3.2 细分辨向电路
光栅尺信号的细分与辨向足提高光栅尺测量精度的关键性一步,没计者需要综合考虑辨向与细分的复杂性。在辨向时,是对细分后的信号进行辨向,而不是在细分前进行辨向,否则不能提高测量精度。本测量系统中是先细分、后辨向。电路仿真波形如图5所示。
在波形图中:a、b信号足输入波形,clk是系统时钟;clr是系统复位信号;direction是方向信号,通过该信号能够判断出光栅尺中指示光栅的移动方向,如果是高电平,则表示指示光栅作正向运动,反之则作反向运动;clkadd表示指示光栅正向运动时的细分信号;clksubb表示指示光栅反向运动时的细分信号;clkout信号是clkadd和clksubb相"与非"后的结果,该信号作为可逆计数器的时钟信号;当direction为高电平时,叮逆计数器作加运算,当direction为低电平时,可逆计数器作减运算。
3.3 计数电路
本系统中的计数器采用VHDL进行设计,输入信号定义为时钟信号和方向信号,输出信号定义为24位的计数结果。用VHDL实现的24位可逆计数器功能的原程序如下:
仿真波形如图6所示。
在波形图中:clk信号是上一级电路的clkout信号,作为可逆计数器的时钟;up_down是辨向信号,计数器的加运算和减运算由该信号控制,当up_down为高电平时计数器作加法,否则作减法。
3.4 译码驱动和显示电路
本系统中要正确显示测量结果,需要译码驱动和显示电路模块,泽码电路用于转换24位的计数结果;显示电路需要8个LED显示数据,其中1个LED为符号位。当正向运动时,符号位不显示符号,当反向运动时显示"-"号。
4 结束语
基于EPM 7128SLC84-15构成的位移测量系统具有分辨率高、误差小、电路结构简单、成本低等优点,完全能够满足实际测量的需要。由于采用的是CPLD设计,系统易于升级。目前,该设计已经成功运用于某测量检定系统中,性能稳定可靠。
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