專利名稱：一種應(yīng)用編碼器計(jì)數(shù)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種計(jì)數(shù)方法和裝置，尤其涉及一種應(yīng)用編碼器計(jì)數(shù)的方法和裝置。
背景技術(shù)：
編碼器是一種最為常見(jiàn)的角度測(cè)量傳感器，配備一些機(jī)械結(jié)構(gòu)還可以測(cè)量位移等 其他機(jī)械量值，在各行各業(yè)都有廣泛的應(yīng)用。編碼器是將轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，利用光柵(磁 柵)測(cè)量技術(shù)轉(zhuǎn)換成方波脈沖輸出，通過(guò)外部的計(jì)數(shù)裝置對(duì)輸出脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，得到與被 測(cè)的角度相對(duì)應(yīng)的數(shù)字量。以往一般都使用可逆計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)，隨著微處理器技術(shù)的發(fā) 展和成熟，我們完全可以省略計(jì)數(shù)器電路，直接使用微處理器進(jìn)行計(jì)數(shù)。但在實(shí)際使用時(shí)， 往往會(huì)出現(xiàn)計(jì)數(shù)不準(zhǔn)和一些波形干擾影響計(jì)數(shù)的精確度，同時(shí)還必須在測(cè)量前事先規(guī)定一 個(gè)正向計(jì)數(shù)的旋轉(zhuǎn)方向，使應(yīng)用微處理器進(jìn)行計(jì)數(shù)變得不如使用可逆計(jì)數(shù)器進(jìn)行計(jì)數(shù)簡(jiǎn)單 和易使用，且計(jì)數(shù)的精確度也不一定能保證。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種應(yīng)用編碼器計(jì)數(shù)的方法，解決現(xiàn)在利用微 處理器和編碼器進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)需要事先進(jìn)行設(shè)定致使使用不便，而且因?yàn)榫幋a器的一些波形 干擾致使計(jì)數(shù)的精確度不高的缺陷。技術(shù)方案本發(fā)明提出了一種應(yīng)用編碼器計(jì)數(shù)的方法，其特征在于包括如下步驟設(shè)定編碼器的輸出脈沖信號(hào)，設(shè)置編碼器同時(shí)輸出具有相位差的兩路脈沖信號(hào)A 和信號(hào)B，通過(guò)反相將其中一路脈沖信號(hào)A反相為X，并與上述兩路脈沖信號(hào)同時(shí)輸出；定義編碼器的角度旋轉(zhuǎn)方向?yàn)橥Ｍ较蛘D(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)，以上三路輸出脈沖信號(hào) 的狀態(tài)字作為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)字儲(chǔ)存，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器往希望正向或反向計(jì)數(shù)的方向正向或反向旋 轉(zhuǎn)時(shí)，以脈沖信號(hào)A或X的上升沿或下降沿作為觸發(fā)點(diǎn)，記錄下此時(shí)三路脈沖信號(hào)的電平作 為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)字；開(kāi)始計(jì)數(shù)，微處理器MCU接收到編碼器輸出的三路脈沖信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到脈沖信號(hào)A 或X出現(xiàn)觸發(fā)點(diǎn)時(shí)，讀出此時(shí)三路脈沖信號(hào)的電平作為實(shí)時(shí)狀態(tài)字，將所述實(shí)時(shí)狀態(tài)字與 上述標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)字進(jìn)行比對(duì)，如完全符合，則相應(yīng)做正向或反向計(jì)數(shù)，如不完全符合，則忽略 不計(jì)。所述脈沖信號(hào)A和B的相位差為90度，采用以脈沖信號(hào)A或X的下降沿作為觸發(fā)
