專利名稱：一種可程控旋轉編碼器的自適應電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種可程控旋轉編碼器，尤其是涉及一種可程控旋轉編碼器的自適應電路。
背景技術：
旋轉編碼器廣泛應用于儀器儀表、工業控制、醫療器械等需要連續、精密調控的應用場合。旋轉編碼器輸出兩路相差90度的脈沖信號，根據兩路信號的相位超前、滯后判定旋轉方向，同時根據脈沖輸出個數決定旋轉量的大小。由于分辨率和應用環境的不同，旋轉編碼器在構成原理上又分為光電式、電阻式、開關式等，這種多樣性造成旋轉編碼器的應用 電路各不相同，在實際使用中產生如下一些問題I)外圍電路采用分離元件構成，由于器件的離散性造成電路穩定性下降，可靠性差。2)電路形式不統一，替換不同類型的旋轉編碼器需要修改外圍應用電路，使用起來很不方便。3)應用電路的記錄響應時間是固定的，無法修改，電路的通用性和適用性差。4)外圍應用電路復雜，輸出接口不統一，電路的可移植性較差，不便于小型化和集成化處理。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種適用范圍廣、輸出接口統一、可移植性好的可程控旋轉編碼器的自適應電路。本發明的目的可以通過以下技術方案來實現一種可程控旋轉編碼器的自適應電路，其特征在于，包括兩路毛刺消除電路、程控毛刺時鐘電路、相位檢測電路、中斷發生電路、脈沖計數電路、閘門信號發生電路、程控計數器、自動復位電路和接口邏輯電路；所述的程控毛刺時鐘電路分別與兩路毛刺消除電路、接口邏輯電路連接，其中一路毛刺消除電路與相位檢測電路連接，另一路毛刺消除電路分別與相位檢測電路、中斷發生電路、閘門信號發生電路、脈沖計數電路連接，所述的接口邏輯電路分別與相位檢測電路、中斷發生電路、脈沖計數電路、程控計數器連接，所述的閘門信號發生電路、程控計數器、自動復位電路、閘門信號發生電路依次連接形成閉環，所述的閘門信號發生電路與脈沖計數器連接。所述的兩路毛刺消除電路分別接收差分相位信號RPG+和RPG-，用于消除毛刺信號。所述的程控毛刺時鐘電路產生不同的毛刺消除時鐘以適應不同的旋轉編碼器。所述的相位檢測電路用于檢測旋轉編碼器的旋轉方向。所述的中斷發生電路產生中斷請求信號，用于外部CPU處理。所述的脈沖計數電路對旋轉編碼器的輸出脈沖進行計數，數據記錄長度共11位，合計最大計數2047個脈沖，計數結果輸入到接口邏輯電路。所述的閘門信號發生電路用于產生記錄旋轉脈沖的個數所需的閘門信號，閘門信號起始時間由旋轉編碼器輸出的第一個脈沖激勵，結束時間則由程控計數器產生。所述的自動復位電路對閘門的各種電路進行復位，復位信號自動產生，用于下一個計數周期的開始。所述的接口邏輯電路用于對外部信號的通信和內部邏輯的控制。與現有技術相比，本發明具有以下優點I)整個電路全部采用數字電路實現，無外圍分離元件，適合FPGA或EPLD實現，或者通過專用芯片實現與旋轉編碼器的集成，利于一體化、小型化旋轉編碼器的設計生產和 應用；2)毛刺消除時鐘周期可程序控制，適合所有旋轉編碼器的應用；3)脈沖計數的閘門時間也是可程控的，增加了電路的適用性，更換旋轉編碼器只需要修改閘門時間即可。4)輸出接口統一，可移植性好。
