1.HCTL22032介绍

HCTL22032是Agilent公司生产的细分辨向电路，它具有四细分和辨向功能，可接收两路正交脉冲信号，同时还具有抗干扰设计，并将可逆计数器设计在芯片上，芯片集成度高，时钟周期达到33MHz，不仅大大简化了外围电路的设计，而且提高了测量精度与处理数据的速度。

1.1HCTL22032 引脚及功能来自脉冲编码器的方波信号CHAx，CHBx和CHAy，CHBy端送入集成芯片，输入信号首先经过施密特触发器和数字滤波器预处理，在很大程度上消除了噪声可能引起的误计数。预处理后的信号经四细分辨向电路产生一路计数脉冲和一路方向控制信号，它们被送入内部可逆计数器，计数器为32位。计数值在CLK的上升沿被锁存到后面的锁存器，锁存数据同样为32位。由于输出数据线只有8位，因此32位的数据需要通过改变控制线 SEL1，SEL2，/OE的值分四次依次读出。

1.2HCTL2032工作原理

HCTL22032由施密特触发器，数字滤波器，四细分辨向电路，32位可逆计数器，32位锁存器，缓冲器组成。

2抗干扰环节设计

为了提高芯片的抗干扰能力，输入信号会首先经过施密特触发器和数字滤波器的预处理。施密特触发器的功用是滤除信号中的低幅值噪声(大约小于1V)，并改善信号上升沿的坡度;数字滤波器的功用是用时钟信号CK校验输入方波的脉冲宽度，将窄脉冲(小于3个CLK周期)视为干扰加以滤除。这两项设计在很大程度上消除了噪声可能引起的误计数。

2.1正交解码

由EN1，EN2的组合值可以选择HCTL22032的解码模式，分别有三种：43，23，13.CHA，CHB两路方波在一个周期内具有两个上升沿和两个下降沿，当选择43模式时，通过对每个边沿的处理实现四细分;当选择23 模式时，只对其中一组方波的边沿处理;当选择13模式时，仅仅对一组方波中的上升沿或者下降沿进行处理。在三种模式中，每当检测到要处理的边沿状态出现，在CNTDEC引脚就会输出宽度为半个时钟周期的正脉冲，同时给出一路方向控制信号U/D，当U/D=1，表示CHA超前于CHB;当U/D=0，则 CHA滞后CHB

2.232位可逆计数器和32位锁存器

由正交解码后产生的一路计数脉冲和一路方向控制信号被送入内部可逆计数器，计数器为32位。计数值通常在CLK的上升沿被锁存到后面的锁存器，锁存数据同样为32位，系统可通过几种方式使用这些数据：

1)计数值在32位总的计数范围以内，计数值代表绝对位置。

2)系统作每周期计数32位的周期运动，可由RSTN每周期对计数器进行复位。

3)系统计数范围大于32位时，计数值被用来计算绝对位置的增量，那么计数器会出现上溢或者下溢，为了防止位置信息的丢失，系统必须在计数值到达计数器最大计数容量的一半之前读取锁存器中的数据。

4)系统计数范围大于32位时，也可以通过HCTL22032与其他标准的计数芯片级联，从而得出绝对位置。

3.应用于数控系统数据采集系统设计

CY7C68013是Cypress半导体公司的新一代高速USB系列产品，可以用USB2.0最大数据传输率传输数据。该芯片通过集成的 480Mb/s的发送器，智能SIE，可运行在48MHz频率的增强型8051微控制器，存储器和可编程I/0接口，提供USB2.0支持。该8051内核性能非常全面，内含256字节寄存器RAM，2个USART，3个定时/计数器和2个数据指针，并且相对于标准8051，EZ2USBFX2的CPU增加了8个中断源，因此，利用该芯片内部的微控制器远远可满足本系统接口电路设计的要求在电路设计部分，由于HCTL22032可以采集两个通道的编码器信号，因此，本设计通过两个接口J1，J2分别采集X进给轴编码器信号和Y进给轴编码器信号，以此来准确判断数控机床加工信息。本设计采用自动供电和外部供电双重模式，确保系统随时能安全工作，并且还设有复位模块，当重新采集数据时，按下按键K1即可。CY7C68013的工作电压是3.3V，而 HCTL22032的工作电压为5V，两者之间不能直接相连，它们之间必须采用电平转换芯片，本设计采用74LVC245与74HCT245作电平转换。

4软件设计

4.1初始化

CY7C68013初始化工作包括设置时钟频率，配置各个端点的工作状态，使能指针特性，根据接口电路设置I/O端口，使能远程唤醒功能。

4.2读取数据

本设计采用CY7C68013的端口模式实现数据通信，所需的控制信号由CY7C68013自身来提供。对于端口模式，控制信号没有专用的口线，那么就必须用通用I/O接口来完成。本设计中，采用IOD8位I/O端口作为HCTL22032的控制线。而用IOB端口作为数据传输线。在读取数据前，应选择解码模式，本系统采用43模式，HCTL22032可以采集两路通道的编码器信号，因此还须通过设置X/Y来选择采集的通道，还必须复位禁止逻辑，因为在数据传输过程中，必须禁止锁存器的更新。然后设置OEN，SEL1，SEL2的值来依次从高到低传输数据。

5结束语

HCTL22032解码器芯片集成度高，内部设计了施密特触发器和滤波功能，具有抗干扰设计;专门正交解码功能，能简单灵活地实现脉冲信号解码功能;该芯片将可逆计数器设计在芯片上，计数过程由芯片本身硬件完成，减轻了CPU负担;时钟周期达到33MHZ，不仅大大简化了外围电路的设计，而且提高了测量精度与处理数据的速度。HCTL22032与CPU接口简单，本文实现了HCTL22032解码器芯片与带USB功能的单片机 EZ2USBFX2CY7C68013的接口电路硬件设计，并根据硬件设计实现了软件设计，采用CY7C68013作为主控制器，使系统简单方便实现 USB接口即插即用功能，并且一般情况无需外部供电，使用方便，其内部增强型8051也能远远满足本系统接口电路设计的要求。该设计应用于数控系统时，可以作为数据采集装置对数控机床加工做监测作用，也可以用于全软件式开放式数控系统中作为位置环闭环控制的直接反馈，不仅简单易行而且可靠性高。而在其他工业领域中，也可用到HCTL22032以及本文实现的接口电路设计，例如机器人运动控制系统。