． 引言在大型工业吊车运行中由于吊车司机位置往往离地面很高（一般为20米到50米），司机很难能准确判断出吊钩的准确位置，只能完全依靠地面人员的指挥，这样效率低下，而且生产安全完全由地面指挥人员负责，发生事故的概率较高。为了能使吊车司机知道吊钩的实时准确位置，提高生产率，降低事故的发生率，本文提出了一种基于SOPC（system on a programmable Chip 片上系统）的高度测量方法。SOPC技术是将整个系统集成到单一半导体芯片上，在单一芯片上集成数字，信号采集和处理，I/O接口，存储器，MCU(微处理器)和DSP(数字信号处理器)等芯片。采用SOPC技术可以减少外围电路芯片，降低整机成本，提高设计的可靠性。
本文设计采用Atlera公司的FPGA：CycloneII 1P2C8[1]作为系统控制的核心实现SOPC。其灵活的现场可更改性，可再配置能力，对系统的各种改进非常方便，在不更改硬件电路的基础上还可以进一步提高系统的性能。该设计具有高速、精确、可靠、抗干扰性强和现场可编程等优点。
2．测量原理
工业龙门吊车一般由吊钩、动滑轮组、滚筒组成，电机通过减速机驱动滚筒，带动吊钩在垂直平面上下移动。这样通过对滚筒的旋转位移测量而转换得到吊钩的垂直位移。通过在滚筒轴心安装旋转编码器可以实现对其位移的测量。 （1）
其中 S 吊钩对地的垂直距离；
N 吊钩发生S位移内旋转编码器记录的脉冲数；
N1 动滑轮组数；
N2 旋转编码器的P/R；
L 吊钩的上级限到底面的距离；
D 滚筒直径。
根据公式（1）可知当旋转编码器已定，吊车的动滑轮组数已定，滚筒直径和吊钩的上级限到底面的距离可以测量得到，吊钩对地面的垂直距离就只于吊钩发生于地面垂直位移内旋转编码器纪录得脉冲数有关。
3．整体设计思想
由公式（1）可知，对于吊钩的垂直位移测量通过该公式转换成了对安装在滚筒同轴的增量旋转编码器输出脉冲的计数。再通过对于吊车动滑轮组数N1、旋转编码器的P/R N2、吊钩的上级限到底面的距离L和滚筒直径D这四个参数的设置，经过计算得出吊钩对于地平面的垂直距离。
4系统结构及功能
图一
library IEEE;
use IEEE.Std_logIC_1164.all;
use IEEE.std_logic_signed.all;
use IEEE.std_logic_arith.all;
entity fitter is port(clk，A:in std_logic; AOUTut std_logic); end entity filter;
architecture Crane of filter is
signal data0,data1,data2,data3,data4,data5:integer range 0 to 1;
signal dataall:integer range 0 to 7;
begin
process(clk)
begin
if clk'event and clk='1' then
if A='1' then data0<=1;else data0<=0;end if;
data1<=data0;data2<=data1;data3<=data2;data4<=data3;data5<=data4;
dataall<=data0+data1+data2+data3+data4+data5;
if (dataall>=3) then AOUT<='1'; else AOUT<='0'; end if;
end if;
end process;
end architecture Crane;
5．应用实例
本设计成功应用于武钢二炼钢56吨龙门吊车中。该吊车上极限离地面距离18m，滚筒直径1000mm,吊钩滑轮组数为5，安装在滚筒轴心的增量式旋转编码器为欧姆龙的e6b2-cwz6c漏极输出式，分辨率为360P/R。 经过计算每个脉冲对应吊钩上下距离为1.74mm，装载计数器的初值为10345。
调试初期发现吊钩显示位移比理论值要大，但是在实验室条件下正常，故怀疑编码器脉冲输出在现场受到干扰。在现场换了屏蔽线后此现象依然存在，用便携式示波器观测发现，编码器信号在经历一定长度传输后信号发生了畸变，每个脉冲的高电平中间有48us凹峰，经过光耦进入FPGA时就引起了误计数，针对此凹峰我们设计了开窗滤波器(filter),经过实际调试消除了现场干扰问题，图二是从现场采集的波形，图三是加滤波器采集到的波形。
（1）
ut std_logic); end entity filter;
