专利名称：基于可编程器件的编码器操作识别处理装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种编码器操作识别处理设备，具体来说，涉及一种编码器操作识别处理速度快、稳定性高，同时提供总线型读写接口，方便对编码器数量进行扩展的基于可编程器件的编码器操作识别处理装置。
背景技术：
编码器具有操作功能多(有左旋、右旋、按下、按下左旋、按下右旋)、精度高等优点，在很多电子设备上都有采用，在一些小规模采用编码器的设备上，编码器各种操作的识别处理大都是采用单片机实现的，采用单片机处理编码器的操作是依靠软件实现的，虽然在硬件电路设计方面比较简单，但会浪费单片机大量的资源及宝贵的软件处理运行时间， 而且在很多设备上(如调音台)大量采用编码器，在这种情况下如果还采用单片机来实现的话，就会受单片机资源、成本限制而难以实现，同时采用单片机方案还存在稳定性不高、速度较慢等缺点。
实用新型内容针对以上的不足，本实用新型提供了一种基于可编程器件的编码器操作识别处理装置，它通过硬件实现去抖动、鉴相处理和键值储存等功能，编码器操作识别处理速度快、 稳定性高，同时提供总线型读写接口，方便对编码器数量进行扩展。本实用新型的基于可编程器件的编码器操作识别处理装置包括数个分别用于采样编码器动作信号的编码器操作检测单元，以及分别对各个编码器进行采样得到的编码器动作信号进行编码，然后以总线形式输出的总线输入输出编译码单元。每一所述编码器操作检测单元包括用于检测编码器旋转方向的鉴相单元和用于检测编码器按下操作的按下操作检测单元，以及根据鉴相单元和按下操作检测单元检测的编码器的动作信息进行编码的编码器旋转及按下操作编码单元。每一所述鉴相单元包括检测编码器A脚和B脚电平信号的边缘检测去抖单元，以及根据边缘检测去抖单元检测的编码器A脚和B脚的电平信号来判断编码器旋转方向的编码器旋转判断处理单元。每一所述按下操作检测单元包括清除操作单元、编码器按下检测去抖单元和按下操作释放检测及缓存单元，以及根据编码器按下检测去抖单元检测的编码器动作信息进行编码的编码器按下及释放编码单元。所述边缘检测去抖单元由触发器instil和非门instil构成，在时钟信号CLK的上升缘时，由触发器instil锁存编码器的A脚或B脚的电平信号，并通过非门instil得到相位相反的两信号CLK_P。所述编码器旋转判断处理单元由或门inst24、或门inst23、触发器instl2和触发器instl7组成。所述编码器按下检测去抖单元由触发器inst27^inst29，或门inst25、非门insU6和非门inst30组成，触发器inst27和时钟信号CLK组成信号采样电路，同时实现消抖功能，在时钟信号CLK的上升缘时，由触发器inst27锁存按键输出信号KEY，当按键按下时，KEY信号产生的上升缘使触发器insU8输出高电平，而当按键释放时，产生的KEY信号下降缘使触发器insU9输出高电平，或门instl25和非门instil对编码器左右旋动作检测，实现当在按下操作时又有左或右旋操作，而SHIFT信号表示当前编码器是否同时被按下。所述总线输入输出编译码单元由地址译码器U2、编码器Ul和编码器Ul组成，编码器Ul和编码器Ul组成的二进制编码器对左、右旋和按下操作的输出信号进行编码，通过地址译码器U2在总线上选通输出。本实用新型的有益效果本实用新型的基于可编程器件的编码器操作识别处理装置通过总线输入输出编译码单元连接多个编码器操作检测单元，可以同时识别处理多个编码器的动作，扩展性更好，另外，通过鉴相单元和按下操作检测单元检测编码器的操作状态，不但结构简单，外围元件少，成本低，同时编码器操作识别处理速度更快，稳定性更高。
