1、 Xx大学毕业设计用纸 目 录 摘摘 要要 . 2 1 引引 言言 . 3 1.1 相位测量的应用 3 1.2 相位测量技术的历史和现状 . 4 1.3 鉴相型系统的工作原理 . 5 1.4 相位测量的各种方法及其基本原理 . 5 1.5 相位测量误差的产生 . 6 2 光电编码器测量原理及应用光电编码器测量原理及应用 . 7 2.1 光电编码器分类 . 7 2.2 光电编码器原理及应用 . 9 2.2.1 光栅测量原理 9 2.2.2 辨向原理 11 2.2.3 细分技术 12 2.2.4 本设计对光电编码器的要求 12 3 CPLD 及及 VHDL 语言语言. 13 3.1 CPLD 和
2、VHDL 语言简介 . 13 3.1.1 CPLD . 13 3.1.2 VHDL语言 15 3.2 VHDL 开发环境 16 4 四倍频细分法测相位的四倍频细分法测相位的 VHDL 语言实现语言实现 . 17 4.1 测量原理及方案 . 17 4.2 具体实现过程 18 4.2.1 四倍频的实现 18 4.2.2 鉴向的原理及实现 21 4.3 VHDL语言程序设计 22 4.4 结果分析 23 4.4.1 编译仿真 23 4.4.2 比较分析 25 4.4.3 误差分析 25 5 总总 结结 . 25 致致 谢谢 . 26 参考文献参考文献 . 26 附附 录录 . 27 Xx大学毕业设计
3、用纸 摘摘 要要 利用 CPLD 和 VHDL 语言的相位精确测量，相位测量在很多测量系统中占有重要的 位置，采用光电编码器可以精确地完成这项工作。 光电编码器是一种可以传递位置信息的传感器，它利用光栅衍射原理实现位移数 字变换。当编码器转轴旋转时，有相应的脉冲输出，编码器轴转一圈会输出固定的脉冲， 脉冲数由编码器光栅的线数决定。 当需要提高分辨率时， 可利用 90 度相位差的 A、 B 两 路信号进行倍频，因此如何处理光电编码器的信号是一个十分重要的研究内容。 。 本设计采用四倍频细分法提高系统的分辨力。在相差四分之一莫尔条纹的间距的位 置上安装两个光电元件，得到两个相位相差 /2 的电信号
4、，然后通过对两个信号的处理转 化为四个计数脉冲，实现四倍频细分。最后将计数脉冲进行计数，所得的计数值即为相 位偏移量。要求计数器具有预置，清零等功能。本课题采用 CPLD 和 VHDL 语言进行该 系统设计。 关键词：光电编码器，CPLD 数据采集，计数器 Xx大学毕业设计用纸 1 1 引引 言言 相位测量广泛应用于各个行业的系统检测和智能控制中。比如机床的精确定位，机 器人关节的位置感应都需要精确的相位测量。在现代工业、科学研究、自动控制、工程 技术以及国防建设中,精确的相位测量和校准有着重要的地位和广泛的应用。 相位的定义是同一频率的二信号之间的时间差。如图-1所示： 图1-1 正弦信号间的时间关系 1.1 相位测量的应用相位测量的应用 相位的测量通常是指两个同频率信号之间相位差。相位计是一种应用非常广泛的电 子测量仪器。 随着科学技术的发展，相位测量技术的应用己深入到各个领域，包括电力、机械、 航空航天、医疗、化工等。正确使用相位测量技术可以解决电气、电子及其它非电量测 量的许多问题。例如： （1）测量网络的传输特性。只要测出幅频特性及相位特性
