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21位矩阵编码器高速数据处理系统

21位矩阵编码器高速数据处理系统

光电轴角编码器是一种采用光电方法，将机械转角转换成数字信号输出的数字测角装置，它可以和显示装置或计算机相连，实现运动装置的动态测量和实时控制。光电编码器作为一种集光、机、电于一体的角位置传感器，具有分辨率高、测量精度高、形式多样等优点，已广泛应用于现代工业、航天航空等领域。

随着控制技术的发展和高精密测量需要的增长，光电编码器不断地致力于向小型化、高精度、高分辨率、高频响方向研究与突破。

采用矩阵式编码，相比较传统绝对式编码器的二进制编码和循环码编码方式，可以在一圈间包含多个相位，大大缩减了码道圈数，减小了高位编码器的码盘尺寸，又不损旋涡泵失绝对式编码器的高精度特点，由此满足了高精密仪器对检测装备的高精度和小型化要求。

现在DSP的高速数据处理能力和CPLD在系

统上的灵活应用件，使得数据采集与处理系统精度高、速度快、工作更有效，将这种技术应用于光电编码器数据采集系统中，将会得到满意的效果。DSP以数字铠装电缆计算的方法对信号进行处理，处理速度快、精确、抗干扰能力强、体积小且可靠性高，可以实现对信号快速精确的实时处理与控制；采用具有片内可编程功能的CPLD取代传统微处理器外围集成电路，既能节省系统硬件空间，既可以实现单件实验又可以提高系统响应速度，而利用CPLD的大容量和现场可编程的特性（输入电源必须为3火）按点动键就可根据不同的要求进行现场修改，增大系统设计的成功率和父活性。

数据采集系统采样速度和采样精度的提高，使得系统传输的数据量大大增加，因此对处理系统的数据传输过程提出更高的要求，为了保证通讯系统良好的实时性和可靠性，利用现在流行的通用串行总线USB通讯技术，可以实现系统数据与上位机之间的高速传输。

本文介绍了一种21位矩阵编码器的高速数据处理系统， 采用Tl公司的高性能TMS320VC5402型DSP作为主控芯片，选用lattice公司的M4A5—128／64型CPLD和AD公司的AD7874型模数转换器，完成数据的高速处理；并采用USB总线传输技术，使数据能实时传送至上位机。本系统可实现光电编码器的高速信号处理，大大提高系统的分辨率越大响应速度。统的数据传输过程提出更高的要求，为了保证通讯系统良好的实时性和可靠性，利用现在流行的

通用串行总线USB通讯技术，可以实现系统数据与上位机之间的高速传输。

本文介绍了一种21位矩阵编码器的高速数据处理系统， 采用Tl公司的高性能TMS320VC5402型DSP作为主控芯片，选用lattice公司的M4A5—128／64型CPLD和AD公司

的AD7874型模数转换器，完成数据的高速处理；并采用USB总线传输技术，使太阳能灯数据能实时传送至上位机。木系统可实现光电编码器的高速信号处理，大大提高系统的响应速度。

以RGM⑵00为例

1 矩阵编码器结构

1．1矩阵编码器的组成

矩阵编码器是典型的光电轴角编码器，它由两部分组成：信号采集部分和信号处理部分。信号采集部分包括轴系及固定结构、照明和接收系统、码盘、读取狭缝，该部分的主要功能是将光量器电信号转换为隐含角度信息的电信号。其中照明系统采用发光二极管；码盘采用l3位矩阵码盘，分为粗码和精码两部分；狭缝分为单狭缝和多狭缝，单狭缝用于粗码采集，多狭缝用于精码采集；光电接收元件采用光电三极管。信号处理部分包括放大整形电路、采样保持电路、A／D转换电路、微处理器、接口电路，该部分的作用是将采集的光电信号转化成数字量后按所需格式输出。

1．2矩阵码盘

码盘是编码器的核心元件，它是一块具有若干同心圆码道的玻璃圆盘，每条码道由若干等剧期的透光栅线组成。所谓矩阵编码，就是改变原有二进制编码或循环码一圈只刻一位码道的编码方式，而将圆剧分成若干个扇形区间，每个区间刻有不同位数的码道，利用多读数头分别读取出每一位的电信号，再经过矩阵译码，将其译成周期二进制码。

本编码器采用的是l3位矩阵码盘，所第一圈至第四圈为粗码Al至Al2，采用矩阵码编码方式，第五圈为个剧刻划的粗码最高位A。3，A。3用作校止码，第六圈至第九圈为个剧刻划的二进制精码G码。粗码采单狭缝读取信号，精码采用多狭缝读取信号。

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