专利名称：一种编码器接口电路的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种脉冲信号处理电路，属于测量部件与计算机的接口 电路， 一般用于轧机的厚度自动控制系统中。
技术背景在金属轧制的电气自动控制系统中，外部测量部件，如编码器等的输出 信号与计算机接受的信号不匹配，即使信号匹配计算机也不可能直接读取外 部的脉冲输入信号，国内外厂家生产的用于专门计数的电路接口板很少，并 且由于设计的出发点不同，不能满足一些对该产品的特殊要求，即使是一些 国外生产的通用计数板，成本比较高，也并不能满足工业电气自动控制系统工控机(一般采用ISA接口)对计数接口板的特殊需求。 发明内容本实用新型是针对现有技术存在的不足，而提供一种编码器接口电路， 它可以直接插入工控机的ISA插槽，使编码器的输出信号与计算机接受的信 号相匹配并可由计算机直接读取。为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案 一种编码器接口电路， 它包括 一信号电平转换电路，用于将编码器的信号电平转换为计算机可接 受的信号电平， 一信号通路选择及分频电路，用于选择使不同路的编码器信 号通过并分频后输出， 一地址选择电路，用于将计算机输出的地址信号与设 定地址相比较，比较结果相同时输出一控制信号， 一计数电路，用于接受地 址选择电路输出的控制信号，对分频后输出的信号电平进行计数，其中，信 号电平转换电路输出端与信号通路选择及分频电路的输入端相连接，信号通 路选择及分频电路的输出端与计数电路的输入端相连接，地址选择电路的输 入端与计算机的地址信号输入端相连接，地址选择电路的输出端与计数电路 的另一输入端连接，计数电路的输出端与计算机相连接。
所述的信号电平转换电路包括两路转换电路，均由光耦和电压跟随器组 成，编码器输出的信号接到光耦输入端，光耦输出端经电压跟随器接信号通 路选择及分频电路的输入端。信号电平转换电路还包括两路均由电压跟随器构成的转换电路，编码器 输出的信号经电压跟随器接信号通路选择及分频电路的输入端。所述的信号通路选择及分频电路包括一继电器，继电器的控制端经电压 跟随器、光耦和与非门接计算机输出的方向信号，继电器输入端子接信号电 平转换电路中电压跟随器的输出端，继电器输出端子接分频器的输入端，分 频器的输出端接所述的计数电路输入端。所述的地址选择电路包括一多位拨码开关和一比较器，多位拨码开关与 比较器的一路输入端相连接，比较器的另一路输入端用于接计算机输出的地 址信号。所述的计数电路包括一计数器，计数器的片选端与译码器的输出端相连 接，译码器的输出端还经过与非门和触发器与计数器的门选端相连接，计数 器的时钟端与所述分频器的输出端相连接，计数器的输出端接计算机。所述的编码器接口电路还设有一模拟脉冲发生电路，用于模拟编码器输 出的信号电平进行测试。本实用新型利用信号电平转换电路将编码器的信号电平转换为计算机可 接受的信号电平，经信号通路选择及分频电路分频后由计数器进行计数，计 数器的输出信号作为中断信号可直接输入计算机，计算机通过计中断脉冲数 并通过计算即可知道编码器输入了多少个脉冲，从而可以使输入信号参与控 制。
图1是本实用新型的原理方框图；图2是信号电平转换电路原理图；图3是信号通路选择及分频输出电路原理图；图4是模拟脉冲发生电路原理图；图5是地址选择电路原理图；图6是计数电路原理图。
具体实施方式
