- 增量型光電編碼器抗抖動(dòng)二倍頻電路的設(shè)計(jì)

　　2．2．1 濾除編碼器抖動(dòng)的原理

　　采用二倍頻技術(shù)濾除抖動(dòng)脈沖。所謂二倍頻技術(shù)即對A相或者B相每個(gè)脈沖的上升沿和下降沿分別計(jì)數(shù)。光電編碼器經(jīng)過二倍頻后正常輸出波形如圖3所示，A相脈沖O→1跳變時(shí)，B為O，則編碼器正轉(zhuǎn)；B為1，則編碼器反轉(zhuǎn)。A相脈沖1→O跳變時(shí)，B為1，則編碼器正轉(zhuǎn)；B為0，則編碼器反轉(zhuǎn)。編碼器正常輸出波形時(shí)，A、B兩相交替跳變，如果A相發(fā)生跳變后，B相沒有發(fā)生跳變A相又發(fā)生跳變，此時(shí)認(rèn)為是干擾脈沖，反之同樣視為干擾脈沖。

　　分析圖4，對A相的跳變沿進(jìn)行二倍頻計(jì)數(shù)，B相的高低電平用來判斷編碼器的正反轉(zhuǎn)。B相邊沿的抖動(dòng)脈沖對二倍頻計(jì)數(shù)沒有影響，如圖4(b)所示。分析圖4(a)，A相邊緣的抖動(dòng)認(rèn)為是干擾脈沖被濾除掉。圖4(c)，圖4(d)中的a，b標(biāo)記的位置是編碼器物理地址，如圖4(d)標(biāo)記的a，b表示編碼器在此處反復(fù)振動(dòng)。圖4(c)、圖4(d)(1)、(2)標(biāo)記處跳變沿視為抖動(dòng)脈沖，應(yīng)濾除，A相的正轉(zhuǎn)脈沖數(shù)據(jù)數(shù)和反轉(zhuǎn)脈沖數(shù)據(jù)數(shù)相減后就是A相實(shí)際二倍頻后的脈沖數(shù)據(jù)。

2．2．2 FPGA濾除編碼器抖動(dòng)及仿真結(jié)果

　　根據(jù)以上分析，本文采用FPGA濾除增量型光電編碼器輸出抖動(dòng)脈沖。編譯環(huán)境采用QuartusⅡ8．O。在FPGA中使用圖形和語言結(jié)合的方法設(shè)計(jì)邏輯模塊。內(nèi)部的邏輯子模塊采用Verilog語言來實(shí)現(xiàn)。頂層模塊的結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。A和B輸入引腳連接增量型編碼器A相和B相信號。Acount為16位的數(shù)據(jù)寄存器，輸出當(dāng)前編碼器的位置。頂層設(shè)計(jì)中包含兩個(gè)模塊，一個(gè)是根據(jù)編碼器的B相跳變沿記錄來濾除編碼器A相抖動(dòng)脈沖的BlockA模塊，該模塊根據(jù)濾除后的A相脈沖數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)并記錄脈沖數(shù)據(jù)。Verilog的主要程序如下：

?

　　另一個(gè)模塊BlockB主要完成的功能是濾除編碼器B相的抖動(dòng)脈沖。根據(jù)分析濾除編碼器抖動(dòng)的原理，ENA引腳為BlockA模塊的輸出引腳，當(dāng)A相輸入引腳有跳變時(shí)ENA為1，A相引腳有連續(xù)的跳變或者接下來B相有跳變時(shí)ENA為0。ENB為編碼器B相跳變使能引腳，當(dāng)ENA為1時(shí)如果B相有跳變ENB為1，當(dāng)ENA為1時(shí)如果B相有連續(xù)跳變ENB為0。主要程序如下：

　　以圖4(a)的編碼器抖動(dòng)輸出仿真為例，仿真效果如圖6所示。從圖中分析，A相輸出7個(gè)脈沖，應(yīng)該輸出3個(gè)脈沖，二倍頻后是14個(gè)脈沖，應(yīng)該輸出6個(gè)脈沖，經(jīng)過濾除后脈沖計(jì)數(shù)器數(shù)為6個(gè)。A相的抖動(dòng)脈沖得到有效的濾除。

　　3 結(jié)語

　　現(xiàn)場調(diào)試結(jié)果證明，該算法可以消除工業(yè)現(xiàn)場出現(xiàn)的干擾和抖動(dòng)現(xiàn)象，能夠準(zhǔn)確地記錄脈沖數(shù)據(jù)。此濾波方法可以采用軟件濾波，但是軟件濾波需要的引腳較多，采用兩個(gè)中斷引腳響應(yīng)A相的上升沿和下降沿，浪費(fèi)CPU資源。采用FPGA實(shí)現(xiàn)編碼器的濾波，設(shè)計(jì)方便，改動(dòng)靈活。

更多編碼器知識請?jiān)L問http://ttokpm.com/zhuanti/20111111242149.html