光旋转连接部件综合信号传输技术研究

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1、河海大学硕}学位论史摘要光旋转连接器是综合光信号传输、电子电路、精密机械设计等技术的一种综合信号传递装置，能完成机械结构相对转动，光信号旋转耦合的功能，是旋转作业机械中的关键部件之一。利用光传输方式取代滑动机械触点方式传输实时数据，克服了机械滑环的结构复杂、传输带宽及速率有限、抗干扰能力差等缺点。本文包括两大部分内容，即系统的硬件设计和通信协议实现。系统的硬件设计主要是光通信系统电路的设计，包括：单纤双向收发器的选择、通信控制芯片的选择和光电转换接口电路设计等内容。论文采用的通信协议是异步串行通信协议。通信协议控制器主要包括双向数据缓冲器、串并，并串

2、转换电路、时钟控制电路、信号编／解码以及CRC校验等功能。它是利用硬件描述语言在一片CPLD中实现的，程序结构清晰，并可根据需要灵活的改变程序功能。文中采用频移键控法对传输的光信号进行编／解码，并将其控制逻辑与上述数据传送逻辑集成于一片CPLD中，使硬件系统结构简单，成本低廉。在完成整体设计后，本文对所设计的方案进行了实验验证，并对与之配套的旋转部件的装配指标进行理论分析，证明了该方法的可行性并在此基础上探讨了进一步改进的方法。光旋转连接器在工业领域的旋转作业设各中有着广泛的应用前景。t关键词：旋转连接部件，光通信，异步串行通信，大规模可编程逻辑器件

3、，硬件描述语言光旋转连接器综合信号传输技术研究Abstractopticalrotaryinterconnectionisamulti—disciplinetechnique．whichcombinesthestudyofopticaltransmission，theelectroniccircuitandtheprecisemecLanicaldesign．Anditallowstransmissionofopticalsignalsthroughrotatinginterfacestostationaryapparatus．Itisindispe

4、nsableinthefieldsoftherotaryoperationmachine．ElectricalSlipRingisreplacedbyOpticrotaryjointasamodeofreal—timedatatransmission，whichovercomemanydisadvantagesoftheexistingtransmissionsystems，suchascomplexstructure，naH'owbandwidth，slowspeed，weakanti-jammingability，and：gOon．Therear

5、etwosegmentsinthispaper,thehardwaredesignofsystemandtheimplementofcommunicationprotoc01．Thecircuitdesignoftheopticaltransmissionsystemisthehardcoreofthehardwaredesignofsystem，includinghowtoselectthecommunicationcontrolchipandthebidirectionaltransceiverofsinglefiber，anddesignoft

6、heinterfacecircuitofthephotoelectricconversion．ThissystemworksaccordingtotheasynchronousserialdatatransmissionprotocolbyprogrammingaCPLDchip．Itincludessomefunctions，suchasbi—directionaldatabuffer，serialtoparallelconvener／paralleltoserialconverter，clockcircuit，signalcoding／decod

7、ingandCRCchecklogic．ItrealizestheprotocolbymeansofusingtheHardwareDescribeLanguage(HDL)fortheCPLDchip．Theprogramhasalegiblestructure，anditCanneatlychangeitsfunctionifrequired．ItcodesordecodersthetransmissionopticalsignalbythemethodofFrequency—ShiftKeyinginthispaper．Anditmakesth

8、estructureofthehardwaresystemsimpleandthecostcheapthat