基于单片机的磁性编码器信号细分系统的设计
电子细分方案软件流程图如图2所示。
在脉冲的输出控制上需要解决如下两个问题：如何输出细分脉冲以及如何控制细分脉冲的输出速率。
编码盘的转速变化是连续的，不会发生突变，因此可以近似认为在一段极短的时间内，电机的转速是恒定的，在此时间段内也就完全可以按照等时间间隔输出脉冲。假设电机的速度响应时间为100毫秒，在恒定加速度下达到1000转/分的转速，程序的执行周期为3000微秒，在一个程序周期中，按匀速处理产生的角度误差最大不超过0.27度，也就不会导致脉冲的误输出，完全可以保证精度要求。按照恒定速率在极短的时间内输出细分脉冲可以大大简化程序设计，并可以大幅度提高系统的实习响应性能。
由于细分脉冲数目必须要等到下一次采样完成后才能确定，因此脉冲的输出在时间上必然会滞后一个程序周期。如果设定程序执行周期为3毫秒，按编码盘每分钟旋转1000转，每转输出1000个细分脉冲计算，则输出信号最多会产生50个脉冲的滞后，相当于18o的机械角度误差。如果编码盘的转速增加，该误差会变得更大。同时，由于程序的执行周期不是一个固定值，因此由此所产生的信号滞后也将是一个变化的值。如果等到下一次的采样完成后才输出脉冲，则细分误差会比较大，且无法控制。因此细分脉冲不能等到应输出脉冲数目计算完成后才进行。
为了解决以上两个问题，可以采用定时中断控制脉冲的输出。首先根据需要输出的脉冲数目计算出输出脉冲的时间间隔，以此时间间隔作为定时时间常数控制细分脉冲的输出。这样一方面可以保证脉冲输出和输出脉冲计算的同步进行；另一方面也可以通过定时器控制脉冲输出的速率，从而使得细分脉冲在最大程度上实现了实时输出。
为了进一步简化程序设计，可以将程序执行周期设定为固定值，采用定时程序对程序的执行进行监控，以保证每一个程序的执行周期都为设定值。这样就可以建立查询表格，根据应输出的细分脉冲的数目直接确定出对应的定时时间常数。如此，将复杂的浮点运算程序简化为简单的查表程序，缩短了程序执行周期，保证了细分脉冲输出的实时性。
结论：
以上设计思想在编码器信号细分系统设计中均得以应用，并成功实现了对编码器输出正弦波信号的1000细分，从实践上证明了利用低成本的单片机系统完全可以在低分辨力的编码器基础上得到较高的分辨率。
参考文献：
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5、刘文文.高精度的光栅信号细分算法.应用科学学报，1999年第17卷第1期
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