圖I為本發明的結構框圖；圖2為本發明的具體實施電路。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施例對本發明進行詳細說明。實施例如圖I所示，一種可程控旋轉編碼器的自適應電路，包括兩路毛刺消除電路I、程控毛刺時鐘電路2、相位檢測電路3、中斷發生電路7、脈沖計數電路6、閘門信號發生電路4、程控計數器5、自動復位電路8和接口邏輯電路9 ;所述的程控毛刺時鐘電路2分別與兩路毛刺消除電路I、接口邏輯電路9連接，其中一路毛刺消除電路與相位檢測電路3連接，另一路毛刺消除電路分別與相位檢測電路3、中斷發生電路7、閘門信號發生電路4、脈沖計數電路6連接，所述的接口邏輯電路9分別與相位檢測電路3、中斷發生電路7、脈沖計數電路
6、程控計數器5連接，所述的閘門信號發生電路4、程控計數器5、自動復位電路8、閘門信號發生電路4依次連接形成閉環，所述的閘門信號發生電路4與脈沖計數器6連接。工作原理如下來自旋轉編碼器的差分相位信號(RPG+和RPG-)進入本電路單元，由于非光電式旋轉編碼器的接觸噪聲會產生額外的毛刺信號，而且不同類型、不同型號的旋轉編碼器的毛刺周期是不同的，毛刺消除電路I可消除這些毛刺信號，并且通過程控毛刺時鐘電路2產生不同的毛刺消除時鐘以適應不同的旋轉編碼器。兩路經整形后的相位差信號分別進入相位檢測電路3、中斷發生電路7和閘門信號發生電路4。相位檢測電路3用于判斷旋轉編碼器的旋轉方向，其輸出作為最終輸出數據的最高位，為O代表逆時針方向，為I代表順時針方向。當旋轉編碼器工作時，中斷發生電路7產生中斷信號(INT)，便于外部CPU處理。閘門信號發生電路4用于產生記錄旋轉脈沖的個數所需的閘門信號(GATE)，閘門信號起始時間由旋轉編碼器輸出的第一個脈沖激勵，結束時間則由程控計數器5產生。自動復位電路8對閘門的各種電路進行復位，復位信號自動產生，以便于下一個計數周期的開始。脈沖計數電路6在閘門信號內對旋轉編碼器的脈沖進行計數，數據記錄長度共11位，合計最大可計數2047個脈沖，計數結果進入接口邏輯電路。接口邏輯電路9完成整個模塊的對外通信和控制。外部接口信號共4個。本發明的具體電路如圖2所示，觸發器Dl和D2對應著圖I中的兩路毛刺消除電路1，觸發器D3對應著圖I中的相位檢測電路3，D4對應著圖I中的程控計數器5，D5對應著圖I中的閘門信號產生電路4，D6對應著圖I中的自動復位電路8，D7對應著圖I中的脈沖計數電路6，D9對應著圖I中的中斷發生器7。觸發器Dl和D2對輸入的旋轉編碼器信號進行整形和同步處理，觸發器D3判斷旋轉編碼器的旋轉方向，D5產生閘門計數的起始時刻，D6和D7是兩個計數器，D6控制閘門的計數時間，D7完成對旋轉編碼器的脈沖進行計數。當D6計數達到預定的設置值時，對D5進行復位，并且D6重新進行裝載，同時D7停止計數并保持數據，并在此時通過D9產生中斷信 號，這樣可以保證中斷處理與編碼計數不產生沖突。D4是閘門時間控制寄存器，它的值由外部輸入控制。當外部設備接收到中斷信號后，通過總線讀出方向信號DIR和旋轉編碼器的脈沖個數RD (I I: O)，然后通過CLR信號對中斷發生器D9和編碼計數器D7復位，開始等待下一個計數周期的開始。各信號定義如下 RPG+和RPG-:旋轉編碼器的原始輸入脈沖信號；G(15:0):閘門時間控制寄存器的數據；SCLK :高速同步時鐘信號，要求該信號時鐘頻率至少是旋轉編碼器脈沖頻率的5倍以上；CLR:復位信號；DIR :旋轉編碼器的方向輸出信號；RD (11:0):旋轉編碼器的計數結果；INT :中斷信號輸出，低有效。
