基于CPLD的SSI协议绝对值编码器设计
本文选题:位置控制 切入点:光栅编码器 出处:《宁波大学》2017年硕士论文
【摘要】:光栅编码器具有效率高、易调控、性能好等特性,在数控机床、工业现场、航空航天等领域都有广泛的应用。近几年来,由于自动化控制技术不断革新,光栅编码器在位置、速度控制方面以及调试的过程中都起着很重要的作用,因此它适用的应用场合日益增加,大多应用于复杂的工业环境中。目前它是自动化控制领域中一项重要的测控设备,对设备的要求正在逐步增强,所以对光栅编码器的研究将会成为一个热点。为了缩减与国外的差距,国内加大了对光栅编码器关键技术的投资,开拓了宽阔的市场领域。光栅编码器已经成为现代工业领域中一个不可或缺的组成成分,它的质量直接关系到生产效率。为了满足市场和工业的需求,绝对值编码器逐步替代了增量式编码器,在通信技术方面也在不断地完善和发展,其中采用SSI协议通讯方式最为广泛。为了提高测量的准确度,需要把输出的位移量或角度值转变成相对应的数字信号,所以针对编码器的研究具有很大的实际意义。针对以上所述的问题,本文是以光栅编码器应用为背景,提出了一种基于CPLD的SSI协议绝对值编码器的设计方案,通过验证分析,它能够实时地接收光栅编码器输出的A、B、Z信号,并对这些信号进行整形滤波、倍频鉴相、可逆计数、SSI输出等处理,最终通过脉冲的数目可以得到位置信息。论文中首先详细阐述了选题背景、光栅编码器的国内外研究现状以及工作原理。然后根据功能设计需要,进行CPLD芯片选型,搭建硬件平台,给出了整个系统的设计方案,并详细介绍了主要模块的设计思路,将接收到的光栅编码器信号进行整形、滤波,再经过CPLD芯片进行细分、倍频鉴相、计数、SSI信号处理,使用Verilog HDL硬件语言实现各个模块的功能,用Quartus II软件对其进行编译仿真,验证了CPLD设计的准确性。最后分别从硬件和软件两个方面进行验证和测试,不断地完善程序。相比于早期设计方案而言,结果证明了该系统稳定可靠、抗干扰性强、性能良好,具有潜在的市场价值,对于推进我国工业控制自动化的发展具有重要意义。
[Abstract]:Grating encoder has many advantages, such as high efficiency, easy control and good performance. It has been widely used in CNC machine tools, industrial field, aerospace and other fields. In recent years, because of the continuous innovation of automatic control technology, grating encoder is in position. Speed control plays an important role in the process of speed control and debugging, so it is widely used in complex industrial environment, and it is an important measure and control equipment in the field of automatic control. The demand for the equipment is gradually increasing, so the research on grating encoder will become a hot spot. In order to reduce the gap with foreign countries, the domestic investment in the key technology of grating encoder has been increased. The grating encoder has become an indispensable component of modern industry, its quality is directly related to the production efficiency, in order to meet the needs of the market and industry, In order to improve the accuracy of measurement, the absolute encoder has gradually replaced the incremental encoder, and has been continuously improved and developed in the field of communication technology, in which the SSI protocol is the most widely used communication method. It is necessary to convert the output displacement or angle value into the corresponding digital signal, so the research on encoder has great practical significance. In view of the above problems, this paper takes the application of grating encoder as the background. A design scheme of absolute value encoder based on SSI protocol based on CPLD is proposed. Through verification and analysis, it can receive the signal of Agna BZ from the grating encoder in real time, and the signal can be shaped and filtered, and the frequency doubling phase can be detected. Finally, the position information can be obtained by the number of pulses. Firstly, the background of the topic, the research status and the working principle of the grating encoder at home and abroad are described in detail. The CPLD chip is selected, the hardware platform is built, the design scheme of the whole system is given, and the design idea of the main module is introduced in detail. The received grating encoder signal is shaped, filtered and subdivided by the CPLD chip. Frequency doubling, signal processing, Verilog HDL hardware language is used to realize the function of each module, and Quartus II software is used to compile and simulate it. The veracity of CPLD design is verified. Finally, the software and hardware are verified and tested, and the program is improved continuously. Compared with the early design scheme, the results show that the system is stable and reliable, strong anti-interference and good performance. It has potential market value and is of great significance to promote the development of industrial control automation in China.
【学位授予单位】:宁波大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2017
【分类号】:TN762
【参考文献】
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,本文编号:1655880
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