一种基于GPIO的角度光电编码器计数电路，其特征在于：(1)用1片型号为74LS74AN的D触发器和2片型号为74LS00N的与非门组成鉴相器，分别实现加法、减法和零位信号的鉴别；(2)由3片74LS193计数芯片串联组成计数电路，计数总和为2^12＝4096级；(3)由2片74LS193N总线复用芯片实现输出信读取；(4)电路供电为+5V稳定电压，提供LED电源指示。其有益效果是：1.解决上位机没有串行接口时的光电编码器数据的读取问题。2.解决了上位机的GPIO数据总线有限的问题。本发明专利技术可以用9个IO口读取12位的编码信号，在IO总线数量比较紧张的情况下，仍然可以实现数据的读取。3.本发明专利技术放弃串口读取方式，采用GPIO的数据读取方式，可以提高数据读取速度，可以应用到变化较为频繁的角度测量中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开了一种光电编码器计数电路，应用在旋光检测器中的光电编码器的角度计数，该电路是旋光偏振检测技术中偏振角度测量的关键电路，属于光电检测
技术介绍
在角度测量技术中，通常是通过光电编码盘来进行角度测量的，为了提高角度检测的精度，都采用角度分辨率更高的一体化增量式光电编码器。这种方案将与角度测量相关部件集成为一体，可以保证较高的测量精度。该器件的输出为脉冲形式，每次旋转了一个最小角度，编码器输出出现一次跳变，而且正、反方向旋转的输出分别对应两个不同的脉冲输出(分别对应信号A和B)。每旋转一周，触发一次零位信号，称为Z信号。通过对A、B信号的累积，可以计算出当前的角度；通过检测Z信号，可以检测零点。实现脉冲信号计数功能的电路称为计数器，通常是通过单片机来实现，再通过串口(RS232)将数据上传到计算机中作进一步处理。目前，这种类型的计数器已经称为一个标准的模块，可以在市面上买到。但存在以下情况，不能采用标准化的模块:1.当主控计算机没有串行接口 ；2.对检测的速度要求较高，串口的传输速度跟不上角度的变化的情况下；3.对于无计数接口的单片机。本专利技术所涉及电路主要是解决这些问题的:采用I/O接口进行数据的传输，省略RS232串行接口 ；对于普通的PC机，可以采用通用I/O板卡直接读取测量旋光角度值；对于带I/O 口的微型或单片计算机(比如Raspberry P1、Arduino等)可以通过自带的GP1接口直接读取对应角度信号。本专利技术所公布的电路主要用于解决以上问题。本专利技术所公布的基于GP1的角度光电编码器计数电路主要应用在线旋光检测仪的角度测量上。本电路记录光电角度编码器的输出脉冲，并将脉冲的数量和相位进行加减计数，计数值通过GP1接口读入上位机中。在上位机中再转换为角度值输出。
技术实现思路
本专利技术公开了一种用于旋光检测器中的偏振角度检测的角度编码脉冲计数电路，其目的是对角度脉冲进行计数并通过I/o接口直接读取对应角度值，不用传统RS232串行接口和单片机技术而实现角度精确测量。本专利技术电路的原理图为图1，电路零件清单为图2，本专利技术通过如下技术方案来实现。一种基于GP1的角度光电编码器计数电路，本专利技术特征在于:(1)用I片型号为74LS74AN的D触发器和2片型号为74LS00N的与非门组成鉴相器，分别实现加法、减法和零位信号的鉴别；(2)由3片74LS193计数芯片串联组成计数电路，计数总和为2~12 = 4096级；(3)由2片74LS193N总线复用芯片实现输出信读取；(4)电路供电为+5V稳定电压，提供LED电源指示。本基于GP1的角度光电编码器计数电路的PCB印制板设计如图3所示。本专利技术所输出的角度数据中高8位数据中的前4位信号为0，仅后4位信号有效，与低8位信号组合，一共实现2~12 = 4096级的计数，同时要求后续读取电路采用分时读数方案，并通过高、低位组合计算对应角度。本专利技术其角度计数采用I片型号为74LS74AN的D触发器和2片型号为74LS00N的与非门组成鉴相器，对加、减法计数和置零操作进行处理；该输入方式能与标准的增量式角度编码器进行连接，每旋转一周(360度)，零位信号会触发一次，根据编码器的精度不同计数值不同；加法计数信号对应原理图中的IN-A信号线；减法计数对应于原理图中的IN-B信号线；零位信号对应于原理图中的IN-Z信号线。