一種增量式編碼器模擬裝置及其模擬方法
2023-06-24 03:11:26
一種增量式編碼器模擬裝置及其模擬方法
【專利摘要】本發明公開了一種增量式編碼器模擬裝置及其模擬方法，裝置由單片機、鍵盤、液晶顯示電路、輸出驅動電路組成。方法將需要模擬的編碼器步數、速度信息通過鍵盤接口輸入模擬裝置，通過單片機模擬輸出相應的編碼器信號。本發明解決了以往在實驗中得到編碼器信號需要機械傳動機構的缺陷和安裝調試編碼器的繁瑣，極大地方便了工業上自動化產品的研製與調試。
【專利說明】一種増量式編碼器模擬裝置及其模擬方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及編碼器模擬裝置領域，具體是一種增量式編碼器模擬裝置及其模擬方法。
【背景技術】
[0002]隨著科學技術的發展，工業現場自動化設備的應用越來越廣泛，很多自動化設備需要通過增量式編碼器對機械傳動機構的相位和速度進行精確獲取。通常，編碼器與機械機構的傳動軸緊密相連，當機械機構運轉時，編碼器就會同步輸出與之對應的電平信號。
[0003]在實驗室，一些自動化設備的開發調試過程也需要相位或速度等信號，但是搭建模擬現場的機械傳動裝置並安裝編碼器則需要較高成本，費時費力。而且，模擬裝置參數固定，也不能有效模擬並適應各種場合。
【發明內容】
[0004]本發明的目的是提供一種增量式編碼器模擬裝置，以解決現有技術實驗室對機械傳動機構相位或速度的獲取需要搭建模擬現場的機械傳動裝置並安裝編碼器成本高、適應性差的問題。
[0005]為了達到上述目的，本發明所採用的技術方案為:
[0006]一種增量式編碼器模擬裝置，其特徵在於:包括有單片機，所述單片機上接入有鍵盤、液晶顯示電路，單片機有三個1 口作為A相埠、B相埠、C相埠，且B相埠落後A相埠 1/4周期，其中A相埠連接有A相輸出驅動電路，B相埠連接有B相輸出驅動電路，C相埠連接有C相輸出驅動電路，單片機中設定有定時器，並通過軟體設定有定時器的處理函數。
[0007]一種增量式編碼器模擬方法，其特徵在於:單片機上電後首先對定時器、1 口進行初始化，系統正常工作後，用戶通過鍵盤向單片機中設定編碼器步長N、輸出速度W，單片機對連接的鍵盤進行掃描，採集用戶設定的編碼器步長N、輸出速度W，並根據採集到的編碼器步長N、輸出速度W，計算得到單片機A、B相埠輸出頻率f及周期T，以及單片機定時器輸出頻率ff及周期TT。
[0008]在定時器的第4n(n= 1,2...)個周期內，單片機控制A相埠通過A相輸出驅動電路輸出有效信號，B相埠通過B相輸出驅動電路輸出無效信號；定時器的第4η+1 (η =I，2…)個周期內，單片機控制A相埠通過A相輸出驅動電路輸出有效信號，B相埠通過B相輸出驅動電路輸出有效信號；定時器的第4η+2 (η = I, 2...)個周期內，單片機控制A相埠通過A相輸出驅動電路輸出無效信號，B相埠通過B相輸出驅動電路輸出有效信號；定時器的第4n+3(n = 1,2…)個周期內，單片機控制A相埠通過A相輸出驅動電路輸出無效信號，B相埠通過B相輸出驅動電路輸出有效信號輸出無效信號……之後循環執行上述操作，以模擬增量式編碼器的相位信號輸出；當A及B相埠分別輸出N步有效信號後，Z相埠輸出有效信號，之後恢復為無效狀態，以模擬增量式編碼器的復位信號輸出。
[0009]所述的增量式編碼器模擬方法，其特徵在於:單片機根據用戶設定的編碼器步長N、輸出速度W，按公式⑴計算得到單片機A、B相埠輸出頻率f:
[0010]f = WN/60 (I)
[0011]按公式⑵計算得到A、B相埠周期T:
[0012]T = 1/f = 60/WN (2)
[0013]按公式(3)計算得到定時器的輸出頻率--:
[0014]ff = ff = WN/15 (3)。
[0015]本發明的有益效果是:
[0016]在各種需要增量式編碼器信號的場合，只要根據需求設定好步數、速度等信息，本發明就可模擬增量式編碼器並輸出對應的相位信號，極大地方便了工業自動化產品的研製與調試。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明原理框圖。
[0018]圖2為本發明模擬方法流程圖。
【具體實施方式】
[0019]如圖1所示，一種增量式編碼器模擬裝置，包括有單片機，所述單片機上接入有鍵盤、液晶顯示電路，單片機有三個1 口作為A相埠、B相埠、C相埠，且B相埠落後A相埠 1/4周期，其中A相埠連接有A相輸出驅動電路，B相埠連接有B相輸出驅動電路，C相埠連接有C相輸出驅動電路，單片機中設定有定時器，並通過軟體設定有定時器的處理函數。
