專(zhuān)利名稱(chēng)：增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的鑒相電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子技術(shù)領(lǐng)域的電路，具體是一種增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的鑒相電路。
背景技術(shù)：
目前，隨著電子類(lèi)產(chǎn)品及新興的數(shù)碼產(chǎn)品的不斷出現(xiàn)，其外形美觀，而傳統(tǒng)的調(diào)節(jié)旋鈕——電位器，是模擬元件，調(diào)節(jié)范圍窄，一致性差，已經(jīng)無(wú)法滿足需求。現(xiàn)代的數(shù)碼產(chǎn)品，人機(jī)界面設(shè)計(jì)大多采用單旋鈕配合按鍵實(shí)現(xiàn)，即通過(guò)按鍵的切換來(lái)選擇要修改的參數(shù)，調(diào)節(jié)增量式旋轉(zhuǎn)編碼器進(jìn)行參數(shù)的修改。對(duì)于不同的參數(shù)，有著不同的范圍，所以使用單一的旋鈕來(lái)調(diào)節(jié)就要求該旋鈕是“非記憶型”的，因此增量式旋轉(zhuǎn)編碼器得到了廣泛的應(yīng)用。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的是脈沖信號(hào)，即數(shù)字信號(hào)可以方便的被計(jì)算機(jī)識(shí)別，誤差小，精度高，可以適應(yīng)不同的調(diào)節(jié)范圍。但是，現(xiàn)在對(duì)于增量式旋轉(zhuǎn)編碼器信號(hào)的識(shí)別大都采用“軟件”來(lái)實(shí)現(xiàn)“鑒相”的目的，這樣會(huì)增加單片機(jī)或其他主控微處理器的負(fù)擔(dān)，同時(shí)軟件鑒相需要經(jīng)過(guò)不斷的摸索來(lái)確定邏輯判斷的條件，否則會(huì)造成誤計(jì)數(shù)，從而導(dǎo)致誤差。
經(jīng)過(guò)現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，在《計(jì)算機(jī)自動(dòng)測(cè)量與控制》2000，Vol8，No.3，P51-52上刊登的“一種高精度旋轉(zhuǎn)編碼器單片機(jī)計(jì)數(shù)電路的實(shí)現(xiàn)”一文，該文介紹了一種增量式旋轉(zhuǎn)編碼器單片機(jī)計(jì)數(shù)電路，該電路包括方向識(shí)別電路、雙向計(jì)數(shù)電路。但是該計(jì)數(shù)電路比較復(fù)雜，使用大量的芯片，采用并行總線的方式接入單片機(jī)，占用了大量的口線，浪費(fèi)了單片機(jī)的資源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足和缺陷，提供一種增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的鑒相電路，使其可以方便的與單片機(jī)或其他微處理器芯片如DSP等連接，有效的識(shí)別旋轉(zhuǎn)方向，完成計(jì)數(shù)，并且硬件電路大大簡(jiǎn)化。
本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括整形電路、異或邏輯電路、RCD消抖保護(hù)電路和J-K主從觸發(fā)器電路。其中整形電路對(duì)增量式旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的兩路脈沖波形進(jìn)行整形使得不規(guī)則的波形規(guī)則，便于后續(xù)電路的識(shí)別；異或邏輯電路對(duì)整形后的兩路脈沖進(jìn)行異或，去掉兩路脈沖重疊部分，使得兩路脈沖變?yōu)閱我幻}沖。RCD消抖保護(hù)電路對(duì)異或邏輯電路產(chǎn)生的單一脈沖進(jìn)行濾波延時(shí)處理從而使得脈沖更適合后續(xù)電路的要求。J-K主從觸發(fā)器電路通過(guò)上述電路處理后的脈沖進(jìn)行識(shí)別從而判斷出增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)方向即順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，并且使得增量式旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的波形更便于其他數(shù)字芯片識(shí)別。
