[发明专利]具有方向判断功能的步进电机实时位置检测系统及其方法

权利要求书

1.一种具有方向判断功能的步进电机实时位置检测系统，其特征在于：包括上位计算机、单片机、FPGA模块；所述上位计算机通过CAN通信方式与所述单片机通信连接，单片机通过自定义方式与所述FPGA模块通信连接；FPGA模块的数据信号输入接口连接有多路电平转换模块，每路所述电平转换模块的信号输入接口分别连接有一个编码器；电平转换模块用于将所述编码器输出的A相、B相信号的5V电平转换为3.3V输入给FPGA模块，编码器输出的A相和B相信号的相位差为90度。

2.如权利要求1所述检测系统的检测方法，其特征在于：所述上位计算机通过CAN命令选择打开某一路的所述编码器，该路的所述FPGA模块通过检测该路编码器输出的所述A相和B相信号，得到该路步进电机所带机械臂的实际运动距离；并将该机械臂实际运动距离通过自定义协议发送给单片机，所述单片机通过CAN通信发送给上位计算机，得到该路步进电机所带机械臂的实际运动距离。

3.根据权利要求2所述的检测方法，其特征在于：所述FPGA模块检测所述编码器输出的所述A相和B相信号的步骤如下：

步骤1、所述FPGA模块起始工作时，首先通过所述电平转换模块检测编码器的A相电平和B相电平，当检测的所述A相电平和B相电平都为低电平时，等待A相电平或者B相电平的上升沿；

步骤2、如果先检测到A相的上升沿信号，经过一段时间消抖后A相信号仍然为高电平，判定该路步进电机旋转方向为正向,然后对B相信号进行检测，如果B相也来了上升沿信号则判定该编码器输出的信号为一个有效的编码器信号，FPGA模块将产生相应的正向标志位；

如果先检测到B相的上升沿信号，经过一段时间消抖后B相信号仍然为高电平，判定该路步进电机旋转方向为反向,然后对A相信号进行检测，如果A相也来了上升沿信号则判定该编码器输出的信号为一个有效的编码器信号，FPGA模块将产生相应的反向标志位；

步骤3、FPGA模块将所述正向标志位和反向标志位进行累加，并对该步进电机的所述正向标志位和反向标志位进行计算汇总，将汇总后的正向标志位和反向标志位数值进行比较，用大的数值减去小的数值，得到步进电机实际运动结果，从而计算出该步进电机带动的机械臂确切的运动距离并写到FPGA 模块内嵌的RAM里；

步骤4、当上位计算机发送读取命令时，FPGA模块从所述RAM相应的地址里读取所述机械臂确切的运动距离，通过单片机发送给上位计算机，完成该步进电机所带机械臂的实时位置检测。