點(diǎn)ο本發(fā)明還提出了一種應(yīng)用編碼器計(jì)數(shù)的裝置，其特征在于包括輸出兩路具有相 位差脈沖信號(hào)的編碼器，將編碼器的其中一路輸出信號(hào)進(jìn)行反相的反相器，并將此反相信 號(hào)與所述兩路脈沖信號(hào)同時(shí)輸出的合成輸出器，所述合成輸出器的三路輸出信號(hào)分別與微 處理器的三個(gè)端口相連，同時(shí)具有正相和反相的脈沖信號(hào)的輸出連接微處理器的中斷口， 另外一路具有相位差的脈沖信號(hào)連接微處理器的輸入/輸出口，所述微處理器內(nèi)包括存儲(chǔ)脈沖信號(hào)的電平的狀態(tài)字的存儲(chǔ)器和比較接收的脈沖信號(hào)的電平的狀態(tài)字和預(yù)設(shè)的狀態(tài) 字進(jìn)行比較的比較器，以及根據(jù)比較器結(jié)果進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器。所述編碼器采用兩相雙向編碼器。有益效果本發(fā)明的方法和裝置利用編碼器輸出三相脈沖信號(hào)并檢測(cè)計(jì)數(shù)，避免了常用的利用兩相脈沖信號(hào)進(jìn)行計(jì)數(shù)易出現(xiàn)的其中一路信號(hào)下降沿干擾產(chǎn)生計(jì)數(shù)誤差，或編碼器正反 轉(zhuǎn)變換時(shí)脈沖多計(jì)或漏記現(xiàn)象，而且改進(jìn)了現(xiàn)在確定了正反轉(zhuǎn)方向后不能再改變方向進(jìn)行 計(jì)數(shù)的缺陷。


圖1為本發(fā)明現(xiàn)在常用的兩相輸出脈沖時(shí)序圖。圖2為本發(fā)明編碼器輸出三相脈沖時(shí)序圖
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。我們以每圈輸出2048個(gè)脈沖的光柵式兩相雙向編碼器為例，所謂兩相即同時(shí)輸 出相位差為90°兩路脈沖信號(hào)，雙向就是可以進(jìn)行正反轉(zhuǎn)并進(jìn)行正反計(jì)數(shù)，其輸出脈沖時(shí) 序圖見(jiàn)圖2。脈沖是A脈沖通過(guò)一個(gè)反相電路得到的和A脈沖邏輯相反的信號(hào)，B脈沖是與 A脈沖相位差為90°脈沖信號(hào)。實(shí)際使用時(shí)，采用Atmel89C52微處理器進(jìn)行編碼器的脈沖 計(jì)數(shù)，A和X脈沖分別通過(guò)光偶將脈沖傳輸給CPU外部中斷0和外部中斷1端口上(INTO、 INT1)，B脈沖用一個(gè)I/O 口接收。編程時(shí)，首先通過(guò)相序測(cè)量功能在E2R0M中儲(chǔ)存定義的 正反轉(zhuǎn)狀態(tài)字，也就是先沿著希望正向計(jì)數(shù)的方向旋轉(zhuǎn)編碼器，A脈沖的下降沿觸發(fā)外部中 斷0，在外部中斷0服務(wù)程序中讀入A、Χ、Β脈沖的電平即為正轉(zhuǎn)狀態(tài)字，再沿著希望反向計(jì) 數(shù)的方向旋轉(zhuǎn)編碼器，脈沖的下降沿觸發(fā)外部中斷1，在外部中斷1服務(wù)程序中讀入A、X、B 脈沖的電平即為反轉(zhuǎn)狀態(tài)字。實(shí)際計(jì)數(shù)時(shí)，假如定義相序1 — 2為正轉(zhuǎn)，當(dāng)外部中斷0觸發(fā) 時(shí)，在外部中斷0服務(wù)程序中判斷A、X、B脈沖的電平，如果為011 (正轉(zhuǎn)狀態(tài)字)則計(jì)數(shù)器 加1，為010則無(wú)效，即相位2的A脈沖下降沿中斷有效，編碼器正轉(zhuǎn)；當(dāng)外部中斷1觸發(fā)時(shí)， 同樣判斷這個(gè)電平，如果為101 (反轉(zhuǎn)狀態(tài)字)則計(jì)數(shù)器減1，為100則無(wú)效，即相位2的脈 沖X下降沿中斷有效，編碼器反轉(zhuǎn)。如果相序測(cè)量程序定義2 — 1為正轉(zhuǎn)，則正轉(zhuǎn)狀態(tài)字為 010，反轉(zhuǎn)狀態(tài)字為100，在1狀態(tài)A脈沖觸發(fā)外部中斷0，對(duì)計(jì)數(shù)器加1，在1狀態(tài)X脈沖觸 發(fā)外部中斷1，對(duì)計(jì)數(shù)器減1，其他情況產(chǎn)生的中斷無(wú)效。