CN103000123A - 一种脉冲宽度调节装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种脉冲宽度调节装置，其中脉冲宽度调变控制编码单元设置于脉冲宽度调节装置内，能够通过提高更新率来降低发光二极管闪烁现象。该脉冲宽度调节装置包括计数器单元、数字比较器单元、计数时钟单元，还包括：脉冲宽度调变控制编码单元，用于接收计数器单元生成的二进制码，将二进制码从最高有效位到最低有效位分割为多个部分，并以预设顺序选择和输出分割后的二进制码。该装置不对应用环境提出更高要求即能提供更好的效果，在硬件实现上仅需要极小的额外硬件开销甚至不需要任何额外硬件开销。

Description

一种脉冲宽度调节装置
技术领域
本发明涉及一种脉冲宽度调节装置，尤指一种将脉冲宽度调变控制编码单元设置于脉冲宽度调节装置内，通过提高更新率来降低发光二极管闪烁现象的装置。 
背景技术
PWM(脉冲宽度调节)控制信号应用广泛，通过调节脉宽可以方便的调节部件“ON”的时间，从而实现对转速、亮度、移速等参数的控制。与常规的PWM控制信号相比，打散的PWM信号通过提高“ON”、“OFF”的切换频率能够提供更加稳定的控制信息。例如在LED显示领域，一般LED由PWM控制其发光，不同脉宽的PWM对应于不同的显示灰度值。当PWM频率降低或灰度值较小时，能够观察到LED显示屏出现闪烁现象。打散的PWM即将一个PWM周期划分为若干段，每段均有一定的高、低电平时间，所有段的脉宽总和仍与常规PWM相等，但由于高低电平切换次数由每个周期1次提高至若干次，总脉宽分布在整个周期内，不再集中于一段时间中，所以与常规的PWM开关信号相比，打散的PWM开关信号可以显著降低LED的闪烁现象。 
本发明提出了一种新的PWM控制信号的方法及装置，它不对应用环境提出更高要求即能提供更好的驱动效果；硬件实现上，它仅需要极小的额外硬件开销甚至不需要任何额外硬件开销。 
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够提高发光二极管更新率的脉冲宽度可调变的驱动装置，避免发生画面不连续或闪烁的现象。 
为了实现上述目的，本发明的可调变的驱动装置至少包括一个脉冲宽度调节PWM产生装置，由计数器单元、数字比较器单元、计数时钟单元、脉冲宽度调变控制编码单元组成。该驱动装置根据设定值调整相对的工作周期，输出特定脉冲宽度调变周期的控制信号。其中脉冲宽度调变周期定义为：展现完整的工作信号所需要的时间，由周期内工作“ON”及不工作“OFF”的时间比率来决定。 
在控制信号的工作周期维持不变的情况下，上述脉冲宽度调变控制编码单元可通过一个或多个预设的方法，将一个脉冲宽度调变周期中“ON”的连续时间，分成主要工作周期与次要工作周期，以提高“ON”的次数，从而形成更高的更新率。 
附图说明
图1为现有技术PWM产生装置示意图； 
图2为现有技术PWM方法分割信号的示意图； 
图3为本发明PWM产生装置示意图； 
图4为本发明PWM产生装置分割信号与现有技术的对比示意图； 
图5为本发明第一实施例重新编码示意图； 
图6为本发明第二实施例重新编码示意图； 
图7为本发明的一种新编码与对应的PWM信号示意图。 
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。 
附图1所示，为现有技术中的产生PWM控制信号的装置，常规PWM产生电路由一个计数器单元、一个数字比较器单元、一个时钟单元组成。时钟单元产生计数时钟clock，Nmax为计数器单元的计数最大值，Nset为预设的比较阈值。计数器单元从0开始进行加1计数，当计数器单元输出值N小于预设阈值Nset时，数字比较器单元输出为0，当N大于(或等于)预设阈值时，计数器输出为1，这就产生了一个PWM波，改变Nset的值即可调整其脉冲宽度。附图2为该方法分割信号前后的示意图。在一个计数周期Nmax内，前Nset-1个工作周期为“OFF”，而后Nmax-Nset个工作周期为“ON”。 
