專利名稱：一種光電編碼器旋轉脈沖顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發明屬于光電編碼器測量應用領域，涉及一種光電編碼器旋轉脈沖顯示裝置。
背景技術：
光電編碼器，是一種通過光電轉換將輸出軸上的機械幾何位移量轉換成脈沖或數字量的傳感器，是目前應用最多的傳感器。運動控制系統中的光電編碼器的作用是將位置和角度等參數轉換為數字量，旋轉編碼器是用來測量轉速的裝置，它分為單路輸出和雙路輸出兩種。在目前的工程運用中，步進電機的運行通常需要光電編碼器來控制，在編碼器控制步進電機旋轉的過程中，要求編碼器旋轉一定角度，相應的步進電機旋轉一定角度，但由于目前大多是由人工對旋轉角度等參數進行識別和操作，沒用數字自動顯示，很容易出現誤操作，如旋轉過快導致電機磨損加劇，超出要求角度等。目前存在的一些光電編碼器脈沖顯示裝置或方法大多采用單片機進行控制，單片機相對于FPGA而言需要大量外圍電路驅動，這就造成一方面增加硬件成本和軟件復雜程度，使得軟件移植性和可塑性差，另一方面也使得裝置的可拓展性差，處理速度慢。同時，目前的顯示裝置只是單純的進行輸出脈沖計數，沒有考慮光電編碼器的旋轉角度和旋轉方向等，使得在使用過程中容易造成誤操作。
發明內容
有鑒于此，本發明的目的在于提供一種光電編碼器旋轉脈沖顯示裝置，該裝置主要采用現場可編程門陣列FPGA，能夠對光電編碼器的旋轉角度和脈沖計數等進行數字顯
/Jn o為達到上述目的，本發明提供如下技術方案:—種光電編碼器旋轉脈沖顯示裝置，包括一個光電耦合器、一個作為核心處理部件的現場可編程門陣列FPGA、一個晶體振蕩器、一個配置芯片和一個顯示裝置；光電耦合器接收光電編碼器輸出的AB兩相脈沖信號并對其放大后輸出至現場可編程門陣列FPGA，FPGA根據接收到的脈沖信號進行計算得到光電編碼器的旋轉方向、旋轉角度及脈沖個數，并將計算結果傳送至顯示裝置；配置芯片用于存儲FPGA的算法程序，晶體振蕩器用于提供時鐘信號；所述現場可編程門陣列FPGA包括相位關系判斷模塊和脈沖計數模塊；相位關系判斷模塊根據AB兩相脈沖信號之間的相位關系判斷光電編碼器的旋轉方向，B相滯后為正轉、B相超前為反轉；脈沖計數模塊用于對光電編碼器的旋轉脈沖進行計數，在正轉情況下，A相為上升沿，計數器加1，開始脈沖計數，在反轉情況下，A相為上升沿，計數器減1，脈沖計數。進一步，現場可編程門陣列FPGA還包括旋轉角度計算模塊，旋轉角度計算模塊用于計算光電編碼器的旋轉角度，根據旋轉圈數對應角度要求，對脈沖計數分頻，脈沖個數/分頻數=旋轉角度。
進一步，現場可編程門陣列FPGA接收到A相脈沖時進行4個周期的濾波緩存。進一步，FPGA上電后進行Ims的延時復位。進一步，核心處理部件采用CPLD。進一步，所述顯示裝置采用8段LED數碼管。本發明的有益效果在于:采用現場可編程門陣列FPGA作為處理核心不需要大量外圍電路驅動，能夠節約硬件成本，并且可移植性和可拓展性較高，此外，算法簡單明了，移植性好，通用性強，并且具有很強的魯棒性，計算結果精準；同時，本發明的顯示裝置不僅能夠顯示脈沖計數，而且能夠顯示旋轉角度，以避免人工進行的誤操作。
為了使本發明的目的、技術方案和有益效果更加清楚，本發明提供如下附圖進行說明:圖1為本發明的結構示意圖。
具體實施例方式下面將結合附圖，對本發明的優選實施例進行詳細的描述。圖1為本發明的結構示意圖，該光電編碼器旋轉脈沖顯示裝置，包括一個光電耦合器、一個現場可編程門陣列FPGA、一個晶體振蕩器、一個配置芯片和一個顯不裝置；光電耦合器接收光電編碼器輸出的AB兩相脈沖信號并對其放大后輸出至現場可編程門陣列FPGA，FPGA根據接收到的脈沖信號進行計算得到光電編碼器的旋轉方向、旋轉角度及脈沖個數，并將計算結果傳送至顯示裝置進行顯示，在本實施例中顯示裝置采用8段LED數碼管；配置芯片用于存儲FPGA的算法程序，晶體振蕩器用于提供時鐘信號。