基于MCU+CPLD的新型光栅数显系统设计

1 引言
     光栅数显系统主要用于普通机床，可直接显示机床加丁的长度值，有助于提高加工精度和效率。目前国内市场上的光栅数显系统大多采用国外集成电路实现，研发成本高，且不便于操作人员使用。
     针对这种状况，研发了基于mcu+cpld的新型光栅数显系统。该系统具有计数精度高、成本低、操作方便以及升级快等特点，能够处理高达5 mhz／s的正交脉冲，并在掉电时有效存储当前长度值，其数码管可显示关键的长度值，点阵式液晶屏还可显示相关的提示信息。
     2 系统工作原理
     利用cpld实现正交脉冲处理逻辑电路，而可逆计数器则用于处理计数光栅尺输出的正交脉冲，cpld的高速并行处理能力可保证光栅尺输出信号无遗漏采样，从而确保计数的可靠性。可逆计数器的值通过mcu一系列运算后转换为机床加工的长度值、mcu再将其长度值回送至cpld并在数码管上显示。
     此外，cpld还具有7×8键盘按键检测和去抖功能，将处理后的可靠按键送至mcu。mcu主要用于液晶屏的显示控制、掉电数据保存，以及复杂的数学运算。
3 正交脉冲信号采集处理
     3．1 正交脉冲采集
     光栅尺输出一组正交脉冲信号，即相位差为90°的两路方波，如图2所示。当光栅尺正向移动一个栅距时，光栅尺输出一个00—01一11—10—00循环，a路方波相位超前于b路90°；当光栅尺反向移动一个栅距时，光栅传感器输出一个00—10一11一01一00循环，a路方波相位滞后----------------------------------------------
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