无锁存功能脉冲计数器的改进读取方法

ByGrith4

0 x4 p6 b) t$ @1 j7 I摘要:在电机伺服控制系统中,需要一个脉冲计数器对电机码盘输出的脉冲进行计数。单片机根
据脉冲的个数和电机旋转方向计算出电机的转角，进而实现对电机的伺服控制。如果脉冲计数器没有
数据锁存功能,且单片机读取数值时,脉冲计数器恰好发生了进位或者借位,则读取的数值可能不准
, a. K0 C, _# y8 S9 _确,进而影响伺服控制系统的性能。针对没有锁存功能的脉冲计数器,提出了一种改进的读取方法,有
0 @6 d) Z3 w! u0 y% T$ O- s4 D效地避免了在读取过程中由于计数器进位或借位造成的读数偏差。
关键词:光电码盘;单片机;四倍频
( L" W# m, v1 O6 H# c; f1引言
伺服控制系统通常采用增量式光电码盘作为位
3 n( d' u! w5 V% x  j置传感器,因此需要-一个脉冲计数器对码盘输出的脉
冲进行计数,完成位置的反馈。单片机在每个伺服周
' ~8 i  @" e! i期读取---次脉冲计数器的值,得到以脉冲的个数表示
! p/ `, d7 Q: Q/ ?: N% t2 C  d的电机轴的位置,进而完成位置伺服。在实际的应用
/ @" `5 ~" \2 a' E% J6 P0 d+ n中,为了降低成本,有些脉冲计数电路并没有配置锁
存单元，这使得在单片机读取脉冲计数器的值时，如
果恰好脉冲计数器发生进位或者借位,则可能得到错
误的计数值,导致位置伺服的偏差。
2码盘计数原理
2.1光电码盘结构
% J6 U* f8 V1 a( |光电码盘由光栅、发射器、接收器组成。光栅与
! F3 @. r! s( t1 M! ]! r电机轴固连,电机转动时,电机轴带动光栅转动,从而
0 M5 y% v& W8 h使发射器与接收器之间的光路交替通断,接收器就会
产生脉冲。计数电路就是利用此原理记下产生的脉
冲的个数,进而得到电机轴转过的角度。
2 s' r" P# i; J; a1 }) |3 F光电码盘通常分为绝对式和增量式两种。绝对
. z! O& u: R7 G8 R9 A5 \7 O9 b; _
6 F8 B/ @( T% U6 b# a' d8 S式码盘在任意时刻都可以提供数字转角输出量,不需
. m& x6 L" }2 ]$ N+ V0 c要指定初始位置就能得到相对于码盘初始位置的瞬
+ w+ S6 Y6 I) v3 e# v1 @/ Q时角位移;增量式码盘是根据电机轴所转过的角度,
. U" P5 ~# T  F& j4 F( e输出一系列脉冲,并通过计数电路,对脉冲进行累计
计数,得到相对角位移。由于单个绝对码盘的角位移
# |4 y! M' F( w5 k$ u的测量范围仅为360*,测量大于360°的角位移需要多
! J* F4 H" ~$ d$ ?4 r个码盘,从而提高了系统的价格和复杂程度;而增量
$ v% O, Z4 _! ~- {, s( ^9 F; g, V式码盘转角测量范围只受计数电路的位数限制,结构
: R, L- w$ Q0 C5 M! J6 G8 g简单,价格较低，因此得到了广泛的应用。
% d2 [$ ^" I0 r/ w; y2 f8 A增量式光电码盘通常有3个输出信号:2个工作
信号(A和B)和1个零位标志信号(Z)。工作信号来
自码盘上沿圆周方向刻出的两组码孔,这两组码孔沿
不同的圆周均匀分布，彼此相差1/4个周期,工作信号
- e' v5 V# P; U8 A6 f0 }% C7 d的输出为2个相位差为90°的方波信号。A、B两相信
& i1 g* R) R, W  m/ w% \  }" O号的脉冲个数表示电机轴所转过的角度,A、B之间的
相位关系表示电机轴的转向,即A相超前B相90°时,
" W" C! X4 B2 ?$ W$ n; j& _表示电机正转;B相超前A相90°时,表示电机反转。
7 I0 x5 O$ N/ V' i& {; X零位标志信号来自另外-一个码孔，电机轴每旋转--圈
! ~1 Y8 v; v( W- Z产生一个零位标志脉冲。
+ S) }, A! ~. E* @  [2.2四倍频 与计数
对于增量式码盘,通常采用四倍频的方法提高光

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伺服控制系统通常采用增量式光电码盘作为位置传感器,因此需要-一个脉冲计数器对码盘输出的脉冲进行计数,完成位置的反馈