专利名称：一种光电编码器旋转脉冲显示装置的制作方法
技术领域：
本发明属于光电编码器测量应用领域，涉及一种光电编码器旋转脉冲显示装置。
背景技术：
光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器，是目前应用最多的传感器。运动控制系统中的光电编码器的作用是将位置和角度等参数转换为数字量，旋转编码器是用来测量转速的装置，它分为单路输出和双路输出两种。在目前的工程运用中，步进电机的运行通常需要光电编码器来控制，在编码器控制步进电机旋转的过程中，要求编码器旋转一定角度，相应的步进电机旋转一定角度，但由于目前大多是由人工对旋转角度等参数进行识别和操作，没用数字自动显示，很容易出现误操作，如旋转过快导致电机磨损加剧，超出要求角度等。目前存在的一些光电编码器脉冲显示装置或方法大多采用单片机进行控制，单片机相对于FPGA而言需要大量外围电路驱动，这就造成一方面增加硬件成本和软件复杂程度，使得软件移植性和可塑性差，另一方面也使得装置的可拓展性差，处理速度慢。同时，目前的显示装置只是单纯的进行输出脉冲计数，没有考虑光电编码器的旋转角度和旋转方向等，使得在使用过程中容易造成误操作。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种光电编码器旋转脉冲显示装置，该装置主要采用现场可编程门阵列FPGA，能够对光电编码器的旋转角度和脉冲计数等进行数字显
/Jn o为达到上述目的，本发明提供如下技术方案:—种光电编码器旋转脉冲显示装置，包括一个光电耦合器、一个作为核心处理部件的现场可编程门阵列FPGA、一个晶体振荡器、一个配置芯片和一个显示装置；光电耦合器接收光电编码器输出的AB两相脉冲信号并对其放大后输出至现场可编程门阵列FPGA，FPGA根据接收到的脉冲信号进行计算得到光电编码器的旋转方向、旋转角度及脉冲个数，并将计算结果传送至显示装置；配置芯片用于存储FPGA的算法程序，晶体振荡器用于提供时钟信号；所述现场可编程门阵列FPGA包括相位关系判断模块和脉冲计数模块；相位关系判断模块根据AB两相脉冲信号之间的相位关系判断光电编码器的旋转方向，B相滞后为正转、B相超前为反转；脉冲计数模块用于对光电编码器的旋转脉冲进行计数，在正转情况下，A相为上升沿，计数器加1，开始脉冲计数，在反转情况下，A相为上升沿，计数器减1，脉冲计数。进一步，现场可编程门阵列FPGA还包括旋转角度计算模块，旋转角度计算模块用于计算光电编码器的旋转角度，根据旋转圈数对应角度要求，对脉冲计数分频，脉冲个数/分频数=旋转角度。
进一步，现场可编程门阵列FPGA接收到A相脉冲时进行4个周期的滤波缓存。进一步，FPGA上电后进行Ims的延时复位。进一步，核心处理部件采用CPLD。进一步，所述显示装置采用8段LED数码管。本发明的有益效果在于:采用现场可编程门阵列FPGA作为处理核心不需要大量外围电路驱动，能够节约硬件成本，并且可移植性和可拓展性较高，此外，算法简单明了，移植性好，通用性强，并且具有很强的鲁棒性，计算结果精准；同时，本发明的显示装置不仅能够显示脉冲计数，而且能够显示旋转角度，以避免人工进行的误操作。
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明:图1为本发明的结构示意图。
具体实施例方式下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。图1为本发明的结构示意图，该光电编码器旋转脉冲显示装置，包括一个光电耦合器、一个现场可编程门阵列FPGA、一个晶体振荡器、一个配置芯片和一个显不装置；光电耦合器接收光电编码器输出的AB两相脉冲信号并对其放大后输出至现场可编程门阵列FPGA，FPGA根据接收到的脉冲信号进行计算得到光电编码器的旋转方向、旋转角度及脉冲个数，并将计算结果传送至显示装置进行显示，在本实施例中显示装置采用8段LED数码管；配置芯片用于存储FPGA的算法程序，晶体振荡器用于提供时钟信号。