CN204597934U - 一种正交光电编码器的任意整数分频电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种正交光电编码器的任意整数分频电路，包括在复杂可编程逻辑器件内设置的状态记录电路及输出信号状态机，所述状态记录电路连接输出信号状态机，所述状态记录电路内设置有寄存器组和计数器，所述寄存器组连接计数器，所述计数器连接输出信号状态机，本实用新型利用复杂可编程逻辑器件，采用硬件语言而形成的任意整数分频电路，克服常用数字逻辑信号分频方法的弊端，分频后的脉冲信号仍然保持90°的相位差，使用状态机，大大降低了逻辑竞争的风险和亚稳态的出现。
Description
技术领域
本实用新型涉及正交解码信号的任意整数分频技术领域，具体的说，是一种正交光电编码器的任意整数分频电路。
背景技术
复杂可编程逻辑器件(Complex Programmable Logic Device,CPLD)是一种可在线编程的逻辑器件，具有容量大，使用灵活的特点，便于升级和维护设计，能够将分立式逻辑器件实现的功能集中在一个器件上实现，有利于减小电路板面积，增强抗干扰性。
光电编码器是一种通过光电转换的方式将运动机构(如电动机)的输出轴的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，一般用于检测电动机等运动机构的速度和位置。通常光电编码器与电动机等运动机构同轴安装，随电机轴一起旋转，产生与转速成正比的A、B两路相位相隔90°电脉冲角，频率相同的正交编码脉冲，称作“正交光电编码器”。A、B脉冲的频率反映了速度，两者之间的超前/滞后关系反映了方向。
在交流伺服和高性能变频器的应用中，有时需要将电机的编码器反馈信号降频后，传给上位机和控制器，用于位置控制或速度控制。为此，需要将正交编码器的信号做分频输出，在交流伺服驱动器或高性能变频器上，一般都将正交编码器的分频输出作为一项扩展技术提供给用户。数字逻辑信号的分频一般采用循环计数的方法，这种方法对于单一信号的分频效果很好，但用在正交编码信号的分频上，则难以保证分频后的信号仍然保持90°的相位关系。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种正交光电编码器的任意整数分频电路,利用复杂可编程逻辑器件，采用硬件语言而形成的任意整数分频电路，克服常用数字逻辑信号分频方法的弊端，分频后的脉冲信号仍然保持90°的相位差，使用状态机，大大降低了逻辑竞争的风险和亚稳态的出现。
本实用新型通过下述技术方案实现：
一种正交光电编码器的任意整数分频电路，包括在复杂可编程逻辑器件内设置的状态记录电路及输出信号状态机，所述状态记录电路连接输出信号状态机，所述状态记录电路内设置有寄存器组和计数器，所述寄存器组连接计数器，所述计数器连接输出信号状态机。
进一步的，为更好地实现本实用新型，在所述复杂可编程逻辑器件内还设置有信号辨向电路，所述信号辨向电路连接寄存器组。
进一步的，为更好地实现本实用新型，还包括与复杂可编程逻辑器件连接的时钟电路，所述时钟电路与信号辨向电路连接。
进一步的，为更好地实现本实用新型，所述寄存器组内设置有3个寄存器，且所述寄存器为2位寄存器。
进一步的，为更好地实现本实用新型，所述计数器采用增计数器。
本实用新型与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：
本实用新型利用复杂可编程逻辑器件，采用硬件语言而形成的任意整数分频电路，克服常用数字逻辑信号分频方法的弊端，分频后的脉冲信号仍然保持90°的相位差，使用状态机，大大降低了逻辑竞争的风险和亚稳态的出现。
本实用新型通过不同采样，得到编码器输入信号A、B脉冲的状态，根据需要分频的倍数，在输出信号中插入相应数量的对应状态，以实现任意整数的分频，同时保证了输出信号相位差仍然为90°。
附图说明
图1为本实用新型的原理结构图；
图2为正交光电编码器正转时，A、B信号与分频后信号状态分析图；
图3为正交光电编码器反转时，A、B信号与分频后信号状态分析图；
图4为正交光电编码器正转时，分频信号状态转换图；
图5为正交光电编码器反转时，分频信号状态转换图；
图6为正交编码器信号辨向状态图；
图7为2分频的后仿真波形图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
实施例1：
一种正交光电编码器的任意整数分频电路，如图1、2所示，包括在复杂可编程逻辑器件内设置的状态记录电路及输出信号状态机，所述状态记录电路连接输出信号状态机，所述状态记录电路内设置有寄存器组和计数器，所述寄存器组连接计数器，所述计数器连接输出信号状态机。
所述寄存器组用于保存输入到状态记录电路内的信号的状态值；
所述计数器，用于记录输入到状态记录电路内的信号的状态变化次数，当计数器的计数值达到分频系数时，计数器清零，同时发出一个输出状态改变的信号；
所述输出信号状态机，接收计数器所发出的输出状态改变的信号，并根据方向和输出信号当前状态，改变输出信号的状态，最终，得到分频脉冲信号和。
本实用新型所述输出信号状态机可以选用现有的状态机，可以利用EDA平台将信号转换成为综合的Verilog HDL程序代码；本实用新型所述信号辨向电路可以采用现有的信号细分辨向电路。
实施例2：
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，如图1所示，进一步的，为更好地实现本实用新型，在所述复杂可编程逻辑器件内还设置有信号辨向电路，所述信号辨向电路连接寄存器组，信号辨向电路内设置有采样电路，用于采集A信号和B信号，而后用寄存器组保存A信号和B信号的状态值。
实施例3：
