基于CPLD多通道編碼器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本文提出了采用Xilinx公司生產(chǎn)的CPLD來對(duì)多通道旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的方法，著重介紹了系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)，以及實(shí)際應(yīng)用情況，得出了用CPLD技術(shù)為多通道編碼器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集這樣一種切實(shí)可行的方法。

關(guān)鍵詞：旋轉(zhuǎn)編碼器 CPLD 數(shù)據(jù)采集

概述

旋轉(zhuǎn)編碼器是一種測量旋轉(zhuǎn)角度的測量器件，通常采用兩個(gè)相位差90度的方波編碼方式，其旋轉(zhuǎn)方向由兩個(gè)波形的相位差決定。當(dāng)輸出波形A超前于輸出波形B如圖1，則可認(rèn)為是正方向旋轉(zhuǎn)，反之，若輸出波形A滯后于輸出波形B如圖2，則可認(rèn)為是反方向旋轉(zhuǎn)，當(dāng)旋轉(zhuǎn)方向發(fā)生變化時(shí)，其輸出信號(hào)產(chǎn)生鏡像翻轉(zhuǎn)如圖3。

編碼器的精度由旋轉(zhuǎn)一周產(chǎn)生方波數(shù)決定，當(dāng)旋轉(zhuǎn)一周可產(chǎn)生2000個(gè)方波時(shí)，每一個(gè)方波周期表示為360°/2000。但為了提高旋轉(zhuǎn)編碼器的測量精度，系統(tǒng)將A、B兩相的各個(gè)沿進(jìn)行了計(jì)數(shù)，從而將測量精度提高了四倍，相當(dāng)于最小的測量角度為360°/8000。

旋轉(zhuǎn)編碼器廣泛應(yīng)用于旋轉(zhuǎn)角度的測量，以及可以將各種參數(shù)角度化的參數(shù)的測量，通過與各種機(jī)械結(jié)構(gòu)的組合，可以測量多種物體的邊緣形狀、各種機(jī)械裝置的結(jié)構(gòu)偏差等。

本論文主要根據(jù)旋轉(zhuǎn)編碼的輸出信號(hào)特點(diǎn)，提出了采用CPLD技術(shù)，來完成6個(gè)旋轉(zhuǎn)編碼器信號(hào)測量，采用CPLD技術(shù)，設(shè)計(jì)適合于PC機(jī)的數(shù)據(jù)采集卡的硬件以及軟件，并給出了實(shí)際調(diào)試及應(yīng)用結(jié)果。

1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)

1.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由旋轉(zhuǎn)編碼器信號(hào)接口、光電隔離和信號(hào)校正、編碼計(jì)數(shù)以及PC接口組成，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖4。旋轉(zhuǎn)編碼器信號(hào)接口將旋轉(zhuǎn)編碼器的信號(hào)通過一定的接插件引入到采集卡中，隨后通過光電隔離與信號(hào)校正，送入到由CPLD器件實(shí)現(xiàn)的編碼器計(jì)數(shù)。宿主機(jī)通過ISA總線來對(duì)編碼器的計(jì)數(shù)進(jìn)行控制與讀取。