所述的整形電路，由四2輸入或門(mén)74LS32及電阻R4、R5組成。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的A相信號(hào)接到74LS32的9、10腳，B相信號(hào)連接到74LS32的12、13腳進(jìn)行緩沖，整形，由74LS32的8、11腳輸出。電阻R4、R5是限流電阻。電阻R4一端連接在A處，另一端接地。電阻R5一端連接在B處，另一端接地。
所述的RCD消抖保護(hù)電路，由電阻R1、R2、R3、電容C1、C2、C3、二極管D1、D2、D3組成。電阻R1、R2、R3一端分別與二極管D1、D2、D3的陽(yáng)極相連，另一端與電容C1、C2、C3的正端相連。電容C1、C2、C3的負(fù)端接地。電容通過(guò)電阻充電，當(dāng)脈沖高電平消失時(shí)，電容通過(guò)電阻和二極管放電，從而達(dá)到消抖的作用。
為了能夠準(zhǔn)確判斷出增量式旋轉(zhuǎn)編碼器撥動(dòng)的方向，要避免元器件的不一致性引起的增量式旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的兩路脈沖的相位不是嚴(yán)格的提前或滯后的現(xiàn)象，因而設(shè)計(jì)了消抖保護(hù)電路，該電路的特征是三者的濾波常數(shù)必須大于增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的脈沖周期。
所述的異或邏輯電路，由四2輸入或門(mén)74LS32、四2輸入與非門(mén)74LS132組成。74LS32實(shí)現(xiàn)或邏輯，74LS132實(shí)現(xiàn)與非邏輯，74LS32的1腳、2腳分別與74LS132的1腳、2腳相連。74LS32的3腳與74LS132的5腳相連；74LS132的3腳與74LS132的4腳相連，經(jīng)74LS132的6腳輸出，從而實(shí)現(xiàn)邏輯異或功能。
增量式旋轉(zhuǎn)編碼器撥動(dòng)時(shí)輸出兩路脈沖A、B，如果順時(shí)針撥動(dòng)時(shí)A的相位領(lǐng)先B的1/4個(gè)周期，反之A的相位落后B的1/4個(gè)周期。利用該增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的這一特點(diǎn)可以通過(guò)檢測(cè)兩路脈沖相位的先后關(guān)系判斷，但這樣處理對(duì)檢測(cè)的實(shí)時(shí)性要求很高。如果能夠把相位提前的脈沖保留而滯后的脈沖去掉，這樣只檢測(cè)單一脈沖就也能判斷出增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的撥動(dòng)方向，節(jié)約了系統(tǒng)的時(shí)間?；谶@一要求本發(fā)明設(shè)計(jì)了異或邏輯電路。
所述的J-K主從觸發(fā)器電路，采用74LS78芯片實(shí)現(xiàn)。為了能夠檢測(cè)出增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的撥動(dòng)方向并且能夠?qū)υ隽渴叫D(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，設(shè)計(jì)了J-K主從觸發(fā)器74LS78電路。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，硬件電路大大簡(jiǎn)化，僅需要兩根信號(hào)線就可以與其他的數(shù)字電路連接，實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)式增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)方向的判斷。從而可以大大簡(jiǎn)化單片機(jī)或其他主控微處理器的程序，提高計(jì)數(shù)的可靠性，速度快。同時(shí)，本發(fā)明具有良好的可移植性，只要將本發(fā)明輸出的Q1，Q2[74LS78的13腳，8腳]與其他數(shù)字電路相連接即可。