目前一般使用微處理器對(duì)編碼器進(jìn)行計(jì)數(shù)時(shí)，都是只使用A、B兩相脈沖，如附圖1 所示。編程時(shí)必須先規(guī)定加、減計(jì)數(shù)的旋轉(zhuǎn)方向。假定定義相序1 — 2為正轉(zhuǎn)，當(dāng)A相脈沖 下降沿觸發(fā)中斷時(shí)，判斷B相脈沖的電平，如果是高電平則表示正轉(zhuǎn)觸發(fā)中斷，如相序圖狀 態(tài)2所示，計(jì)數(shù)器加1 ；如果B相脈沖的電平為低電平，則表示反轉(zhuǎn)觸發(fā)中斷，如相序圖狀態(tài) 1所示，計(jì)數(shù)器減1。上述計(jì)數(shù)方法在一些情況下有較大的缺陷。首先是有可能多計(jì)或少計(jì) 脈沖數(shù)，這種情況發(fā)生在當(dāng)編碼器正轉(zhuǎn)至1和2之間，變反轉(zhuǎn)則在狀態(tài)1處會(huì)多減1 (漏計(jì) 脈沖)；同樣在反轉(zhuǎn)變正轉(zhuǎn)時(shí)又會(huì)多加1 (多計(jì)脈沖)。如果頻繁變換旋轉(zhuǎn)方向則這種情況 會(huì)帶來(lái)很大的計(jì)數(shù)誤差。第二種問(wèn)題發(fā)生在下降沿觸發(fā)時(shí)，由于光柵制作或干擾信號(hào)使得在一個(gè)脈沖上出現(xiàn)多個(gè)下降沿，計(jì)數(shù)器計(jì)數(shù)出錯(cuò)。第三種情況是如果在編程時(shí)無(wú)法確定正 反轉(zhuǎn)方向，則會(huì)發(fā)生計(jì)數(shù)錯(cuò)誤。采用本發(fā)明的方法完全能克服上述問(wèn)題，具有以下優(yōu)點(diǎn)1>避免了正反轉(zhuǎn)變換時(shí)脈沖多計(jì)或漏計(jì)現(xiàn)象；假如定義相序1 — 2為正轉(zhuǎn)，如果正轉(zhuǎn)至2和下一個(gè)狀態(tài)之間時(shí)，首先在2狀態(tài)A 降沿觸發(fā)中斷使計(jì)數(shù)器加1，這時(shí)進(jìn)行反轉(zhuǎn)則在2位置X脈沖觸發(fā)中斷使計(jì)數(shù)器減1，不 會(huì)發(fā)生脈沖多計(jì)或漏計(jì)現(xiàn)象。2>避免了由于下降沿干擾產(chǎn)生的計(jì)數(shù)誤差；假如定義相序1 — 2為正轉(zhuǎn)，在狀態(tài)2的A脈沖出現(xiàn)下降沿的干擾信號(hào)或在下降 沿處抖動(dòng)時(shí)，在A脈沖下降沿加1，就會(huì)在X脈沖的下降沿減1，從而消除了干擾或抖動(dòng)；3>可以在面板上進(jìn)行正反轉(zhuǎn)的相序設(shè)定；在編程時(shí)，可以先不要確定正反旋轉(zhuǎn)方向，只需在使用時(shí)通過(guò)面板的相序設(shè)定操 作，來(lái)確定其旋轉(zhuǎn)方向。
權(quán)利要求
一種應(yīng)用編碼器計(jì)數(shù)的方法，其特征在于包括如下步驟設(shè)定編碼器的輸出脈沖信號(hào)，設(shè)置編碼器同時(shí)輸出具有相位差的兩路脈沖信號(hào)A和信號(hào)B，通過(guò)反相將其中一路脈沖信號(hào)A反相為A，并與上述兩路脈沖信號(hào)同時(shí)輸出；定義編碼器的角度旋轉(zhuǎn)方向?yàn)橥Ｍ较蛘D(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)，以上三路輸出脈沖信號(hào)的狀態(tài)字作為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)字儲(chǔ)存，當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)編碼器往希望正向或反向計(jì)數(shù)的方向正向或反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，以脈沖信號(hào)A或A的上升沿或下降沿作為觸發(fā)點(diǎn)，記錄下此時(shí)三路脈沖信號(hào)的電平作為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