CN100373131C - 增量式旋转编码器的鉴相电路 - Google Patents
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Abstract
一种电子技术领域的增量式旋转编码器的鉴相电路，包括：整形电路、异或逻辑电路、RCD消抖保护电路和J-K主从触发器电路。整形电路对增量式旋转编码器产生的两路脉冲波形进行整形；RCD消抖保护电路对整形后的两路脉冲进行滤波延时处理；异或逻辑电路对上述电路处理后的脉冲进行异或，去掉两路脉冲重叠部分，使得两路脉冲变为单一脉冲；J-K主从触发器电路通过上述电路处理后的脉冲进行识别从而判断出增量式旋转编码器的旋转方向即顺时针或逆时针方向旋转。本发明能够将双通道旋转式编码器输出相差为90°脉冲进行分离，方便判断方向和计数，可以大大简化单片机或其他主控微处理器的程序，提高计数的可靠性，速度快。同时，具有良好的可移植性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电子技术领域的电路，具体是一种增量式旋转编码器的鉴相电路。
背景技术
目前，随着电子类产品及新兴的数码产品的不断出现，其外形美观，而传统的调节旋钮——电位器，是模拟元件，调节范围窄，一致性差，已经无法满足需求。现代的数码产品，人机界面设计大多采用单旋钮配合按键实现，即通过按键的切换来选择要修改的参数，调节增量式旋转编码器进行参数的修改。对于不同的参数，有着不同的范围，所以使用单一的旋钮来调节就要求该旋钮是“非记忆型”的，因此增量式旋转编码器得到了广泛的应用。增量式旋转编码器输出的是脉冲信号，即数字信号可以方便的被计算机识别，误差小，精度高，可以适应不同的调节范围。但是，现在对于增量式旋转编码器信号的识别大都采用“软件”来实现“鉴相”的目的，这样会增加单片机或其他主控微处理器的负担，同时软件鉴相需要经过不断的摸索来确定逻辑判断的条件，否则会造成误计数，从而导致误差。
经过现有技术文献的检索发现，在《计算机自动测量与控制》2000，Vol8，No.3，P51-52上刊登的“一种高精度旋转编码器单片机计数电路的实现”一文，该文介绍了一种增量式旋转编码器单片机计数电路，该电路包括方向识别电路、双向计数电路。但是该计数电路比较复杂，使用大量的芯片，采用并行总线的方式接入单片机，占用了大量的口线，浪费了单片机的资源。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术中存在的不足和缺陷，提供一种增量式旋转编码器的鉴相电路，使其可以方便的与单片机或其他微处理器芯片如DSP等连接，有效的识别旋转方向，完成计数，并且硬件电路大大简化。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：整形电路、异或逻辑电路、RCD消抖保护电路和J-K主从触发器电路。其中整形电路对增量式旋转编码器产生的两路脉冲波形进行整形使得不规则的波形规则，便于后续电路的识别；RCD消抖保护电路对整形后的两路脉冲进行滤波延时处理从而使得脉冲更适合后续电路的要求；异或逻辑电路对RCD消抖保护电路处理后的脉冲进行异或，去掉两路脉冲重叠部分，使得两路脉冲变为单一脉冲；J-K主从触发器电路对通过上述电路处理后的脉冲进行识别从而判断出增量式旋转编码器的旋转方向即顺时针或逆时针方向旋转，并且使得增量式旋转编码器输出的波形更便于其他数字芯片识别。
所述的整形电路，由四2输入或门74LS32及电阻R4、R5组成。增量式旋转编码器输出的A相信号接到74LS32的9、10脚，B相信号连接到74LS32的12、13脚进行缓冲，整形，由74LS32的8、11脚输出。电阻R4、R5是限流电阻。电阻R4一端连接在A处，另一端接地。电阻R5一端连接在B处，另一端接地。
