一种基于CPLD的正交脉冲小数分频技术黄亢，尹泉，王庆义（1.华中科技大学电子科学与技术系，湖北省武汉430074；2.华中科技大学控制科学与工程系，湖北省武汉430074；3.中国地质大学(武汉)机械与电子信息学院，湖北武汉430074）摘要：在交流伺服系统中对码盘脉冲信号进行小数分频有其必要性。由于正交脉冲具有方向，因此对码盘信号的小数分频应该是有方向的双向分频。分频的一个重要指标是分频过程中不丢失脉冲，分频后仍以正交形式反馈给上位机。本文阐述了小数分频的基本原理及分频过程，给出了基于CPLD的实现框图，仿真和试验结果验证了该方法的有效性。关键字：正交脉冲；复杂可编程逻辑元件；小数分频；伺服系统中图分类号：TP215文献标识码：AAtechniqueoffractionalfrequencydivisionforCPLDbasedontheorthogonalpulseHuangKang,YinQuan,WangQingyi(1.HuazhongUniversityofScienceandTechnologyDepartmentofElectrionicScienceandTechnology,Wuhan430074,HubeiProvince,China;2.HuazhongUniversityofScienceandTechnologyDepartmentofControlScienceandEngineering,Wuhan430074,HubeiProvince,China;3.ChineseGeologicUniversity(Wuhan)Departmentofmachineandelectronicinformation,Wuhan430074,HubeiProvince,China)Abstract:itisnecessarytodividefrequencyofencoderpulseinacservosystems.Duetothedirectivityoftheorthogonalpulse,thefractionalfrequencyshouldhavethecharacteristicsofreversiblefrequencydivision.TheimportantindexistopreventthepulsenumbersdroppingoutandtofeedbacktheoutputsignaltothePCwithoutdroppingout.ThebasicprincipleandprocedureforfrequencydivisionaredescribedindetailandthediagrambasedonCPLDisgiveninthispaper.Simulationandexperimentresultsverifythevalidityofthetechnique.Keyword:orthogonalpulse;CPLD;fractionalfrequencydivision;servosystem1引言在交流伺服系统中，电机码盘信号必须反馈给数控上位机，其作用为：（1）监控伺服电机的运行，一旦电机没有按照给定的轨迹运行，上位机则发出断使能信号，电机停止运转；（2）数控系统需要显示电机的运行状态，方便用户操作。但是上位机不能直接接收频率较高的脉冲，因此伺服驱动器必须将码盘的正交脉冲经过分频后再反馈给上位机。与时钟信号的一般分频不同，正交脉冲的分频必须要考虑方向，尤其是在电机在正反转切换的时候，必须保证脉冲个数不能丢失。整数分频的实现比较简单，可采用标准的计数器或可编程逻辑器件设计实现。但在某些场合下，光电编码器输出频率与上位机所接收的频率不成整数倍关系，此时就需要采用小数分频。随着频率合成技术的迅速发展，分频的类型有很多，目前使用最为广泛的是数字分频器，利用数字电路技术，可以产生任意分频比的固定分频、变模分频、可编程分频及小数分频[1]。本文主要在变模小数分频原理的基础上，利用Altera公司的MAX3128CPLD芯片[2]实现对光电码盘正交脉冲的小数分频。2小数分频原理数字分频器本身无法实现小数分频，但是采用整数分频的数字分频器可以实现小数分频[1]。例如，虽然数字分频器自身不能实现10.5的小数分频，若能控制它先除一次10，再除一次11，这样交替进行，那么从输出的平均频率看，就完成了10.5的小数分频。因此，只要能控制整数分频器的分频比按一定的规则变化，就能实现小数分频。按上述的概念，若要5.3的小数分频（N表示整数部分，F表示小数部分），只要在每10次分频中，作7次除5，再作3次除6，就可得到：（1）