基于FPGA的高性能增量式編碼器解碼系統(tǒng)的設(shè)計(jì).pdf_第1頁(yè)
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1、光電編碼器是一種通過(guò)光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機(jī)械幾何位移量轉(zhuǎn)換成脈沖或數(shù)字量的傳感器,目前已廣泛應(yīng)用于伺服系統(tǒng)的角度測(cè)量中,對(duì)伺服系統(tǒng)的控制起到關(guān)鍵性的作用。隨著伺服系統(tǒng)對(duì)精度的要求越來(lái)越高,如何提高角度測(cè)量的精度已成為一個(gè)迫切需要解決的問(wèn)題。
  要想提高角度測(cè)量的精度,一般采用兩種方法:一是采用更高精度的光電編碼器;二是通過(guò)外部細(xì)分電路對(duì)信號(hào)進(jìn)行處理,采用中等分辨率的編碼器加上數(shù)字式超高倍細(xì)分電路,形成超高分辨率的位置傳感器。直接

2、采用高分辨率的編碼器不僅價(jià)格昂貴,并且在制作工藝上也存在著較大的困難。因此,本文設(shè)計(jì)了一個(gè)基于FPGA的編碼器角度解算系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度的角度測(cè)量計(jì)算。
  本文首先從原理、結(jié)構(gòu)和分類上對(duì)光電編碼器進(jìn)行了詳盡的分析,確定了使用增量式光電編碼器作為測(cè)量的器件。隨后對(duì)各種細(xì)分算法的原理和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了比較,使用CORDIC來(lái)實(shí)現(xiàn)角度的反正切計(jì)算。將光電編碼器輸出的電信號(hào)經(jīng)過(guò)差分放大、濾波處理后,分成兩路信號(hào)。一路經(jīng)過(guò)整形電路,形成計(jì)數(shù)和辯

3、向用的方波信號(hào)送入到FPGA中進(jìn)行處理,形成角度粗碼部分;另外一路經(jīng)過(guò)A/D轉(zhuǎn)換后送入到FPGA中由CORDIC算法實(shí)現(xiàn)角度的解算,得到角度的精碼,然后FPGA將計(jì)算得到的值送入到DSP進(jìn)行控制。論文在研究傳統(tǒng)CORDIC算法的基礎(chǔ)上,對(duì)傳統(tǒng)CORDIC算法存在角度覆蓋范圍有限的局限性及運(yùn)算速度進(jìn)行了改進(jìn),通過(guò)分象限法實(shí)現(xiàn)了(0,360°)范圍的解碼,提高了解算的速度。在硬件電路設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上,用VHDL語(yǔ)言編寫(xiě)了角度計(jì)算模塊和計(jì)數(shù)辯向模

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