)字；開(kāi)始計(jì)數(shù)，微處理器MCU接收到編碼器輸出的三路脈沖信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到脈沖信號(hào)A或A出現(xiàn)觸發(fā)點(diǎn)時(shí)，讀出此時(shí)三路脈沖信號(hào)的電平作為實(shí)時(shí)狀態(tài)字，將所述實(shí)時(shí)狀態(tài)字與上述標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)字進(jìn)行比對(duì)，如完全符合，則相應(yīng)做正向或反向計(jì)數(shù)，如不完全符合，則忽略不計(jì)。
2.如權(quán)利要求1所述的應(yīng)用編碼器計(jì)數(shù)的方法，其特征在于所述脈沖信號(hào)A和B的 相位差為90度，采用以脈沖信號(hào)A或λ的下降沿作為觸發(fā)點(diǎn)。
3.一種應(yīng)用如權(quán)利要求1所述的方法的應(yīng)用編碼器計(jì)數(shù)的裝置，其特征在于包括輸 出兩路具有相位差脈沖信號(hào)的編碼器，將編碼器的其中一路輸出信號(hào)進(jìn)行反相的反相器， 并將此反相信號(hào)與所述兩路脈沖信號(hào)同時(shí)輸出的合成輸出器，所述合成輸出器的三路輸出 信號(hào)分別與微處理器的三個(gè)端口相連，同時(shí)具有正相和反相的脈沖信號(hào)的輸出連接微處理 器的中斷口，另外一路具有相位差的脈沖信號(hào)連接微處理器的輸入/輸出口，所述微處理 器內(nèi)包括存儲(chǔ)脈沖信號(hào)的電平的狀態(tài)字的存儲(chǔ)器和比較接收的脈沖信號(hào)的電平的狀態(tài)字 和預(yù)設(shè)的狀態(tài)字進(jìn)行比較的比較器，以及根據(jù)比較器結(jié)果進(jìn)行計(jì)數(shù)的計(jì)數(shù)器。
4.如權(quán)利要求3所述的應(yīng)用編碼器計(jì)數(shù)的裝置，其特征在于所述編碼器采用兩相雙 向編碼器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種計(jì)數(shù)的方法和裝置，屬于微處理器控制領(lǐng)域。一種應(yīng)用編碼器計(jì)數(shù)的方法，其特征在于包括如下步驟設(shè)定編碼器的輸出脈沖信號(hào)，定義編碼器的角度旋轉(zhuǎn)方向?yàn)橥Ｍ较蛘D(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)時(shí)，以上三路輸出脈沖信號(hào)的狀態(tài)字作為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)字儲(chǔ)存，開(kāi)始計(jì)數(shù)，微處理器MCU接收到編碼器輸出的三路脈沖信號(hào)，當(dāng)檢測(cè)到脈沖信號(hào)出現(xiàn)觸發(fā)點(diǎn)時(shí)，讀出此時(shí)三路脈沖信號(hào)的電平作為實(shí)時(shí)狀態(tài)字，將所述實(shí)時(shí)狀態(tài)字與上述標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)字進(jìn)行比對(duì)，如符合，則相應(yīng)做正向或反向計(jì)數(shù)，如不符合，則忽略不計(jì)。本發(fā)明還公開(kāi)了應(yīng)用以上方法的應(yīng)用編碼器計(jì)數(shù)的裝置。本發(fā)明利用編碼器輸出三相脈沖信號(hào)計(jì)數(shù)，避免了信號(hào)下降沿干擾產(chǎn)生計(jì)數(shù)誤差及脈沖多計(jì)或漏記等現(xiàn)象。
文檔編號(hào)G01B11/26GK101825481SQ201010104019
公開(kāi)日2010年9月8日 申請(qǐng)日期2010年1月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月29日
發(fā)明者潘征宇 申請(qǐng)人:上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院