CN101847114B - 一种监测信号电平的实现方法 - Google Patents

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Abstract

一种监测信号电平的实现方法，包括以下步骤：步骤一、根据被监测信号的高电平最大可持续时间设置报警计数器的报警阈值，根据被监测信号的干扰最大可持续时间设置干扰计数器的干扰阈值；步骤二、监测被监测信号电平，当该信号为高电平时，使能报警计数器；步骤三、判断报警计数器的计数值是否等于报警阈值；步骤四、判断报警计数器计数时被监测信号是否变为低电平；步骤五、判断干扰计数器的计数值是否等于干扰阈值；步骤六、判断在干扰计数器的计数时被监测信号是否变为高电平。本发明具有较好的抗干扰能力且电路结构简单。

Description

一种监测信号电平的实现方法
技术领域
本发明涉及一种应用于电平监测模块的方法，具体涉及一种监测信号电平的实现方法。
背景技术
在数字系统中，经常需要这样一类监测报警模块。该模块对某个信号的高(低)电平持续时间进行监测。如果该信号的高(低)电平持续时间超过报警阈值，则应该由该模块发出一个报警信号。该报警信号通知其它模块，被监测信号的高(低)电平持续时间已经超过了高(低)电平的报警阈值。该类电路实现起来比较简单。以高电平监测报警模块的实现为例。只需要一个报警计数器(高电平使能的计数器)就可以实现该功能。以被监测信号作为该计数器的使能信号，当该信号为高电平时报警计数器从零开始计数，当该信号为低电平时报警计数器归零，当该计数器的计数值等于预设的报警阈值时则发出报警信号。从而实现对高电平持续时间的监测报警。
但是在实际的使用过程中，被监测信号经常受到外部干扰而发生波动，以监测高电平持续时间的高电平检测报警模块为例，外部干扰会表现为在被监测信号的持续高电平中间插入一个较短的低电平信号。如果，干扰信号的持续时间较长，则有可能导致高电平计数器归零从而使高电平监测报警模块失效。因此，如何解决外部干扰对信号监测带来的不利影响，成为本领域技术人员努力的方向。
发明内容
本发明目的是提供一种监测信号电平的实现方法，该方法可以虑除被监测信号上小于干扰阈值的干扰信息并具有较好的抗干扰能力。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种监测信号电平的实现方法，包括以下步骤：
步骤一、根据被监测信号的高电平最大可持续时间设置报警计数器的报警阈值，根据被监测信号的干扰最大可持续时间设置干扰计数器的干扰阈值；
步骤二、监测被监测信号电平，当该信号为高电平时，使能报警计数器，报警计数器开始计数；
步骤三、判断报警计数器的计数值是否等于报警阈值；如果是，则由监测报警模块输出报警信号用于通知CPU或者用于其它操作，报警计数器复位，继续执行步骤二；否则报警计数器继续计数并执行下一步骤；
步骤四、判断报警计数器计数时被监测信号是否变为低电平；如果是，则使能干扰计数器，干扰计数器开始计数；此时，报警计数器仍在计数；
步骤五、判断干扰计数器的计数值是否等于干扰阈值；如果是，则报警计数器和干扰计数器同时复位，继续执行步骤二；否则，干扰计数器和报警计数器同时保持计数；
步骤六、判断在干扰计数器的计数时被监测信号是否变为高电平；如果是，表明此低电平是一个干扰，则干扰计数器复位，报警计数器继续计数，继续执行步骤三。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比通过使用2个计数器分别对高低电平的持续时间进行计数的方法，不仅实现了对被监测信号高(低)电平持续时间的实时监测功能同时还具有虑除干扰的优点。由于本专利采用了模块化和参数化的设计方法，所以只需要根据不同的应用场合对本专利中的高(低)电平阈值和与其对应的干扰阈值进行调整就可以很方便的将本专利中的实现方法应用到许多外部干扰强度不同的类似应用场合。
附图说明
附图1为本发明功能时序图；
附图2为本发明中计数器结构图；
附图3为本发明实现信号监测报警模块的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例：一种监测信号电平的实现方法
一种监测信号电平的实现方法，包括以下步骤：
步骤一、根据被监测信号的高电平最大可持续时间设置报警计数器的报警阈值，根据被监测信号的干扰最大可持续时间设置干扰计数器的干扰阈值；
步骤二、监测被监测信号电平，当该信号为高电平时，使能报警计数器，报警计数器开始计数；
步骤三、判断报警计数器的计数值是否等于报警阈值；如果是，则由监测报警模块输出报警信号用于通知CPU或者用于其它操作，报警计数器复位，继续执行步骤二；否则报警计数器继续计数并执行下一步骤；
步骤四、判断报警计数器计数时被监测信号是否变为低电平；如果是，则使能干扰计数器，干扰计数器开始计数；此时，报警计数器仍在计数；
步骤五、判断干扰计数器的计数值是否等于干扰阈值；如果是，则报警计数器和干扰计数器同时复位，继续执行步骤二；否则，干扰计数器和报警计数器同时保持计数；
步骤六、判断在干扰计数器的计数时被监测信号是否变为高电平；如果是，表明此低电平是一个干扰，则干扰计数器复位，报警计数器继续计数，继续执行步骤三。
本实施例上述内容具体解释如下。