如图1所示， 一种编码器接口电路，它包括一信号电平转换电路，用于 将编码器的信号电平转换为计算机可接受的信号电平， 一信号通路选择及分 频电路，用于选择使不同路的编码器信号通过并分频后输出， 一地址选择电 路，用于将计算机输出的地址信号与设定地址相比较，比较结果相同时输出 一控制信号， 一计数电路，用于接受地址选择电路输出的控制信号，对分频 后输出的信号电平进行计数，其中，信号电平转换电路输出端与信号通路选 择及分频电路的输入端相连接，信号通路选择及分频电路的输出端与计数电 路的输入端相连接，地址选择电路的输入端与计算机的地址信号输入端相连 接，地址选择电路的输出端与计数电路的另一输入端连接，计数电路的输出 端与计算机相连接。如图2所示，在信号电平转换电路中，脉冲信号与电路板的接口采用9 针插头CZ1，插头的5脚通过电阻R7及一个发光二极管接到OP1光电隔离 芯片(6N135)的2脚，插头的8脚通过电阻R3及一个发光二极管接到OP2 光电隔离芯片(6N135)的2脚，6N135 (OPl及OP2)的3脚接地，8脚接 VCC， 8脚和6脚之间分别接有上拉电阻R9、 RIO， 6脚和5脚之间分别接有 电容C13、 C14， 5脚接地。0P1的6脚接电压跟随器IC9A (7407)的1脚， OP2的6脚接IC9B的3脚。CZ1 (9针插头)的9脚通过一个跳线及电阻R4 接到IC9C的5脚，通过一个上拉电阻R22接到VCC (+5V)，通过一个电容 接地；9针插头的4脚通过一个跳线及电阻接到IC9的9脚，通过一个上拉电 阻接到VCC，通过一个电容C25接地。IC9的输出2脚、4脚、6脚、8脚分 别通过上拉电阻接VCC， IC9的2脚通过跳线分别接继电器IC8的3脚并短 接到IC8的13脚，IC9的4脚通过跳线接到IC8的5脚，并短接到IC8的15 脚；IC9的6脚通过跳线接到IC8的13脚，IC9的6脚通过跳线接到IC8的 15脚。如图3所示，在信号通路选择及分频输出电路中，继电器IC8的4脚接 Ql (以下Q2， Q3， Q4均为74LS193: 16进制加/减计数器)的5脚，IC8的 14脚接Q3的5脚；VCC通过一个发光二极管及一个电阻R5接到OP5 (光
隔)的1脚。计算机输出的方向信号接到与非门IC7B (CD4093)的5脚， VCC接到CD4093的6脚，OP5的4脚接地，5脚通过电阻接VCC，另外5 脚接IC9F的13脚，IC9的12脚接继电器的10脚，继电器的10脚和1脚之 间接二极管，继电器的1脚通过电阻接24V，继电器的4脚接Ql的5脚。 Ql的3脚、2展口， 6脚、7脚接在跳线排的一端，Q1的4脚接VCC， 15脚、 1脚、10脚、9脚、14脚和8脚接地，12脚(进位端)接Q2的5脚(加计 数端)，Q2的管脚接法与Ql相同。跳线排的另一端短接接到可编程计数器 (IC68254)的9脚和15脚。Q3与Q4的接法与Ql和Q2类同，不同的是连 接Q3与Q4的跳线排短接的一端接到IC6的18脚。如图4所示，在模拟脉冲发生电路中，双与非门IC7 (CD4093)的l脚 接VCC， 2脚通过一个电阻接到3脚，2脚通过一个电容接地，IC7的3脚 短接两个跳线，两个跳线的另一端分别接IC6的18脚和15脚。如图5所示，地址选择电路是通过SW1 (8位拨码开关)和比较器IC1 (74LS688)来实现的，具体接法如下将SW1的一端连接在一起然后接地， 另一端分别接IC1的2脚、4脚、6脚、8脚、].l脚，13脚、15脚(比较器 的一路输入)，另外以上每一个管脚上都通过一个上拉电阻分别接到VCC， IC1的3脚、5展P、 7脚、9胆P、 12脚，14脚、6脚(比较器的另一路输入) 接到计算机的总线，其20脚接VCC， 10脚、17脚接地，l脚由计算机输出 控制，19脚(比较输出端)接到解码器电路IC2中。