图1为本实用新型的基于可编程器件的编码器操作识别处理装置的功能框架图；图2为本实用新型的边缘检测去抖单元的电路原理图；图3为本实用新型的编码器旋转判断处理单元的电路原理图；图4为本实用新型的按下操作检测单元的电路原理图；图5为本实用新型的CLK和CLR信号选通电路原理图；图6为本实用新型的总线输入输出编译码单元电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图本实用新型进行进一步阐述。如图1所示，本实用新型的基于可编程器件的编码器操作识别处理装置在单个芯片上可以同时处理多个编码器的操作，给编码器的应用提供了一个简单、方便、高可靠性和低成本的解决方案，它可以取代单片机、编码器专用处理芯片等完成编码器的操作识别处理功能。它包括总线输入输出编译码单元和数个结构相同的编码器操作检测单元，编码器操作检测单元用于采样对应编码器动作信号，总线输入输出编译码单元分别对各个编码器进行采样得到的编码器动作信号进行编码，然后以总线形式输出。其中，所述编码器操作检测单元包括鉴相单元、按下操作检测单元和编码器旋转及按下操作编码单元，所述鉴相单元用于检测编码器旋转方向，按下操作检测单元用于检测编码器按下操作，编码器旋转及按下操作编码单元根据鉴相单元和按下操作检测单元检测的编码器的动作信息进行编码。所述鉴相单元包括检测编码器A脚和B脚电平信号的边缘检测去抖单元，以及根据边缘检测去抖单元检测的编码器A脚和B脚的电平信号来判断编码器旋转方向的编码器旋转判断处理单元，根据编码器的工作原理，编码器的左旋、右旋是根据其在旋转过程中A、 B两个输出引脚的相位关系确定的(也即鉴相)，如果编码器A脚输出相位超前于B脚则为左转，反之为右转。如图2所示，边缘检测去抖单元电路中，在时钟信号CLK的上升缘，由触发器instil锁存编码器A脚或B脚电平，并通过非门instil得到相位相反的两信号CLK_N和CLK_P，它们的有效上升缘分别表示A脚或B脚电平的下降缘和上升缘，如图3所示，编码器旋转判断处理单元由或门inst24、或门inst23、触发器instl2和触发器instl7组成，编码器右旋、左旋判断是当编码器A脚的上升缘时刻B脚输出为高电平，或者A脚的下降缘时刻B脚输出为低电平，则表示编码器右旋；反之，当编码器A脚的上升缘时刻B脚输出为低电平，或者编编码器A脚的下降缘时刻B脚输出为高电平，则表示编码器左旋。同时此电路中改变时钟信号CLK的周期就可以调整信号电平的采样间隔，可以避免由于编码器操作时产生的高频抖动而产生误判，也即消抖功能。[0022]所述按下操作检测单元包括清除操作单元、编码器按下检测去抖单元和按下操作释放检测及缓存单元，以及根据编码器按下检测去抖单元检测的编码器动作信息进行编码的编码器按下及释放编码单元。很多编码器还支持按下操作(也称为单击)，按下操作检测单元便是完成这个操作的处理，其内部结构如图4所示，在时钟信号CLK的上升缘，由触发器inst27锁存按键输出信号KEY，当按键按下时，KEY信号产生的上升缘使触发器insU8 输出高电平，而当按键释放时，产生的KEY信号下降缘使触发器insU9输出高电平，表示有按键按下。其中，或门instl25和非门instil组成的编码器左右旋动作检测，实现当在按下的同时又有左、右旋操作时将清除按键按下操作的输出，而SHIFT信号表示当前编码器是否同时被按下，以用于实现按下左、右旋这两个功能。同样在这部分电路中，由触发器 inst27和时钟信号CLK组成的信号采样电路也实现了消抖功能。所述总线输入输出编译码单元由地址译码器U2、编码器Ul和编码器Ul组成，编码器Ul和编码器Ul组成的二进制编码器对左、右旋和按下操作的输出信号进行编码，通过地址译码器U2在总线上选通输出。在应用中，多个编码器操作检测单元通过总线连在一起可以很方便进行扩展，其总线接口实现原理图如图5和图6所示，它包括地址信号译码、 键值编码以及相应信号选通，其具体工作原理是当总线上出现的地址A0-A7与本装置设置的地址一致时，由译码器U2译码后输出选中信号SEL高电平有效，从而控制三态门inst63 和inst64将总线上的CLK_IN、CLR_IN输入到内部处理电路，而由Ul和U3组成的二进制编码器对左、右旋及按下操作输出信号进行编码并在总线上选通输出。因而当由此搭建的系统需要进行编码器应用规模方面的增减时，只需在总线上相应的增减编码器处理芯片便可 (总线上最多可支持1 个编码器处理芯片)，而无需改动其它部分。以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式，本实用新型并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本实用新型的各种改动或变型不脱离本实用新型的精神和范围，且属于本实用新型的权利要求和等同技术范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型。
