一种二进制角度量信号转换的系统及方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及数字电路技术领域。
【背景技术】
[0002] 在某些有旋转运动的工程模块中，需要电机驱动器进行电机转动控制。电机驱动 器在控制时需要获取电机的角度信息。获取角度信息的传感器有很多，其中旋转变压器具 有高可靠性。但受其原理的限制，很多驱动器不能使用旋转变压器做为角度传感器，或对使 用的旋转变压器有很多限制。因此需要将旋转变压器的输出信号进行解算，得到二进制角 度数据，并将运个二进制角度数据转换为正交增量脉冲信号，W适应驱动器使用。
[0003] 二进制角度数据为多位的二进制数字量，其值表示了旋转机构的旋转角度，其值 取值范围为：〇~（2"-1)，位数越多，分辨率越高。正交增量脉冲为3路正交的脉冲信号，包 括A相，B相，和Z相。其中A相与B相相互正交，当旋转结构正向转动时，A相的脉冲信号 比B相脉冲的信号超前90° ;当旋转机构反向转动时，A相的脉冲信号比B相的脉冲信号滞 后90° ;当旋转机构转到0时，Z相输出正脉冲，其他时刻为负。
【发明内容】
[0004] 本发明的所要解决的技术问题是：基于数字电路，将二进制角度数据转换为正交 增量脉冲，使得不能使用旋转变压器的驱动器或其他工程模块器件能使用旋转变压器。 阳〇化]本发明提供了一种二进制角度量信号转换的系统，其特征是，包括增减累加器 (1)、比较器似、过零检测器（3)、方向口（4)和脉冲逻辑（5):
[0006] 增减累加器（1)，用于锁存内部状态角度并对其进行增减控制，然后将内部状态角 度信号输出给比较器（2);增减累加器（1) 一种实施方式为采用单个或多级74193二进制4 位增减累加器。
[0007] 比较器似，用于比较输入角度与内部状态角度的大小，并将结果输出；一种实施 方式为采用单个或多级7485二进制4位比较器。
[0008] 过零检测器（3)，对比较器（2)大小逻辑输出进一步判断，修正过零的大小判断逻 辑错误，将判断结果输出给方向口（4);输入包括比较器（2)输出的表示大小的信号，W及 输入角度和内部状态角度。当输入角度高2位都为1且内部状态角度都为0时，输出表示 "小于"的信号结果；当输入角度高2位都为0且内部状态角度都为1时，输出表示"大于" 的信号结果；否则输出与从比较器（2)输入的结果相同的结果。
[0009] 本发明的一种实施方式，过零检测器（3)用2个信号向方向口（4)输出比较结果， 一个信号是A〉B，一个是A<B。当输入A大于输入B时，输出A〉B有效，A<B无效；当输入A小 于输入B时，输出A〉B无效，A<B有效；当输入A等于输入B时，输出A〉B和A<B皆无效。过 零检测器（3)采用4象限划分的方式进行过零大小判断修正。将二进制数量从最小值（0) 到最大值（2n)均分为4个象限，分别为0、1、2、3。二进制数通过最高的两位判断其位于哪 个象限，如8位2进制数（0100 0010)2位于第1象限。当输入A位于第0象限，且B位于第 3象限，修正结果为A〉B ;当A位于第3象限，且B位于第ο象限时，修正结果为A<B ;其他情 况不进行修正。