在本实施例中，所述现场可编程门阵列FPGA包括相位关系判断模块和脉冲计数模块；相位关系判断模块根据AB两相脉冲信号之间的相位关系判断光电编码器的旋转方向，B相滞后为正转、B相超前为反转；脉冲计数模块用于对光电编码器的旋转脉冲进行计数，在正转情况下，A相为上升沿，计数器加1，开始脉冲计数，在反转情况下，A相为上升沿，计数器减1，脉冲计数。作为本实施例的一种改进，在现场可编程门阵列FPGA还包括旋转角度计算模块，旋转角度计算模块用于计算光电编码器的旋转角度，使得本装置不仅可以显示脉冲计数，还可以显示旋转角度，即旋转角度计算模块根据旋转圈数对应角度要求，对脉冲计数分频，脉冲个数/分频数=旋转角度。作为本实施例的另一种改进，现场可编程门阵列FPGA接收到A相脉冲时进行4个周期的滤波缓存，这样可以使光电编码器外接设备不会干扰显示，提高设备稳定性。同时，由于采用上电自动复位减少器件操作，在上电过程中会产生一个脉冲，对器件进行误操作，导致初始值不对，所以在算法中采用延时复位，消除错误脉冲的影响，即FPGA上电后进行Ims的延时复位。作为另一种改进，本显示装置的核心处理部件还可以采用CPLD。最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。
权利要求
1.一种光电编码器旋转脉冲显不装置，其特征在于:包括一个光电稱合器、一个作为核心处理部件的现场可编程门阵列FPGA、一个晶体振荡器、一个配置芯片和一个显示装置；光电耦合器接收光电编码器输出的AB两相脉冲信号并对其放大后输出至现场可编程门阵列FPGA，FPGA根据接收到的脉冲信号进行计算得到光电编码器的旋转方向、旋转角度及脉冲个数，并将计算结果传送至显示装置；配置芯片用于存储FPGA的算法程序，晶体振荡器用于提供时钟信号； 所述现场可编程门阵列FPGA包括相位关系判断模块和脉冲计数模块； 相位关系判断模块根据AB两相脉冲信号之间的相位关系判断光电编码器的旋转方向，B相滞后为正转、B相超前为反转； 脉冲计数模块用于对光电编码器的旋转脉冲进行计数，在正转情况下，A相为上升沿，计数器加1，开始脉冲计数，在反转情况下，A相为上升沿，计数器减1，脉冲计数。
2.根据权利要求1所述的光电编码器旋转脉冲显示装置，其特征在于:现场可编程门阵列FPGA还包括旋转角度计算模块，旋转角度计算模块用于计算光电编码器的旋转角度，根据旋转圈数对应角度要求，对脉冲计数分频，脉冲个数/分频数=旋转角度。
3.根据权利要求1所述的光电编码器旋转脉冲显示装置，其特征在于:现场可编程门阵列FPGA接收到A相脉冲时进行4个周期的滤波缓存。
4.根据权利要求1所述的光电编码器旋转脉冲显示装置，其特征在于:FPGA上电后进行Ims的延时复位。
5.根据权利要求1所述的光电编码器旋转脉冲显示装置，其特征在于:核心处理部件采用CPLD。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的光电编码器旋转脉冲显示装置，其特征在于:所述显示装置采用8段LED数码管。
全文摘要
本发明公开了一种光电编码器旋转脉冲显示装置，属于光电编码器测量应用领域；该显示装置包括一个光电耦合器、一个现场可编程门阵列FPGA、一个晶体振荡器、一个配置芯片和一个显示装置；光电耦合器接收光电编码器输出的AB两相脉冲信号并对其放大后输出至FPGA，FPGA根据接收到的脉冲信号进行计算得到光电编码器的旋转方向、旋转角度及脉冲个数，并将计算结果传送至显示装置；配置芯片用于存储FPGA的算法程序，晶体振荡器用于提供时钟信号；本显示装置不需要大量外围电路驱动，能够节约硬件成本，并且可移植性和可拓展性较高，同时，该显示装置不仅能够显示脉冲计数，而且能够显示旋转角度，以避免人工进行的误操作。
文档编号G01D7/00GK103162725SQ20131006418
公开日2013年6月19日 申请日期2013年2月28日 优先权日2013年2月28日
发明者高富强, 严强, 安康, 李岭, 兰扬, 陈赟飞, 冯永 申请人:重庆大学