所述的RCD消抖保护电路，由电阻R1、R2、R3、电容C1、C2、C3、二极管D1、D2、D3组成。电阻R1、R2、R3一端分别与二极管D1、D2、D3的阳极相连，另一端与电容C1、C2、C3的正端相连。电容C1、C2、C3的负端接地。电容通过电阻充电，当脉冲高电平消失时，电容通过电阻和二极管放电，从而达到消抖的作用。
为了能够准确判断出增量式旋转编码器拨动的方向，要避免元器件的不一致性引起的增量式旋转编码器输出的两路脉冲的相位不是严格的提前或滞后的现象，因而设计了消抖保护电路，该电路的特征是三者的滤波常数必须大于增量式旋转编码器的脉冲周期。
所述的异或逻辑电路，由四2输入或门74LS32、四2输入与非门74LS132组成。74LS32实现或逻辑，74LS132实现与非逻辑，74LS32的1脚、2脚分别与74LS132的1脚、2脚相连。74LS32的3脚与74LS132的5脚相连；74LS132的3脚与74LS132的4脚相连，经74LS132的6脚输出，从而实现逻辑异或功能。
增量式旋转编码器拨动时输出两路脉冲A、B，如果顺时针拨动时A的相位领先B的1/4个周期，反之A的相位落后B的1/4个周期。利用该增量式旋转编码器的这一特点可以通过检测两路脉冲相位的先后关系判断，但这样处理对检测的实时性要求很高。如果能够把相位提前的脉冲保留而滞后的脉冲去掉，这样只检测单一脉冲就也能判断出增量式旋转编码器的拨动方向，节约了系统的时间。基于这一要求本发明设计了异或逻辑电路。
所述的J-K主从触发器电路，采用74LS78芯片实现。为了能够检测出增量式旋转编码器的拨动方向并且能够对增量式旋转编码器产生的脉冲进行计数，设计了J-K主从触发器74LS78电路。
本发明的优点在于，硬件电路大大简化，仅需要两根信号线就可以与其他的数字电路连接，实现旋转式增量式旋转编码器的旋转方向的判断。从而可以大大简化单片机或其他主控微处理器的程序，提高计数的可靠性，速度快。同时，本发明具有良好的可移植性，只要将本发明输出的Q1，Q2[74LS78的13脚，8脚]与其他数字电路相连接即可。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，本发明包括：整形电路1、异或逻辑电路2、RCD消抖保护电路3和J-K主从触发器电路4。其中整形电路1对增量式旋转编码器产生的两路脉冲波形进行整形使得不规则的波形规则，便于后续电路的识别；RCD消抖保护电路3对整形后的两路脉冲进行滤波延时处理从而使得脉冲更适合后续电路的要求；异或逻辑电路2对RCD消抖保护电路3处理后的脉冲进行异或，去掉两路脉冲重叠部分，使得两路脉冲变为单一脉冲；J-K主从触发器电路4对通过上述电路处理后的脉冲进行识别从而判断出增量式旋转编码器的旋转方向即顺时针或逆时针方向旋转，并且使得增量式旋转编码器输出的波形更便于其他数字芯片识别。
所述的整形电路，由四2输入或门74LS32及电阻R4、R5组成。增量式旋转编码器输出的A相信号接到74LS32的9、10脚，B相信号连接到74LS32的12、13脚进行缓冲，整形，由74LS32的8、11脚输出。电阻R4、R5是限流电阻。电阻R4一端连接在A处，另一端接地。电阻R5一端连接在B处，另一端接地。
所述的RCD消抖保护电路，由电阻R1、R2、R3、电容C1、C2、C3、二极管D1、D2、D3组成。电阻R1、R2、R3一端分别与二极管D1、D2、D3的阳极相连，另一端与电容C1、C2、C3的正端相连。电容C1、C2、C3的负端接地。电容C1、C2、C3通过电阻R1、R2、R3充电，当脉冲高电平消失时，电容C1、C2、C3通过电阻R1、R2、R3和二极管D1、D2、D3放电，从而达到消抖的作用。