[0010] 方向口（4)，根据过零检测器（3)输出的判断结果，引导外部时钟输入，用于控制 增减累加器（1)的量是增加还是减少；方向口（4)输入包括从过零检测器（3)输出的表示 大小的信号，W及外部时钟信号；输出控制增减累加器（1)增加或减小的信号。当输入端中 表示大小的信号为"大于"时，则将输入的时钟信号引入到输出中表示"增加"的信号端，控 制增减累加器（1)增加；当输入端中表示大小的信号为"小于"时，则将输入的时钟信号引 入到输出中表示"减少"的信号端，控制增减累加器（1)减小；当输入端中表示大小的信号 为"等于"时，不将时钟信号引入到任何输出端。 W11] 本发明的一种实施方式，方向口（4)输入端为表示"大于的"的A〉B输入端，表示 "小于"的A<B输入端，W及外部时钟输入端CLK ;输出包括表示"增力日"的UP端和表示"减 少"的DOWN端。当A〉B为高时，表示增加，UP端的输出跟随外部时钟CLK的输入时钟信号； 当A<B为高时，表示减少，DOWN的输出跟随外部时钟化K的输入时钟信号；当A〉B和A<B都 为高或都为低时，UP端和DOWN端都不跟随外部时钟CLK的输入时钟信号。
[0012] 脉冲逻辑巧），根据增减累加器（1)输出的内部状态角度，在外部时钟的控制下计 算要输出的正交增量脉冲。
[0013] 进一步的，所述过零检测器（3)。过零检测器（3)的输入包括比较器似输出的 表示大小的信号，W及输入角度和内部状态角度。当输入角度高2位都为1且内部状态角 度都为0时，输出表示"小于"的信号结果；当输入角度高2位都为0且内部状态角度都为 1时，输出表示"大于"的信号结果；否则输出与从比较器（2)输入的结果相同的结果。
[0014] 进一步的，所述方向口（4)。方向口输入包括从过零检测器（3)输出的表示大小 的信号，W及外部时钟信号；输出控制增减累加器（1)增加或减小的信号。当输入端中表示 大小的信号为"大于"时，则将输入的时钟信号引入到输出中表示"增力日"的信号端，控制增 减累加器（1)增加；当输入端中表示大小的信号为"小于"时，则将输入的时钟信号引入到 输出中表示"减少"的信号端，控制增减累加器（1)减小；当输入端中表示大小的信号为"等 于"时，不将时钟信号引入到任何输出端。
[0015] 进一步的，所述脉冲逻辑巧）。脉冲逻辑的输入包括内部状态角度和外部时钟；输 出正交增量脉冲信号。当外部时钟产生对于脉冲逻辑（5)有效的上升沿或下降沿时（上升 沿或下降沿与增减累加器（1)相反），脉冲逻辑（5)根据内部状态角度计算此时的正交增量 脉冲。
[0016] 脉冲逻辑（5)输入包括二进制数P和时钟信号化K ;输入正交增量脉冲的A+、A-、 B+、B-、Z+及Z-。根据74193的逻辑关系，增减累加器（1)在时钟的下降沿计算二进制数的 增加或减少，所W脉冲逻辑（5)要在时钟的上升沿计算输出正交增量脉冲。当输入时钟信 号化K端输入上升沿时，脉冲逻辑（5)通过输入二进制数P，通过下式计算A+及A-、B+及 B-、Z+ 及 Z-;
[0017]
[0018] 本发明提供了一种二进制角度量信号转换的方法，其特征在于，包括W下步骤：
[0019] 将内部状态角度锁存在增减累加器（1)中，然后将内部状态角度信号输出给比较 器似；
[0020] 比较器（2)比较输入角度与内部状态角度的大小，并输出结果；
[0021] 过零检测器（3)对比较器（2)大小逻辑输出进一步判断，修正过零的大小判断逻 辑错误，将判断结果输出给方向口（4);
[0022] 方向口（4)根据过零检测器（3)输出的判断结果，引导外部时钟输入，控制增减累 加器（1)的量是增加还是减少；
[0023] 脉冲逻辑（5)根据增减累加器（1)输出的内部状态角度，在外部时钟的控制下计 算要输出的正交增量脉冲。
[0024] 其具体计算过程如下：
[00巧]1.设置一个内部状态角度，并通过一个增减累加器锁存它。
[0026] 2.通过一个比较器比较输入角度量和内部状态角度，将结果输出至过零检测模块 中。
[0027] 3.在过零检测模块中，根据输入角度和内部状态角度的值，对结果进行修正。主要 当两个角度分别极大和极小时，修正运两个角度的大小关系。将结果输出至方向口模块中。 阳02引 4.在方向口模块中，根据输入角度和内部状态