基于FPGA的旋钮编码器的辨向状态机设计与实现 影响, 噪声

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旋钮是一种非常常用的器件，多用于设备或仪器的面板来进行参数的调节。由于旋钮本身的机械特性，在旋转的过程中产生的波形信号会有噪声存在，这些不确定的噪声会影响到对旋钮旋转方向的判断，也会导致转动次数不准确的情况。常用的消除机械噪声的方法有硬件方法和软件方法。硬件方法一般包括RC滤波方法和RS双稳态触发器方法，这两种方法实时性较好，但需要较多的附加电路。软件方法一般都采用延迟法，虽然这种方法可以节省硬件电子产品世界http://www.eepw.com.cn/article/128900.htm电路，但实时性不好。本文介绍了一种状态机的方法来消除噪声，即不需要太多的附加电路又能保证较好实时性。FPGA的集成度很高，可完成极其复杂的时序和组合逻辑电路功能，适用于高速、高密度的高端数字逻辑电路设计领域。
　　旋钮编码器
　　旋钮是在旋柄连接到中心的凸轮上同时操作两个开关，并且开关连接有上拉电阻当旋钮向某一个方向转动时总有一个开关先于另一个开关先断开，两个开关上产生两个有相位差的信号。当旋钮处在稳定位置的时候，A和B两个开关都是闭合的，此时A和B都为低电平。旋钮编码器的基本结构如图1所示。
　　辨向的电路设计与实现
　　由于旋钮转动时A和B断开有一定的时间差，所以A和B开关的波形会有相应的相位差。旋钮左旋时开关B先断开，此时B的电平为高电平，即B先产生一个上升沿，随后A的上升沿到来。旋钮右旋时A和B的波形上升沿的先后顺序与左旋相反。旋钮左旋和右旋时A和B的波形如图2所示。