如图6所示，在计数电路中，IC1 (74LS688)的19脚接3线-8线解码器 IC2 (74LS138)的4脚。IC2的16脚接VCC， 8脚接地，1脚、2脚、3脚接 到系统总线上，5脚接RESET, 6脚接VCC，其12脚接双与非门IC4(CD4093) 的2脚，IC4的1脚、14脚接VCC， 7脚接地，3脚接4027的7脚。74LS 138 的12脚同时接到IC6 (8254)的21脚；IC2的11脚接4093的5脚，IC2的 10脚接三与非门IC3 (74LS10)的11脚，其7脚接IC3的3脚；IC3的1脚 接RESET， 2脚和13脚，9脚、10脚、14脚接VCC， 7脚接地，5脚接4093 的11脚，6脚接4027的12脚，8脚接J-K触发器IC5 (4027)的9脚。IC5
的6脚、3脚、5脚、8脚、10脚、11脚、13脚，接地，其16脚接VCC， 4 脚接4093的4脚，1脚接8254的11脚，15脚接IC6的14脚和16脚。IC6的IO脚接一排跳线排的一端，用于与计算机的中断相连，13脚同样与连接中 断的跳线排--端相连，连接计算机的总线。IC6的10脚接双与非门IC7 (CD4093)的9脚，13脚接IC7的13脚。IC7的8脚接VCC，同时通过-一 个电阻和发光二极管与其本身的IO脚连接，其12脚接VCC， ll脚通过一个 发光二极管和电阻连接到VCC。电路板通过标准ISA插槽可直接插到工控机上。本接口电路可接受5V和24V两种脉冲信号的输入，其中CZ1的5脚和 8脚可以接受两路24V脉冲的输入，9脚和4脚可接受两路5V脉冲信号，可 以根据外部信号的不同来选择需要的通路。如果外部编码器给出的信号为24V脉冲，则选择CZ1的5脚和8脚作为 信号输入端，当信号输入插头CZ1的5脚后，信号经过光隔OPl (6N135) 转换成5V脉冲输出，滤波后经过IC9 (7407:电压跟随器)的l脚输入，2 脚输出，输出为5V的脉冲信号；当CZ1的8脚有信号输入时，信号经过同 样的处理由IC9的4脚输出。如果外部编码器给出的信号是5V，则选择CZ1 的9脚和4脚作为信号输入端，这两路信号经过滤波和电压跟随器分别通过 IC9的6脚和8脚输出，输出信号为5V脉冲信号。输出的信号通过跳线接入 IC8 (ATQ403)。IC8的主要作用是信号路由，输入的两路信号在控制过程中在某一时刻只 需要一路参与控制，究竟需要那一路由计算机输出的方向信号决定。IC8(ATQ403:继电器)的输出信号进入Ql (74LS193: 16进制加减计数器) 或Q3 (74LS193)的加计数端，正常工作时可以选择Ql和Q2为一路分频输 出，(Q3和Q4通路的作用与Q1和Q2相同，可作为冗裕电路)，我们可以 通过跳线来选择将信号分频(最小为2分频，最大256分频)，经过分频的 信号进入IC6 (8254:可编程计数器)的CLK端。计算机启动后首先检查电路板的地址，地址选择电中SW1的设定如果与
接在计算机总线上的IC1 (74LS688:比较器)的3脚、5脚、7脚、9脚、12 脚、14脚、16脚的值相同，则输出低电平，启动IC2 (74LS138: 3线-8线解码器)。IC2的输出由计算机控制，计算机通过IC2的输出(12脚)来启动IC6 (8254:可编程计数器)的21脚，使芯片可用，计算机通过IC2的输出(12 脚)经过IC4 (CD4093:双与非门)来控制IC6的11脚，使IC6的计数器0 可以进行计数或暂停计数(即计IC6的9脚输入的脉冲数)，计算机控制IC2 的输出通过IC3和IC5来控制IC6的14脚和16脚，使IC6的计数器1和计 数器2开始或暂停计数。在正常工作状态下，我们仅使用IC6的计数器0，其 它两个计数器可作为备用通路。