所述的异或逻辑电路，由四2输入或门74LS32、四2输入与非门74LS132组成。74LS32实现或逻辑，74LS132实现与非逻辑，74LS32的1脚、2脚分别与74LS132的1脚、2脚相连。74LS32的3脚与74LS132的5脚相连；74LS132的3脚与74LS132的4脚相连，经74LS132的6脚输出，从而实现逻辑异或功能。
所述的J-K主从触发器电路，采用74LS78芯片实现。为了能够检测出增量式旋转编码器的拨动方向并且能够对增量式旋转编码器产生的脉冲进行计数，设计了J-K主从触发器74LS78电路。74LS78为双主从J-K触发器。2脚、6脚为预制端SD；5脚为公共清除端CD；1脚为公共时钟CLK；3脚、7脚为输入J1、J2；14脚、7脚为输入K1、K2端。74LS78采用5V电源供电。
四2输入或门74LS32、四2输入与非门74LS132、双主从J-K触发器74LS78集成控制芯片，各集成控制芯片均由ST公司生产。
Claims (6)
1.一种增量式旋转编码器的鉴相电路，包括：整形电路(1)、异或逻辑电路(2)、RCD消抖保护电路(3)和J-K主从触发器电路(4)，其特征在于，整形电路(1)对增量式旋转编码器产生的两路脉冲波形进行整形使得不规则的波形规则，便于后续电路的识别；RCD消抖保护电路(3)对整形后的两路脉冲进行滤波延时处理从而使得脉冲更适合后续电路的要求；异或逻辑电路(2)对RCD消抖保护电路(3)处理后的脉冲进行异或，去掉两路脉冲重叠部分，使得两路脉冲变为单一脉冲；J-K主从触发器电路(4)对通过上述电路处理后的脉冲进行识别从而判断出增量式旋转编码器的旋转方向即顺时针或逆时针方向旋转，并且使得增量式旋转编码器输出的波形更便于数字芯片识别。
2.根据权利要求1所述的增量式旋转编码器的鉴相电路，其特征是，所述的整形电路(1)，由四2输入或门74LS32及电阻R4、R5组成，增量式旋转编码器输出的A相信号接到74LS32的9、10脚，B相信号连接到74LS32的12、13脚进行缓冲、整形，由74LS32的8、11脚输出，电阻R4、R5是限流电阻，电阻R4一端连接在A相信号，另一端接地，电阻R5一端连接在B相信号，另一端接地。
3.根据权利要求1所述的增量式旋转编码器的鉴相电路，所述的异或逻辑电路(2)，由四2输入或门74LS32、四2输入与非门74LS132组成，74LS32实现或逻辑，74LS132实现与非逻辑，74LS32的1脚、2脚分别与74LS132的1脚、2脚相连，74LS32的3脚与74LS132的5脚相连；74LS132的3脚与74LS132的4脚相连，经74LS132的6脚输出。
4.根据权利要求1所述的增量式旋转编码器的鉴相电路，其特征是，所述的RCD消抖保护电路(3)，由电阻R1、R2、R3、电容C1、C2、C3、二极管D1、D2、D3组成，电阻R1、R2、R3一端分别与二极管D1、D2、D3的阳极相连，另一端与电容C1、C2、C3的正端相连，电容C1、C2、C3的负端接地，电容C1、C2、C3通过电阻R1、R2、R3充电，当脉冲高电平消失时，电容C1、C2、C3通过电阻R1、R2、R3和二极管D1、D2、D3放电。
5.根据权利要求1所述的增量式旋转编码器的鉴相电路，其特征是，所述的J-K主从触发器电路(4)，采用74LS78芯片实现，74LS78为双主从J-K触发器，2脚、6脚为预制端SD，5脚为公共清除端CD，1脚为公共时钟CLK，3脚、7脚为输入J1、J2，14脚、7脚为输入K1、K2端。
6.根据权利要求5所述的增量式旋转编码器的鉴相电路，其特征是，74LS78采用5V电源供电。
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