圖1是本發(fā)明的電路原理圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示，本發(fā)明包括整形電路1、異或邏輯電路2、RCD消抖保護(hù)電路3和J-K主從觸發(fā)器電路4。其中整形電路1對(duì)增量式旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的兩路脈沖波形進(jìn)行整形使得不規(guī)則的波形規(guī)則，便于后續(xù)電路的識(shí)別；異或邏輯電路2對(duì)整形后的兩路脈沖進(jìn)行異或，去掉兩路脈沖重疊部分，使得兩路脈沖變?yōu)閱我幻}沖。RCD消抖保護(hù)電路3對(duì)異或邏輯電路2產(chǎn)生的單一脈沖進(jìn)行濾波延時(shí)處理從而使得脈沖更適合后續(xù)電路的要求。J-K主從觸發(fā)器電路4通過(guò)上述電路處理后的脈沖進(jìn)行識(shí)別從而判斷出增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)方向即順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，并且使得增量式旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的波形更便于其他數(shù)字芯片識(shí)別。
所述的整形電路，由四2輸入或門(mén)74LS32及電阻R4、R5組成。增量式旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的A相信號(hào)接到74LS32的9、10腳，B相信號(hào)連接到74LS32的12、13腳進(jìn)行緩沖，整形，由74LS32的8、11腳輸出。電阻R4、R5是限流電阻。電阻R4一端連接在A處，另一端接地。電阻R5一端連接在B處，另一端接地。
所述的RCD消抖保護(hù)電路，由電阻R1、R2、R3、電容C1、C2、C3、二極管D1、D2、D3組成。電阻R1、R2、R3一端分別與二極管D1、D2、D3的陽(yáng)極相連，另一端與電容C1、C2、C3的正端相連。電容C1、C2、C3的負(fù)端接地。電容C1、C2、C3通過(guò)電阻R1、R2、R3充電，當(dāng)脈沖高電平消失時(shí)，電容C1、C2、C3通過(guò)電阻R1、R2、R3和二極管D1、D2、D3放電，從而達(dá)到消抖的作用。
所述的異或邏輯電路，由四2輸入或門(mén)74LS32、四2輸入與非門(mén)74LS132組成。74LS32實(shí)現(xiàn)或邏輯，74LS132實(shí)現(xiàn)與非邏輯，74LS32的1腳、2腳分別與74LS132的1腳、2腳相連。74LS32的3腳與74LS132的5腳相連；74LS132的3腳與74LS132的4腳相連，經(jīng)74LS132的6腳輸出，從而實(shí)現(xiàn)邏輯異或功能。
所述的J-K主從觸發(fā)器電路，采用74LS78芯片實(shí)現(xiàn)。為了能夠檢測(cè)出增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的撥動(dòng)方向并且能夠?qū)υ隽渴叫D(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)，設(shè)計(jì)了J-K主從觸發(fā)器74LS78電路。74LS78為雙主從J-K觸發(fā)器。2腳、6腳為預(yù)制端SD；5腳為公共清除端CD；1腳為公共時(shí)鐘CLK；3腳、7腳為輸入J1、J2；14腳、7腳為輸入K1、K2端。74LS78采用5V電源供電。
四2輸入或門(mén)74LS32、四2輸入與非門(mén)74LS132、雙主從J-K觸發(fā)器74LS78集成控制芯片，各集成控制芯片均由ST公司生產(chǎn)。
權(quán)利要求
1.一種增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的鑒相電路，包括整形電路(1)、異或邏輯電路(2)、RCD消抖保護(hù)電路(3)和J-K主從觸發(fā)器電路(4)，其特征在于，整形電路(1)對(duì)增量式旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的兩路脈沖波形進(jìn)行整形使得不規(guī)則的波形規(guī)則，便于后續(xù)電路的識(shí)別；異或邏輯電路(2)對(duì)整形后的兩路脈沖進(jìn)行異或，去掉兩路脈沖重疊部分，使得兩路脈沖變?yōu)閱我幻}沖；RCD消抖保護(hù)電路(3)對(duì)異或邏輯電路(2)產(chǎn)生的單一脈沖進(jìn)行濾波延時(shí)處理從而使得脈沖更適合后續(xù)電路的要求；J-K主從觸發(fā)器電路(4)通過(guò)上述電路處理后的脈沖進(jìn)行識(shí)別從而判斷出增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)方向即順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)，并且使得增量式旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的波形更便于數(shù)字芯片識(shí)別。