IC6工作在方式0状态下，当脉冲达到IC6计 数器O的设定值时，将产生一个中断，通过IC6的10脚输出，我们可以通过 选择跳线排的不同跳线来选择使用计算机的那一个中断口输入，跳线接入的 信号通过ISA插槽输入计算机，计算机通过计中断脉冲数，则可知道编码器 输入了多少个脉冲，从而可以使输入信号参与控制。本电路还设计了一个模拟脉冲测试电路用于模拟编码器的输入，可以把 它接在IC6计数器的门控端(即9脚、15脚、18脚)，用于电路板的初期调 试0本电路中的发光二极管用于显示信号通路中信号通过的状态，通过它们， 如果电路板发生故障，可以很快发现。
权利要求1、一种编码器接口电路，其特征在于，它包括一信号电平转换电路，用于将编码器的信号电平转换为计算机可接受的信号电平，一信号通路选择及分频电路，用于选择使不同路的编码器信号通过并分频后输出，一地址选择电路，用于将计算机输出的地址信号与设定地址相比较，比较结果相同时输出一控制信号，一计数电路，用于接受地址选择电路输出的控制信号，对分频后输出的信号电平进行计数，其中，信号电平转换电路输出端与信号通路选择及分频电路的输入端相连接，信号通路选择及分频电路的输出端与计数电路的输入端相连接，地址选择电路的输入端与计算机的地址信号输入端相连接，地址选择电路的输出端与计数电路的另一输入端连接，计数电路的输出端与计算机相连接。
2、 如权利要求l所述的编码器接口电路，其特征在于，所述的信号电平 转换电路包括两路转换电路，均由光耦和电压跟随器组成，编码器输出的信 号接到光耦输入端，光耦输出端经电压跟随器接信号通路选择及分频电路的 输入端。
3、 如权利要求2所述的编码器接口电路，其特征在于，信号电平转换电路还包括两路均由电压跟随器构成的转换电路，编码器输出的信号经电压跟 随器接信号通路选择及分频电路的输入端。
4、 如权利要求2或3所述的编码器接口电路，其特征在于，所述的信号 通路选择及分频电路包括一继电器，继电器的控制端经电压跟随器、光耦和 与非门接计算机输出的方向信号，继电器输入端子接信号电平转换电路中电 压跟随器的输出端，继电器输出端子接分频器的输入端，分频器的输出端接 所述的计数电路输入端。
5、 如权利要求4所述的编码器接口电路，其特征在于，所述的地址选择 电路包括一多位拨码开关和一比较器，多位拨码开关与比较器的一路输入端 相连接，比较器的另一路输入端用于接计算机输出的地址信号。
6、 如权利要求5所述的编码器接口电路，其特征在于，所述的计数电路包括一计数器，计数器的片选端与译码器的输出端相连接，译码器的输出端 还经过与非门和触发器与计数器的门选端相连接，计数器的时钟端与所述分 频器的输出端相连接，计数器的输出端接计算机。
7、如权利要求6所述的编码器接口电路，其特征在于，所述的编码器 接口电路还设有一模拟脉冲发生电路，用于模拟编码器输出的信号电平进行 测试。
专利摘要本实用新型涉及一种编码器接口电路，它包括一信号电平转换电路，用于将编码器的信号电平转换为计算机可接受的信号电平；一信号通路选择及分频电路，用于选择使不同路的编码器信号通过并分频后输出；一地址选择电路，用于将计算机输出的地址信号与设定地址相比较，比较结果相同时输出一控制信号；一计数电路，用于接受地址选择电路输出的控制信号，对分频后输出的信号电平进行计数。本实用新型可以直接插入工控机的ISA插槽，使编码器的输出信号与计算机接受的信号相匹配并可由计算机直接读取。
文档编号G08C19/00GK201035736SQ20062013059
公开日2008年3月12日 申请日期2006年11月28日 优先权日2006年11月28日
发明者王成阁, 袁志国 申请人:中色科技股份有限公司