监测被监测信号的高电平持续时间，如果持续时间超过报警阈值则本专利将会向外发出报警信号。当被监测信号上有干扰时，表现为在持续的高电平中间插入一个较短的低电平并且干扰持续时间小于干扰阈值时，本专利会将其虑除。本专利的功能时序图如图一所示：在图一中的1时刻，被监测信号变高使报警计数器开始计数；2时刻，在报警计数器仍然在计数的同时，被监测信号变低使干扰计数器开始计数；3时刻，干扰计数器计数到干扰阈值7，表面此低电平不是干扰而是有效的低电平信号，专利回到初始状态，所有计数器归零；在4时刻，被监测信号变高使报警计数器开始计数；5时刻，在报警计数器仍然在计数的同时，被监测信号变低使干扰计数器开始计数；6时刻，在干扰计数器还没有计数到干扰阈值7的时候，被监测信号又变高使干扰计数器归零，这表明此低电平不是一个有效的低电平而是一个干扰，所以报警计数器继续计数；在7时刻，报警计数器计数到报警閾值，专利发出高电平有效的报警信号
根据以上要求，我们提出了一种计数器结构，该结构如图二所示：该计数器的端口的名称，方向和功能如表一所示：
表一计数器端口说明
  信号名   方向  描述
  溢出   输出  当计数器的计数值等于计数器设置的最大计数值时，输出1
  非零   输出  当计数器的计数值不等于0时，即计数器已经开始计数时，输出1
  时钟   输入  时钟
  复位   输入  低(0)有效复位信号。当该信号有效时，计数器恢复初始值0
  复位计数   输入   关闭计数器信号。当该信号为高时，计数器恢复初始值0
  暂停/继续   输入   计数器使能信号。当该信号为低时，计数器停止计数，保持当前值不变；当该信号为高时，计数器恢复计数
  开始计数   输入   开启计数器信号。当计数器处于初始值时，该信号为高时，计数器从0开始计数
该计数器具有如下功能。当计数器使能信号有效时，开启计数器信号使计数器开始计数。只要计数器的计数值不等于0，非零就会输出1。当计数器开始计数后，如果计数器使能信号有效，则计数器每过一个时钟周期就增加1。直到计数器的计数值等于设置的计数器最大值时，计数器的溢出输出1，下一个计数器使能信号有效的时钟上升延使计数器归0，并停止计数。直到开启计数器信号再次有效时，计数器才会开始下一个计数周期。
其中，时钟、复位、复位计数、暂停/继续，开始计数为输入信号，溢出、非零为输出信号。MUX1为二选一数据选择器。当控制信号为0时，MUX1将寄存器当前值加1数据通路选通并向右传输给右侧MUX2。当控制信号为1时，即溢出或复位计数时，MUX1将0传输给MUX2。MUX2与MUX1相同也是二选一数据选择器。当控制信号为0时，将寄存器当前值选通传输给寄存器输入端。当控制信号为1时，即暂停/继续有效并且复位计数，开始计数或者非零有一个为1时，则选通MUX1的输出给寄存器输入端。其中MAX和WIDTH为参数化的重要设计指标，MAX为计数器最大值，WIDTH为根据计数器最大值不同而变化的计数器中寄存器的位宽。例如当计数器的最大值为8，则MAX为8，WIDTH为3。如果计数器的最大值为10，则MAX为10，WIDTH为4。
以专利功能时序图如图一表示的检测报警模块为例，该模块监测报警阈值为23微秒，干扰阈值为7微秒的信号为例，连接两个计数器实现对该信号高电平持续时间的监测和报警功能。将其中之一的计数器的最大计数值设置为23并命名为报警计数器，另一个计数器的最大计数值设置为7并命名为干扰计数器。结构图如图三所示，图三中时钟频率为60MHz，将其60分频后得到时钟频率为1MHz的计数器使能信号。当被监测信号为高时，将报警计数器的开启计数器信号拉高，报警计数器开始计数。每1MHz增加1，直到报警计数器或者干扰计数器有一个计到其阈值时则会停止报警计数器并使其归0。即图三中两个计数器的溢出经or3相或后与报警计数器的关闭计数器信号端相连。当被监测信号为低并且报警计数器非0时，干扰计数器开始计数。即图三中取反后的被监测信号和报警计数器的非零信号经and3相与后与干扰计数器的开启计数器信号端相连。干扰计数器每1MHz增加1，直到被监测信号再次变高并且干扰计数器不等于0时，低计数器停止计数并归0。即图四中被监测信号和低计数器的非零经and2相与后与低计数器的关闭计数器信号端相连。如果报警计数器溢出输出高则说明被监测信号的高电平持续时间超过报警阈值，这时监测报警模块发出报警信号。
如果需要监测低电平持续时间并报警的话，其方法原理如同本发明；在实现结构上只需要在被监测信号和本专利之间插入一个反相器即可。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (1)

1.一种监测信号电平的实现方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一、根据被监测信号的高电平最大可持续时间设置报警计数器的报警阈值，根据被监测信号的干扰最大可持续时间设置干扰计数器的干扰阈值；
步骤二、监测被监测信号电平，当该信号为高电平时，使能报警计数器，报警计数器开始计数；
步骤三、判断报警计数器的计数值是否等于报警阈值；如果是，则由监测报警模块输出报警信号用于通知CPU或者用于其它操作，报警计数器复位，继续执行步骤二；否则报警计数器继续计数并执行下一步骤四；
步骤四、判断报警计数器计数时被监测信号是否变为低电平；如果是，则使能干扰计数器，干扰计数器开始计数；此时，报警计数器仍在计数；
步骤五、判断干扰计数器的计数值是否等于干扰阈值；如果是，则报警计数器和干扰计数器同时复位，继续执行步骤二；否则，干扰计数器和报警计数器同时保持计数；
步骤六、判断在干扰计数器的计数时被监测信号是否变为高电平；如果是，表明此低电平是一个干扰，则干扰计数器复位，报警计数器继续计数，继续执行步骤三。
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