增量式光栅编码器信号采集与传输模块的设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

增量式圆光栅编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。其中光电式旋转编码器是检测转速或转角的元件，旋转编码器与电动机相连，当电动机转动时,带动编码器旋转，产生转速或转角信号。旋转编码器可分为绝对式和增量式两种。其中圆光栅作为增量式光电编码器的一种，有体积小、精度高、响应速度快、价格相对较低以及性能稳定等优点。

光栅编码器已广泛应用于数控系统和自动化系统中。全世界知名的生产企业有德国heidenhain(海德汉)等。其中，技术水平以德因heiden-hain公司最高，处于国际领先水平。国外的编码器产品约占据我国市场65%的份额。经过几十年的努力，目前，国内编码器的技术水平和设备装置的性能都达到了相当高的程度,有的甚至已经达到了当今国际水平。我国最大规模生产编码器的专业厂家是长春禹衡光学有限公司，其产品技术水平已达到国外同类产品先进水平。

2. 研究的基本内容与方案

本次研究的基本内容是基于fpga设计一个服务于圆光栅的数据采集和传输模块，从而实现准确无误的计数、辨向与数据传输。因为圆光栅输出信号是正交编码，在进一步处理、传输或存诸之前首先需要解码，因此传输速度不能满足日渐发展的需求。需要收集与本课题有关的资料: 首先查找数据采集系统相关资料，了解其工作原理，确定本课题所设计的模块用到的芯片并查阅详细性能指标；到数字图书馆寻找fpga数据采集以及相关电路的资料，并认真进行阅读；到各大数据库和相关网站上搜索与本课题相关的学位论文和相关资料，理解与掌握圆光栅信号的传输问题，学习利用fpga实来解决圆光栅的采集、传输问题。

3. 研究计划与安排

1~3周:查阅相关文献资料，明确研究方向，确定研究内容，完成开题报告;

4~6周:理解与掌握圆光栅编码器i作原理与输出信号的特性，完成系统结构设计;

7~9周:进一步学习pga开发，搭建开发平台，实现各模块;

4. 参考文献（12篇以上）

[1]王博郭阳宽周维虎董登峰基于ppga的圆光栅编码器数据采集系统设计[j].微型机与应用2012，23期: 28-31.

[2]夏宇闻verilog数字系统设计教程( 第4版) [m]. 北京:北京航空航天大学出版社.2017.

[3]王诚蔡海宁吴继华altera ppga/cpld设计(基础篇) (第2 版) [m]. 北京:人民邮电出版社2011.