权利要求1.一种基于可编程器件的编码器操作识别处理装置，其特征在于，它包括数个分别用于采样编码器动作信号的编码器操作检测单元，以及分别对各个编码器进行采样得到的编码器动作信号进行编码，然后以总线形式输出的总线输入输出编译码单元。
2.根据权利要求1所述的基于可编程器件的编码器操作识别处理装置，其特征在于， 每一所述编码器操作检测单元包括用于检测编码器旋转方向的鉴相单元和用于检测编码器按下操作的按下操作检测单元，以及根据鉴相单元和按下操作检测单元检测的编码器的动作信息进行编码的编码器旋转及按下操作编码单元。
3.根据权利要求2所述的基于可编程器件的编码器操作识别处理装置，其特征在于， 每一所述鉴相单元包括检测编码器A脚和B脚电平信号的边缘检测去抖单元，以及根据边缘检测去抖单元检测的编码器A脚和B脚的电平信号来判断编码器旋转方向的编码器旋转判断处理单元。
4.根据权利要求2所述的基于可编程器件的编码器操作识别处理装置，其特征在于， 每一所述按下操作检测单元包括清除操作单元、编码器按下检测去抖单元和按下操作释放检测及缓存单元，以及根据编码器按下检测去抖单元检测的编码器动作信息进行编码的编码器按下及释放编码单元。
5.根据权利要求3所述的基于可编程器件的编码器操作识别处理装置，其特征在于， 所述边缘检测去抖单元由触发器instil和非门instil构成，在时钟信号CLK的上升缘时，由触发器instil锁存编码器的A脚或B脚的电平信号，并通过非门instil得到相位相反的两信号CLK_N和CLK_P。
6.根据权利要求3所述的基于可编程器件的编码器操作识别处理装置，其特征在于， 所述编码器旋转判断处理单元由或门inst24、或门inst23、触发器instl2和触发器instl7 组成。
7.根据权利要求4所述的基于可编程器件的编码器操作识别处理装置，其特征在于， 所述编码器按下检测去抖单元由触发器inst27 inst29，或门inst25、非门inst26和非门 inst30组成，触发器inst27和时钟信号CLK组成信号采样电路，同时实现消抖功能，在时钟信号CLK的上升缘时，由触发器inst27锁存按键输出信号KEY，当按键按下时，KEY信号产生的上升缘使触发器insU8输出高电平，而当按键释放时，产生的KEY信号下降缘使触发器insU9输出高电平，或门instl25和非门instil对编码器左右旋动作检测，实现当在按下操作时又有左或右旋操作，而SHIFT信号表示当前编码器是否同时被按下。
8.根据权利要求2所述的基于可编程器件的编码器操作识别处理装置，其特征在于， 所述总线输入输出编译码单元由地址译码器U2、编码器Ul和编码器Ul组成，编码器Ul和编码器Ul组成的二进制编码器对左、右旋和按下操作的输出信号进行编码，通过地址译码器U2在总线上选通输出。
专利摘要本实用新型公开了一种编码器操作识别处理速度快、稳定性高和扩展性好的基于可编程器件的编码器操作识别处理装置，它包括数个用于采样编码器动作信号的编码器操作检测单元和对采样得到的编码器动作信号进行编码，然后以总线形式输出的总线输入输出编译码单元。编码器操作检测单元包括用于检测编码器旋转方向的鉴相单元和用于检测编码器按下操作的按下操作检测单元，以及进行编码的编码器旋转及按下操作编码单元，鉴相单元包括检测编码器A脚和B脚电平信号的边缘检测去抖单元和判断编码器旋转方向的编码器旋转判断处理单元，按下操作检测单元包括清除操作单元、编码器按下检测去抖单元、按下操作释放检测及缓存单元和编码器按下及释放编码单元。
文档编号G06F13/20GK202142053SQ20112014274
公开日2012年2月8日 申请日期2011年5月6日 优先权日2011年5月6日
发明者李志雄 申请人:广州励丰文化科技股份有限公司