基于CPLD多通道编码器数据采集系统设计

本文提出了采用Xilinx公司生产的CPLD来对多通道旋转编码器进行数据采集的方法，着重介绍了系统的软硬件设计和驱动程序开发，以及实际应用情况，得出了用CPLD技术为多通道编码器进行数据采集这样一种切实可行的方法。

关键词：旋转编码器 CPLD 数据采集

概述

旋转编码器是一种测量旋转角度的测量器件，通常采用两个相位差90度的方波编码方式，其旋转方向由两个波形的相位差决定。当输出波形A超前于输出波形B如图1，则可认为是正方向旋转，反之，若输出波形A滞后于输出波形B如图2，则可认为是反方向旋转，当旋转方向发生变化时，其输出信号产生镜像翻转如图3。

编码器的精度由旋转一周产生方波数决定，当旋转一周可产生2000个方波时，每一个方波周期表示为360°/2000。但为了提高旋转编码器的测量精度，系统将A、B两相的各个沿进行了计数，从而将测量精度提高了四倍，相当于最小的测量角度为360°/8000。

旋转编码器广泛应用于旋转角度的测量，以及可以将各种参数角度化的参数的测量，通过与各种机械结构的组合，可以测量多种物体的边缘形状、各种机械装置的结构偏差等。

本论文主要根据旋转编码的输出信号特点，提出了采用CPLD技术，来完成6个旋转编码器信号测量，采用CPLD技术，设计适合于PC机的数据采集卡的硬件以及软件，并给出了实际调试及应用结果。

1数据采集系统的硬件设计

1.1系统结构

数据采集系统由旋转编码器信号接口、光电隔离和信号校正、编码计数以及PC接口组成，系统结构如图4。旋转编码器信号接口将旋转编码器的信号通过一定的接插件引入到采集卡中，随后通过光电隔离与信号校正，送入到由CPLD器件实现的编码器计数。宿主机通过ISA总线来对编码器的计数进行控制与读取。