基于FPGA的高性能增量式編碼器解碼系統(tǒng)的設(shè)計.pdf

1、光電編碼器是一種通過光電轉(zhuǎn)換將輸出軸上的機械幾何位移量轉(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)的角度測量中，對伺服系統(tǒng)的控制起到關(guān)鍵性的作用。隨著伺服系統(tǒng)對精度的要求越來越高，如何提高角度測量的精度已成為一個迫切需要解決的問題。
　　要想提高角度測量的精度，一般采用兩種方法:一是采用更高精度的光電編碼器;二是通過外部細分電路對信號進行處理，采用中等分辨率的編碼器加上數(shù)字式超高倍細分電路，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)計了一個基于FPGA的編碼器角度解算系統(tǒng)來實現(xiàn)高精度的角度測量計算。
　　本文首先從原理、結(jié)構(gòu)和分類上對光電編碼器進行了詳盡的分析，確定了使用增量式光電編碼器作為測量的器件。隨后對各種細分算法的原理和優(yōu)缺點進行了比較，使用CORDIC來實現(xiàn)角度的反正切計算。將光電編碼器輸出的電信號經(jīng)過差分放大、濾波處理后，分成兩路信號。一路經(jīng)過整形電路，形成計數(shù)和辯

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