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的鑒相電路，其特征是，所述的整形電路(1)，由四2輸入或門(mén)74LS32及電阻R4、R5組成，增量式旋轉(zhuǎn)編碼器輸出的A相信號(hào)接到74LS32的9、10腳，B相信號(hào)連接到74LS32的12、13腳進(jìn)行緩沖、整形，由74LS32的8、11腳輸出，電阻R4、R5是限流電阻，電阻R4一端連接在A處，另一端接地，電阻R5一端連接在B處，另一端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的鑒相電路，所述的異或邏輯電路(2)，由四2輸入或門(mén)74LS32、四2輸入與非門(mén)74LS132組成，74LS32實(shí)現(xiàn)或邏輯，74LS132實(shí)現(xiàn)與非邏輯，74LS32的1腳、2腳分別與74LS132的1腳、2腳相連，74LS32的3腳與74LS132的5腳相連；74LS132的3腳與74LS132的4腳相連，經(jīng)74LS132的6腳輸出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的鑒相電路，其特征是，所述的RCD消抖保護(hù)電路(3)，由電阻R1、R2、R3、電容C1、C2、C3、二極管D1、D2、D3組成，電阻R1、R2、R3一端分別與二極管D1、D2、D3的陽(yáng)極相連，另一端與電容C1、C2、C3的正端相連，電容C1、C2、C3的負(fù)端接地，電容C1、C2、C3通過(guò)電阻R1、R2、R3充電，當(dāng)脈沖高電平消失時(shí)，電容C1、C2、C3通過(guò)電阻R1、R2、R3和二極管D1、D2、D3放電。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的鑒相電路，其特征是，所述的J-K主從觸發(fā)器電路(4)，采用74LS78芯片實(shí)現(xiàn)，74LS78為雙主從J-K觸發(fā)器，2腳、6腳為預(yù)制端SD，5腳為公共清除端CD，1腳為公共時(shí)鐘CLK，3腳、7腳為輸入J1、J2，14腳、7腳為輸入K1、K2端。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的鑒相電路，其特征是，74LS78采用5V電源供電。
全文摘要
一種電子技術(shù)領(lǐng)域的增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的鑒相電路，包括整形電路、異或邏輯電路、RCD消抖保護(hù)電路和J－K主從觸發(fā)器電路。整形電路對(duì)增量式旋轉(zhuǎn)編碼器產(chǎn)生的兩路脈沖波形進(jìn)行整形；異或邏輯電路對(duì)整形后的兩路脈沖進(jìn)行異或，去掉兩路脈沖重疊部分，使得兩路脈沖變?yōu)閱我幻}沖；RCD消抖保護(hù)電路對(duì)異或邏輯電路產(chǎn)生的單一脈沖進(jìn)行濾波延時(shí)處理；J－K主從觸發(fā)器電路通過(guò)上述電路處理后的脈沖進(jìn)行識(shí)別從而判斷出增量式旋轉(zhuǎn)編碼器的旋轉(zhuǎn)方向即順時(shí)針或逆時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)。本發(fā)明能夠?qū)㈦p通道旋轉(zhuǎn)式編碼器輸出相差為90°脈沖進(jìn)行分離，方便判斷方向和計(jì)數(shù)，可以大大簡(jiǎn)化單片機(jī)或其他主控微處理器的程序，提高計(jì)數(shù)的可靠性，速度快。同時(shí)，具有良好的可移植性。
文檔編號(hào)G01D5/244GK1776373SQ200510110659
公開(kāi)日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2005年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月24日
發(fā)明者李芳 , 華學(xué)明, 吳毅雄, 趙楠, 宋政, 劉偉 申請(qǐng)人:上海交通大學(xué)