基于CPLD的光电码盘计数器的设计

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3.0 朱铭铭 2024-09-20 5 4 569.22KB 4 页 150积分

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基于 CPLD 的光电码盘计数器的设计

摘要：根据增量式光电码盘进行位置检测的原理，本文提出了一种基于 CPLD 的器件的实现增量式光电码盘的设计方案。简

略介绍了 EMP7128 器件的主要特点，详细分析了四倍频计数电路和接口电路的设计原理。

关键字：光电码盘，EMP7128，四倍频

中图分类号：TH 711 　　文献标识码：A

Design of Photoelectrical Encoder Counter Based on CPLD

WANG Zhong-yong

（Fujian Wuyi Institute Electronic Department Fujian ,354300）

Abstract: Based on the theory of incremental type of photoelectrical encoder position detection，this paper

puts forth a design method of incremental type of photoelectrical encoder. The main characters of EMP7128

were briefly introduced, and e design principle of fourfold frequency and interface circuits were analyzed

in detail.

Key words: Photoelectrical Encoder，EMP7128，fourfold frequency

0 引言

光电码盘是许多传感器和自动控制系统的重要部件，可用来测量位移、速度、加速度等，近年来在研

究和使用方面，不断有所创新和发展。由于光电码盘具有精度高，体积小、重量轻、响应速度快、可靠性高、

抗干扰能力强等特点，并在国防、科研及工业自动化等领域应用越来越广泛[1]。采用光电码盘作为位置检

测装置时，光电码盘固定在电机轴上，并跟随电机同轴转动。假设光电码盘每转动一周输出个脉冲,

电机直径为，若检测到码盘输出了个脉冲,则位移s = 。通常，光电码盘分为绝对式和增量式

两种。绝对式码盘在任意位置都可给出与位置相对应的数字转角输出量，不存在四倍频问题；增量式码盘

根据轴所输出的角度，输出一系列脉冲，通过记数电路，对脉冲进行累计记数，得到相对角位移。由于单

个绝对码盘交位移范围为0°～360°，需要多个码盘才能测量360°的角位移；而增量式码盘只受设计电路的

位数限制，因而应用广泛[2]。本文以Altera公司的EMP7128可编程逻辑器件为基础设计出高集成度的四

分频16 位位置式光电码盘计数器。

1 系统结构

图1运动控制卡结构示意图，它由DSP 运动控制模块、计数模块、四分频模块、键盘显示模块等组成。

DSP 运动控制模块是整个系统的核心，它对控制对象进行控制，处理数据的输入输出。计数模块和四分频

模块是对外部输入的脉冲信号计数，并把计数值输入到DSP 控制模块，由该模块进行位置的定位和控制。

键盘接口模块和液晶显示模块是该系统的输入输出，键盘接口模块：主要用来产生键盘扫描信号，确定

键值，区分数字键和功能键，而液晶显示模块是将显示控制信息和数据。PCI 总线模块则是为了与上位机

进行高速数据通信。本文只是就该运动控制卡的计数模块和四分频模块进行详细研究的。

图1运动控制卡结构示意图

本运动控制卡中的光电码计数器的 CPLD 器件是 EMP7128，它是Altera 公司 MAX7000 系列的一款

常用可编程逻辑器件，是以第二代多阵列矩阵为基础的高性能 CMOS EPROM 器件，具有高阻抗、电可

擦等特点，内部可用门单元为2500 个，可用宏单元数为 128 个，管脚间最大延迟为15ns，内部设计计

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摘要：

基于CPLD的光电码盘计数器的设计摘要：根据增量式光电码盘进行位置检测的原理，本文提出了一种基于CPLD的器件的实现增量式光电码盘的设计方案。简略介绍了EMP7128器件的主要特点，详细分析了四倍频计数电路和接口电路的设计原理。关键字：光电码盘，EMP7128，四倍频中图分类号：TH711　　文献标识码：ADesignofPhotoelectricalEncoderCounterBasedonCPLDWANGZhong-yong（FujianWuyiInstituteElectronicDepartmentFujian,354300）Abstract:Basedonthetheoryofinc...

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