消除电路分别接收差分相位信号RPG+和RPG-，用于消除毛刺信号。
所述的程控毛刺时钟电路产生不同的毛刺消除时钟以适应不同的旋转编码器。
所述的相位检测电路用于检测旋转编码器的旋转方向。
所述的中断发生电路产生中断请求信号，用于外部CPU处理。
所述的脉冲计数电路对旋转编码器的输出脉冲进行计数，数据记录长度共11位，合计最大计数2047个脉冲，计数结果输入到接口逻辑电路。
所述的闸门信号发生电路用于产生记录旋转脉冲的个数所需的闸门信号，闸门信号起始时间由旋转编码器输出的第一个脉冲激励，结束时间则由程控计数器产生。
所述的自动复位电路对闸门的各种电路进行复位，复位信号自动产生，用于下一个计数周期的开始。
所述的接口逻辑电路用于对外部信号的通信和内部逻辑的控制。
与现有技术相比，本发明具有以下优点：
1)整个电路全部采用数字电路实现，无外围分离元件，适合FPGA或EPLD实现，或者通过专用芯片实现与旋转编码器的集成，利于一体化、小型化旋转编码器的设计生产和应用；
2)毛刺消除时钟周期可程序控制，适合所有旋转编码器的应用；
3)脉冲计数的闸门时间也是可程控的，增加了电路的适用性，更换旋转编码器只需要修改闸门时间即可。
4)输出接口统一，可移植性好。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明的具体实施电路。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例
如图1所示，一种可程控旋转编码器的自适应电路，包括两路毛刺消除电路1、程控毛刺时钟电路2、相位检测电路3、中断发生电路7、脉冲计数电路6、闸门信号发生电路4、程控计数器5、自动复位电路8和接口逻辑电路9；所述的程控毛刺时钟电路2分别与两路毛刺消除电路1、接口逻辑电路9连接，其中一路毛刺消除电路与相位检测电路3连接，另一路毛刺消除电路分别与相位检测电路3、中断发生电路7、闸门信号发生电路4、脉冲计数电路6连接，所述的接口逻辑电路9分别与相位检测电路3、中断发生电路7、脉冲计数电路6、程控计数器5连接，所述的闸门信号发生电路4、程控计数器5、自动复位电路8、闸门信号发生电路4依次连接形成闭环，所述的闸门信号发生电路4与脉冲计数器6连接。
工作原理如下：来自旋转编码器的差分相位信号(RPG+和RPG-)进入本电路单元，由于非光电式旋转编码器的接触噪声会产生额外的毛刺信号，而且不同类型、不同型号的旋转编码器的毛刺周期是不同的，毛刺消除电路1可消除这些毛刺信号，并且通过程控毛刺时钟电路2产生不同的毛刺消除时钟以适应不同的旋转编码器。两路经整形后的相位差信号分别进入相位检测电路3、中断发生电路7和闸门信号发生电路4。相位检测电路3用于判断旋转编码器的旋转方向，其输出作为最终输出数据的最高位，为0代表逆时针方向，为1代表顺时针方向。当旋转编码器工作时，中断发生电路7产生中断信号(INT)，便于外部CPU处理。闸门信号发生电路4用于产生记录旋转脉冲的个数所需的闸门信号(GATE)，闸门信号起始时间由旋转编码器输出的第一个脉冲激励，结束时间则由程控计数器5产生。自动复位电路8对闸门的各种电路进行复位，复位信号自动产生，以便于下一个计数周期的开始。脉冲计数电路6在闸门信号内对旋转编码器的脉冲进行计数，数据记录长度共11位，合计最大可计数2047个脉冲，计数结果进入接口逻辑电路。接口逻辑电路9完成整个模块的对外通信和控制。外部接口信号共4个。
本发明的具体电路如图2所示，触发器D1和D2对应着图1中的两路毛刺消除电路1，触发器D3对应着图1中的相位检测电路3，D4对应着图1中的程控计数器5，D5对应着图1中的闸门信号产生电路4，D6对应着图1中的自动复位电路8，D7对应着图1中的脉冲计数电路6，D9对应着图1中的中断发生器7。
触发器D1和D2对输入的旋转编码器信号进行整形和同步处理，触发器D3判断旋转编码器的旋转方向，D5产生闸门计数的起始时刻，D6和D7是两个计数器，D6控制闸门的计数时间，D7完成对旋转编码器的脉冲进行计数。当D6计数达到预定的设置值时，对D5进行复位，并且D6重新进行装载，同时D7停止计数并保持数据，并在此时通过D9产生中断信号，这样可以保证中断处理与编码计数不产生冲突。D4是闸门时间控制寄存器，它的值由外部输入控制。当外部设备接收到中断信号后，通过总线读出方向信号DIR和旋转编码器的脉冲个数RD(11:0)，然后通过CLR信号对中断发生器D9和编码计数器D7复位，开始等待下一个计数周期的开始。各信号定义如下：
RPG+和RPG-：旋转编码器的原始输入脉冲信号；
G(15:0)：闸门时间控制寄存器的数据；
SCLK：高速同步时钟信号，要求该信号时钟频率至少是旋转编码器脉冲频率的5倍以上；
CLR：复位信号；
DIR：旋转编码器的方向输出信号；
RD(11:0)：旋转编码器的计数结果；
INT：中断信号输出，低有效。
Claims (7)
1.一种可程控旋转编码器的自适应电路，其特征在于，包括两路毛刺消除电路、程控毛刺时钟电路、相位检测电路、中断发生电路、脉冲计数电路、闸门信号发生电路、程控计数器、自动复位电路和接口逻辑电路；所述的程控毛刺时钟电路分别与两路毛刺消除电路、接口逻辑电路连接，其中一路毛刺消除电路与相位检测电路连接，另一路毛刺消除电路分别与相位检测电路、中断发生电路、闸门信号发生电路、脉冲计数电路连接，所述的接口逻辑电路分别与相位检测电路、中断发生电路、脉冲计数电路、程控计数器连接，所述的闸门信号发生电路、程控计数器、自动复位电路、闸门信号发生电路依次连接形成闭环，所述的闸门信号发生电路与脉冲计数器连接；
所述的相位检测电路用于检测旋转编码器的旋转方向；所述的闸门信号发生电路用于产生记录旋转脉冲的个数所需的闸门信号，闸门信号起始时间由旋转编码器输出的第一个脉冲激励，结束时间则由程控计数器产生。
2.根据权利要求1所述的一种可程控旋转编码器的自适应电路，其特征在于，所述的两路毛刺消除电路分别接收差分相位信号RPG+和RPG-，用于消除毛刺信号。
3.根据权利要求1所述的一种可程控旋转编码器的自适应电路，其特征在于，所述的程控毛刺时钟电路产生不同的毛刺消除时钟以适应不同的旋转编码器。
4.根据权利要求1所述的一种可程控旋转编码器的自适应电路，其特征在于，所述的中断发生电路产生中断请求信号，用于外部CPU处理。
5.根据权利要求1所述的一种可程控旋转编码器的自适应电路，其特征在于，所述的脉冲计数电路对旋转编码器的输出脉冲进行计数，数据记录长度共11位，合计最大计数2047个脉冲，计数结果输入到接口逻辑电路。
6.根据权利要求1所述的一种可程控旋转编码器的自适应电路，其特征在于，所述的自动复位电路对闸门的各种电路进行复位，复位信号自动产生，用于下一个计数周期的开始。
7.根据权利要求1所述的一种可程控旋转编码器的自适应电路，其特征在于，所述的接口逻辑电路用于对外部信号的通信和内部逻辑的控制。
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