權利要求
1.一種可程控旋轉編碼器的自適應電路，其特征在于，包括兩路毛刺消除電路、程控毛刺時鐘電路、相位檢測電路、中斷發生電路、脈沖計數電路、閘門信號發生電路、程控計數器、自動復位電路和接口邏輯電路；所述的程控毛刺時鐘電路分別與兩路毛刺消除電路、接口邏輯電路連接，其中一路毛刺消除電路與相位檢測電路連接，另一路毛刺消除電路分別與相位檢測電路、中斷發生電路、閘門信號發生電路、脈沖計數電路連接，所述的接口邏輯電路分別與相位檢測電路、中斷發生電路、脈沖計數電路、程控計數器連接，所述的閘門信號發生電路、程控計數器、自動復位電路、閘門信號發生電路依次連接形成閉環，所述的閘門信號發生電路與脈沖計數器連接。
2.根據權利要求I所述的一種可程控旋轉編碼器的自適應電路，其特征在于，所述的兩路毛刺消除電路分別接收差分相位信號RPG+和RPG-，用于消除毛刺信號。
3.根據權利要求I所述的一種可程控旋轉編碼器的自適應電路，其特征在于，所述的程控毛刺時鐘電路產生不同的毛刺消除時鐘以適應不同的旋轉編碼器。
4.根據權利要求I所述的一種可程控旋轉編碼器的自適應電路，其特征在于，所述的相位檢測電路用于檢測旋轉編碼器的旋轉方向。
5.根據權利要求I所述的一種可程控旋轉編碼器的自適應電路，其特征在于，所述的中斷發生電路產生中斷請求信號，用于外部CPU處理。
6.根據權利要求I所述的一種可程控旋轉編碼器的自適應電路，其特征在于，所述的脈沖計數電路對旋轉編碼器的輸出脈沖進行計數，數據記錄長度共11位，合計最大計數2047個脈沖，計數結果輸入到接口邏輯電路。
7.根據權利要求I所述的一種可程控旋轉編碼器的自適應電路，其特征在于，所述的閘門信號發生電路用于產生記錄旋轉脈沖的個數所需的閘門信號，閘門信號起始時間由旋轉編碼器輸出的第一個脈沖激勵，結束時間則由程控計數器產生。
8.根據權利要求I所述的一種可程控旋轉編碼器的自適應電路，其特征在于，所述的自動復位電路對閘門的各種電路進行復位，復位信號自動產生，用于下一個計數周期的開始。
9.根據權利要求I所述的一種可程控旋轉編碼器的自適應電路，其特征在于，所述的接口邏輯電路用于對外部信號的通信和內部邏輯的控制。
全文摘要
本發明涉及一種可程控旋轉編碼器的自適應電路，包括兩路毛刺消除電路、程控毛刺時鐘電路、相位檢測電路、中斷發生電路、脈沖計數電路、閘門信號發生電路、程控計數器、自動復位電路和接口邏輯電路；所述的程控毛刺時鐘電路分別與兩路毛刺消除電路、接口邏輯電路連接，其中一路毛刺消除電路與相位檢測電路連接，另一路毛刺消除電路分別與相位檢測電路、中斷發生電路、閘門信號發生電路、脈沖計數電路連接，所述的接口邏輯電路分別與相位檢測電路、中斷發生電路、脈沖計數電路、程控計數器連接，所述的閘門信號發生電路、程控計數器、自動復位電路、閘門信號發生電路依次連接形成閉環。與現有技術相比，本發明具有適用范圍廣、輸出接口統一等優點。
文檔編號H03M1/08GK102957426SQ20111024330
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月23日 優先權日2011年8月23日
發明者陳爽, 陳懷超, 陳向民 申請人:上海創遠儀器技術股份有限公司