基于VHDL和旋转编码器的测速系统设计

冯慈航

（柳州工学院 广西·柳州 545000）

旋转编码器是可以用来测量转速或旋转角度的装置，光电式旋转编码器可以通过光电转换，可以将输出轴的角位移、角速度等物理量转换成响应的电脉冲以数字量的形式输出。旋转编码器的应用范围较广，如机床、伺服电机等，旋转编码器在汽车上也有较多的应用，空调旋钮、轮速检测和方向盘转角等，可以为后续的如ABS系统、EPS系统以及汽车的随动转向大灯等系统的信号的检测提供前提。随着FPGA技术的不断发展，其在数字电路设计及嵌入式领域获得了广泛的应用，VHDL是一种主要用于电路设计的高级语言，其语言简洁、逻辑清晰、语法严谨、灵活性强，是FPGA技术使用的主要编程语言。

本次设计主要利用FPGA技术，采用VHDL高级语言进行程序编写，实现方程式赛车或卡丁车的发动机转速测量。

1 总体方案设计

本次设计的主要框架如下图所示：

图1：项目设计方案

旋转编码器要求的配置电压为+5V的电压，因此，由旋转编码器通道 A和通道 B所传递过来的信号为 TTL电平（0/5V）。由于FPGA所要求的工作电压为3.3V，因此需要通过一个变压器电路板来将这些信号转化成0/3.3V，然后FPGA将会对转化后的信号进行处理，并根据旋转编码器上的旋转情况返回一个计数值，这个计数值可以通过RS232链路传递并读取显示在计算机上。该旋转编码器可处理的最大转速为3000rpm，刷新时间为1ms。

2 旋转编码器介绍

2.1 编码方式

旋转编码器轮是一种将机械参数（如旋转角度）转换为电信号的装置，以确定角度位置或转速。……