在本實施例中，所述現場可編程門陣列FPGA包括相位關系判斷模塊和脈沖計數模塊；相位關系判斷模塊根據AB兩相脈沖信號之間的相位關系判斷光電編碼器的旋轉方向，B相滯后為正轉、B相超前為反轉；脈沖計數模塊用于對光電編碼器的旋轉脈沖進行計數，在正轉情況下，A相為上升沿，計數器加1，開始脈沖計數，在反轉情況下，A相為上升沿，計數器減1，脈沖計數。作為本實施例的一種改進，在現場可編程門陣列FPGA還包括旋轉角度計算模塊，旋轉角度計算模塊用于計算光電編碼器的旋轉角度，使得本裝置不僅可以顯示脈沖計數，還可以顯示旋轉角度，即旋轉角度計算模塊根據旋轉圈數對應角度要求，對脈沖計數分頻，脈沖個數/分頻數=旋轉角度。作為本實施例的另一種改進，現場可編程門陣列FPGA接收到A相脈沖時進行4個周期的濾波緩存，這樣可以使光電編碼器外接設備不會干擾顯示，提高設備穩定性。同時，由于采用上電自動復位減少器件操作，在上電過程中會產生一個脈沖，對器件進行誤操作，導致初始值不對，所以在算法中采用延時復位，消除錯誤脈沖的影響，即FPGA上電后進行Ims的延時復位。作為另一種改進，本顯示裝置的核心處理部件還可以采用CPLD。最后說明的是，以上優選實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，盡管通過上述優選實施例已經對本發明進行了詳細的描述，但本領域技術人員應當理解，可以在形式上和細節上對其作出各種各樣的改變，而不偏離本發明權利要求書所限定的范圍。
權利要求
1.一種光電編碼器旋轉脈沖顯不裝置，其特征在于:包括一個光電稱合器、一個作為核心處理部件的現場可編程門陣列FPGA、一個晶體振蕩器、一個配置芯片和一個顯示裝置；光電耦合器接收光電編碼器輸出的AB兩相脈沖信號并對其放大后輸出至現場可編程門陣列FPGA，FPGA根據接收到的脈沖信號進行計算得到光電編碼器的旋轉方向、旋轉角度及脈沖個數，并將計算結果傳送至顯示裝置；配置芯片用于存儲FPGA的算法程序，晶體振蕩器用于提供時鐘信號； 所述現場可編程門陣列FPGA包括相位關系判斷模塊和脈沖計數模塊； 相位關系判斷模塊根據AB兩相脈沖信號之間的相位關系判斷光電編碼器的旋轉方向，B相滯后為正轉、B相超前為反轉； 脈沖計數模塊用于對光電編碼器的旋轉脈沖進行計數，在正轉情況下，A相為上升沿，計數器加1，開始脈沖計數，在反轉情況下，A相為上升沿，計數器減1，脈沖計數。
2.根據權利要求1所述的光電編碼器旋轉脈沖顯示裝置，其特征在于:現場可編程門陣列FPGA還包括旋轉角度計算模塊，旋轉角度計算模塊用于計算光電編碼器的旋轉角度，根據旋轉圈數對應角度要求，對脈沖計數分頻，脈沖個數/分頻數=旋轉角度。
3.根據權利要求1所述的光電編碼器旋轉脈沖顯示裝置，其特征在于:現場可編程門陣列FPGA接收到A相脈沖時進行4個周期的濾波緩存。
4.根據權利要求1所述的光電編碼器旋轉脈沖顯示裝置，其特征在于:FPGA上電后進行Ims的延時復位。
5.根據權利要求1所述的光電編碼器旋轉脈沖顯示裝置，其特征在于:核心處理部件采用CPLD。
6.根據權利要求1至5中任一項所述的光電編碼器旋轉脈沖顯示裝置，其特征在于:所述顯示裝置采用8段LED數碼管。
全文摘要
本發明公開了一種光電編碼器旋轉脈沖顯示裝置，屬于光電編碼器測量應用領域；該顯示裝置包括一個光電耦合器、一個現場可編程門陣列FPGA、一個晶體振蕩器、一個配置芯片和一個顯示裝置；光電耦合器接收光電編碼器輸出的AB兩相脈沖信號并對其放大后輸出至FPGA，FPGA根據接收到的脈沖信號進行計算得到光電編碼器的旋轉方向、旋轉角度及脈沖個數，并將計算結果傳送至顯示裝置；配置芯片用于存儲FPGA的算法程序，晶體振蕩器用于提供時鐘信號；本顯示裝置不需要大量外圍電路驅動，能夠節約硬件成本，并且可移植性和可拓展性較高，同時，該顯示裝置不僅能夠顯示脈沖計數，而且能夠顯示旋轉角度，以避免人工進行的誤操作。
文檔編號G01D7/00GK103162725SQ20131006418
公開日2013年6月19日 申請日期2013年2月28日 優先權日2013年2月28日
發明者高富強, 嚴強, 安康, 李嶺, 蘭揚, 陳赟飛, 馮永 申請人:重慶大學