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，如图1所示，进一步的，为更好地实现本实用新型，还包括与复杂可编程逻辑器件连接的时钟电路，所述时钟电路与信号辨向电路连接，在使用时，信号辨向电路在时钟电路的参考作用下完成A信号及B信号的同步采样。
实施例4：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，如图1所示，进一步的，为更好地实现本实用新型，所述寄存器组内设置有3个寄存器，且所述寄存器为2位寄存器，一个2位寄存器保存输入到状态记录电路内的信号，即A信号及B信号的当前状态(now_state)，一个2位寄存器保存输入到状态记录电路内的信号，即A信号及B信号的前一个时钟时的状态(pre_state)，最后一个2位寄存器保存输入到状态记录电路内的信号，即A信号及B信号的前两个时钟时的状态(pre_pre_state)。
实施例5：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，进一步的，为更好地实现本实用新型，如图1所示，所述计数器采用增计数器，增计数器用于记录输入到状态记录电路内的信号，即A信号及B信号的状态变化次数，当计数器的计数值达到分频系数时，计数器清零，同时发出一个输出状态改变的信号。
实施例6：
本实施例是在上述任一实施例的基础上进一步优化，在进行信号采样时，设定正交编码器正转时，A信号超前B信号90°，正交编码器反转时，B信号超前A信号90°。当正交编码器正转，如图2所示，A信号和B信号的状态变化为两分频以后，输出信号的状态变化为正交编码器反转，如图3所示，A信号和B信号的状态变化为两分频以后，输出信号的状态变化为N分频后，正转时，输出信号的状态变化为反转时，输出信号的状态变化为
在进行信号处理时，首先对输入信号(输入到状态记录电路内的信号，即A信号和B信号)的状态进行判断得到转向，然后再根据转向，分频系数和输出信号的当前状态得到的次态，最终得到分频后的脉冲信号。
实施例7：
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，如图4、5、6、7所示，首先利用时钟电路所形成的参考时钟(clk)同步采样A信号、B信号，并用三个2位寄存器分别保存A信号和B信号的当前状态(now_state)、前一个时钟时的状态(pre_state)以及前两个时钟时的状态(pre_pre_state)，如图6所示，在clk的上升沿根据now_state和pre_state得到方向信号；为了防止毛刺的产生，根据now_state和pre_pre_state判断A信号和B信号的状态是否发生变化，当now_state和pre_pre_state不相同时，说明AB的状态已发生变化。
用一个增计数器记录A信号和B信号状态变化的次数，每次加1。当计数器的计数值达到分频系数时，计数器清零，同时发出一个输出状态改变的信号。
当输出信号状态机，接收到输出状态改变信号，则根据方向和输出信号当前状态，按图4、图5所示，改变输出信号的状态。最终，得到分频脉冲信号和。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种正交光电编码器的任意整数分频电路，其特征在于：包括在复杂可编程逻辑器件内设置的状态记录电路及输出信号状态机，所述状态记录电路连接输出信号状态机，所述状态记录电路内设置有寄存器组和计数器，所述寄存器组连接计数器，所述计数器连接输出信号状态机。
2.根据权利要求1所述的一种正交光电编码器的任意整数分频电路，其特征在于：在所述复杂可编程逻辑器件内还设置有信号辨向电路，所述信号辨向电路连接寄存器组。
3.根据权利要求2所述的一种正交光电编码器的任意整数分频电路，其特征在于：还包括与复杂可编程逻辑器件连接的时钟电路，所述时钟电路与信号辨向电路连接。
4.根据权利要求1或2或3所述的一种正交光电编码器的任意整数分频电路，其特征在于：所述寄存器组内设置有3个寄存器，且寄存器为2位寄存器。
5.根据权利要求1或2或3所述的一种正交光电编码器的任意整数分频电路，其特征在于：所述计数器采用增计数器。
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| CN201520346303.9U CN204597934U (zh) | 2015-05-26 | 2015-05-26 | 一种正交光电编码器的任意整数分频电路 |
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| CN201520346303.9U Expired - Fee Related CN204597934U (zh) | 2015-05-26 | 2015-05-26 | 一种正交光电编码器的任意整数分频电路 |
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| CN106771326A (zh) * | 2016-11-18 | 2017-05-31 | 威科达（东莞）智能控制有限公司 | 一种基于增量式光电编码器测量速度的方法 |
| CN108336993A (zh) * | 2018-01-09 | 2018-07-27 | 深圳市四方电气技术有限公司 | 编码器分频电路 |
| CN112653427A (zh) * | 2020-12-11 | 2021-04-13 | 深圳市英威腾电气股份有限公司 | 分频方法、装置以及计算机可读存储介质 |
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