本专利技术12位/8位转换由2片74LS193N选择器芯片实现高、低位数据分时读取和总线复用；与标准GP1连接时，用一个片选信号分两次读取的角度信号，然后移位相加得出角度值；片选信号为原理图中所标的IN-A/B控制线；通过片选芯片74LS157N与GP1板卡或者控制主机的数据总线相连，对应于原理图中的OUT-DO至0UT-D7信号线。本专利技术的有益效果是:1.解决上位机没有串行接口时的光电编码器数据的读取问题。现在很多笔记本电脑、平板电脑和单片机由于体积和速度原因放弃了串行接口，本专利技术电路提供了通过GP1进行数据的读取的方案。对于微型或单片计算机，比如RaspberryP1、Arduino等，可以直接采用设备本身的GP1 口读取数据；若为个人PC机或者笔记本电脑，需要采用一块GP1板卡实现数据读取。2.解决了上位机的GP1数据总线有限的问题。本专利技术采用的高、低位分时读取方式，可以用9个1 口读取12位的编码信号，在1总线数量比较紧张的情况下，仍然可以实现数据的读取。3.解决了串口数据读取的速度较慢的问题，本专利技术放弃串口读取方式，采用GP1的数据读取方式，可以提高数据读取速度，可以应用到变化较为频繁的角度测量中。【附图说明】图1为基于I/O板卡的角度光电编码器计数电路的原理图；图2为基于I/O板卡的角度光电编码器计数电路零件清单；图3-1，图3-2为基于I/O板卡的角度光电编码器计数电路的PCB电路板图；其中3-1为顶层PCB板；3-2为底层PCB板(非镜像)；图4为基于I/O板卡的角度光电编码器计数电路的实施连接示意图；图5为光电编码器的模拟输出波形；图6为浓度固定的葡萄糖溶液的偏振角度检测曲线；图7为浓度随时间变化的特罗格尔碱溶液的偏振角度检测曲线。【具体实施方式】一种基于GP1的角度光电编码器计数电路，本专利技术特征在于:(1)用I片型号为74LS74AN的D触发器和2片型号为74LS00N的与非门组成鉴相器，分别实现加法、减法和零位信号的鉴别；(2)由3片74LS193计数芯片串联组成计数电路，计数总和为2~12 = 4096级；(3)由2片74LS193N总线复用芯片实现输出信读取；(4)电路供电为+5V稳定电压，提供LED电源指示。本基于GP1的角度光电编码器计数电路的PCB印制板设计如图3所示。本专利技术所输出的角度数据中高8位数据中的前4位信号为0，仅后4位信号有效，与低8位信号组合，一共实现2~12 = 4096级的计数，同时要求后续读取电路采用分时读数方案，并通过高、低位组合计算对应角度。本专利技术其角度计数采用I片型号为74LS74AN的D触发器和2片型号为74LS00N的与非门组成鉴相器，对加、减法计数和置零操作进行处理；该输入方式能与标准的增量式角度编码器进行连接，每旋转一周(360度)，零位信号会触发一次，根据编码器的精度不同计数值不同；加法计数信号对应原理图中的IN-A信号线；减法计数对应于原理图中的IN-B信号线；零位信号对应于原理图中的IN-Z信号线。本专利技术12位/8位转换由2片74LS193N选择器芯片当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于GPIO的角度光电编码器计数电路，其特征在于：(1)用1片型号为74LS74AN的D触发器和2片型号为74LS00N的与非门组成鉴相器，分别实现加法、减法和零位信号的鉴别；(2)由3片74LS193计数芯片串联组成计数电路，计数总和为2^12＝4096级；(3)由2片74LS193N总线复用芯片实现输出信读取；(4)电路供电为+5V稳定电压，提供LED电源指示。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李宏宁，袁黎明，
申请(专利权)人：云南师范大学，
类型：发明
国别省市：云南;53
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