[0020]一種增量式編碼器模擬方法，單片機上電後首先對定時器、1 口進行初始化，系統正常工作後，用戶通過鍵盤向單片機中設定編碼器步長N、輸出速度W，單片機對連接的鍵盤進行掃描，採集用戶設定的編碼器步長N、輸出速度W，並根據採集到的編碼器步長N、輸出速度W，計算得到單片機A、B相埠輸出頻率f及周期T，以及單片機定時器輸出頻率ff及周期TT。
[0021]在定時器的第4n(n= 1,2...)個周期內，單片機控制A相埠通過A相輸出驅動電路輸出有效信號，B相埠通過B相輸出驅動電路輸出無效信號；定時器的第4η+1 (η =I，2…)個周期內，單片機控制A相埠通過A相輸出驅動電路輸出有效信號，B相埠通過B相輸出驅動電路輸出有效信號；定時器的第4η+2 (η = I, 2...)個周期內，單片機控制A相埠通過A相輸出驅動電路輸出無效信號，B相埠通過B相輸出驅動電路輸出有效信號；定時器的第4n+3(n = 1,2…)個周期內，單片機控制A相埠通過A相輸出驅動電路輸出無效信號，B相埠通過B相輸出驅動電路輸出有效信號輸出無效信號……之後循環執行上述操作，以模擬增量式編碼器的相位信號輸出；當A及B相埠分別輸出N步有效信號後，Z相埠輸出有效信號，之後恢復為無效狀態，以模擬增量式編碼器的復位信號輸出。
[0022]單片機根據用戶設定的編碼器步長N、輸出速度W，按公式(I)計算得到單片機A、B相埠輸出頻率f:
[0023]f = WN/60 (I)
[0024]按公式⑵計算得到A、B相埠周期T:
[0025]T = 1/f = 60/WN (2)
[0026]按公式(3)計算得到定時器的輸出頻率ff:
[0027]ff = 4f = WN/15 (3)。
[0028]本發明中單片機上電後首先對定時器、1 口進行初始化。系統正常工作後，單片機對連接鍵盤的1 口進行掃描，根據採集到的信息，得到步長及輸出頻率的給定值，然後對控制1輸出的定時器進行更新，進而在不同時刻輸出不同的電平信號以實現對增量式編碼器輸出信號的模擬。
[0029]單片機與液晶顯示電路相連，顯示當前模擬的步數和相位信息；直接輸出的A、B、Z三相信號由於驅動能力較弱，通過輸出驅動電路進行信號增強。
【權利要求】
1.一種增量式編碼器模擬裝置，其特徵在於:包括有單片機，所述單片機上接入有鍵盤、液晶顯示電路，單片機有三個1 口作為A相埠、B相埠、C相埠，且B相埠落後A相埠 1/4周期，其中A相埠連接有A相輸出驅動電路，B相埠連接有B相輸出驅動電路，C相埠連接有C相輸出驅動電路，單片機中設定有定時器，並通過軟體設定有定時器的處理函數。
2.一種基於權利要求1所述裝置的增量式編碼器模擬方法，其特徵在於:單片機上電後首先對定時器、1 口進行初始化，系統正常工作後，用戶通過鍵盤向單片機中設定編碼器步長N、輸出速度W(周期/分)，單片機對連接的鍵盤進行掃描，採集用戶設定的編碼器步長N、輸出速度W，並根據採集到的編碼器步長N、輸出速度W，計算得到單片機A、B相埠輸出頻率f及單片機定時器周期TT。 在定時器的第4η(η = 1,2...)個周期內，單片機控制A相埠通過A相輸出驅動電路輸出有效信號，B相埠通過B相輸出驅動電路輸出無效信號；定時器的第4n+l(n = 1,2...)個周期內，單片機控制A相埠通過A相輸出驅動電路輸出有效信號，B相埠通過B相輸出驅動電路輸出有效信號；定時器的第4n+2(n= 1，2...)個周期內，單片機控制A相埠通過A相輸出驅動電路輸出無效信號，B相埠通過B相輸出驅動電路輸出有效信號；定時器的第4n+3(n= 1,2...)個周期內，單片機控制A相埠通過A相輸出驅動電路輸出無效信號，B相埠通過B相輸出驅動電路輸出有效信號輸出無效信號……之後循環執行上述操作，以模擬增量式編碼器的相位信號輸出；當々及B相埠分別輸出N步有效信號後，Z相埠輸出有效信號，之後恢復為無效狀態，以模擬增量式編碼器的復位信號輸出。
3.根據權利要求2所述的增量式編碼器模擬方法，其特徵在於:單片機根據用戶設定的編碼器步長N、輸出速度W，按公式(I)計算得到單片機A、B相埠輸出頻率f: f = WN/60 (I) 按公式(2)計算得到A、B相埠周期T: T = 1/f = 60/WN (2) 按公式(3)計算得到定時器的輸出頻率ff: ff = 4f = WN/15 (3)。
【文檔編號】G05B19/042GK104516293SQ201410571517
【公開日】2015年4月15日 申請日期:2014年10月22日 優先權日:2014年10月22日
【發明者】徐洋, 餘輝, 張義偉, 顏魏偉, 邵鶴 申請人:中國電子科技集團公司第四十一研究所