光柵尺數據采集系統及實現

摘 要:本文對光柵尺的數據采集進行了研究，對其輸出的脈沖信號使用FPGA進行了采集，在FPGA內部采用細分，辨向，計數，緩存的處理手段實現了光柵尺的脈沖信號處理，使用Verilog HDL語言實現了處理邏輯，并通過了仿真驗證。處理后的數據緩存到FIFO中輸出給了USB接口，以通過其傳輸給上位機。

關鍵詞:光柵尺 FPGA USB 數據處理

中圖分類號:TM938 文獻標識碼:A 文章編號:1674-098X(2011)03(c)-0089-01

引言

光電軸角編碼器，又稱光電角位置傳感器。它以高精度計量圓光柵為檢測元件，通過光電轉換，將輸入的角位置信息轉換成相應的數字代碼，并可與計算機及顯示裝置相連接，不僅能夠實現數字測量與數字控制，而且與其它同類用途的傳感器相比，具有精度高，測量范圍廣體積小、重量輕，使用可靠，易于維護等優點，具有較高的性能價格比，因此已普遍應用在雷達、光電經緯儀、地面指揮儀、機器人、數控機床和高精度閉環調速系統等諸多領域，是自動化設備理想的角度傳感器[1]。

本文使用RENISHAW公司生產的光柵尺解碼器對光電軸角編碼器進行讀數，讀數頭通過26針的D型插座輸出2組差分增量信號，然后使用FPGA對其輸出的信號進行采集處理，然后通過USB接口把數據傳送到上位機。

1 原理及實現

光柵尺讀數頭的輸出脈沖是相位相差90°的兩路脈沖方波，當軸沿著逆時針方向旋轉時，A信號領先于B信號相位90°，當軸沿著順時針方向旋轉時，B信號領先于A信號相位90°。A，B信號頻率的高低變化反映了軸旋轉速度的改變。

辨向邏輯的任務就是分清楚軸是順時針還是逆時針旋轉，通過分析A，B路的輸出波形可以總結出，當檢測到A信號的正跳變沿時，檢查B信號的狀態。……