附图3所示，为本发明脉冲宽度调节装置示意图，其具有一个计数器单元、一个数字比较器单元、一个时钟单元产生计数时钟clock，以及脉冲宽度调变控制编码单元，该脉冲宽度调变控制编码单元用于接收计数器单元生成的二进制码，将所述二进制码从最高有效位到最低有效位分割为多个部分，并以预设顺序选择和输出分割后的二进制码；脉冲宽度调节装置还具有脉冲输出单元，用于接收来自脉冲宽度调变控制编码单元输出的分割后的二进制码，并输出具有预定周期的多个脉冲，每个脉冲具有对应于所述分割后的二进制码的脉冲宽度。该装置能够在不对环境因素(如clock频率等)提出更高要求的情况下，通过脉冲宽度调变控制编码单元对计数器单元输出值进行重新编码，以极少的额外硬件开销或无额外硬件开销 使其形成新的计数顺序，再进入数字比较器单元与预设比较阈值Nset进行比较，可得到重新编码的、占空比与常规方式相等的新PWM信号。 
在本发明的一实施例中，如附图4所示，对于计数器单元，输入为8421码，以计数最大值Nmax＝15，预设阈值Nset＝9为例，本实施例所采用的方法通过对计数顺序重新排布，使PWM被分割成若干窄脉冲，同时保持一个周期内占空比不变。通常8421码的源编码表示方式为，0:0000；1:0001；2:0010；3:0011；4:0100；5:0101；6:0110；7:0111；8:1000；9:1001；10:1010；11:1011；12:1100；13:1101；14:1110；15:1111。将其依次输入脉冲宽度调变控制编码单元，脉冲宽度调变控制编码单元将8421二进制码的高低位对称互换，得到新编码。具体为：将最高位与最低位进行互换，第二高位变成第二低位，第三高位变成第三低位。如附图5所示，编码后产生的Nrecode依次为：0:0000；8:1000；4:0100；12:1100；2:0010；10:1010；6:0110；14:1110；1:0001；9:1001；5:0101；13:1101；3:0011；11:1011；7:0111；15:1111。此种方法在硬件实现上只需改变计数器单元接入数字比较器单元的连线顺序，无任何额外的硬件消耗。 
在本发明的另一实施例中，如附图4所示，对于计数器单元，输入为格雷码，仍以计数最大值Nmax＝15，预设阈值Nset＝9为例，本实施例所采用的方法通过对计数顺序重新排布，使PWM被分割成若干窄脉冲，同时保持一个周期内占空比不变。格雷码的源编码表示方式为，0:0000；1:0001；2:0011；3:0010；4:0110；5:0111；6:0101；7:0100；8:1100；9:1101；10:1111；11:1110；12:1010；13:1011；14:1001；15:1000。将其依次输入脉冲宽度调变控制编码单元，脉冲宽度调变控制编码单元将格雷二进制码进行转换，不同于8421码的转换，这里对新编码最高位依次采用0101010101010101交替编码，然后将其余位置进行高低位对称互换，得到新编码，即将第二高位变成最低位，第三高位变成第二低位，第四高位变成第三低位。如附图6所示，编码后产生的Nrecode依次为：0:0000；8:1100；4:0110；12:1010；2:0011；10:1111；6:0101；14:1001；1:0001；9:1101；5:0111；13:1011；3:0010；11:1110；7:0100；15:1000。此种方法在硬件实现上只需很小的额外硬件消耗。 
在本发明的另一实施例中，如附图7所示，对于不同的预设阈值Nset，输出的PWM波形如附图7。在该实施例中，排布新编码所遵循的原则是：在保持Nset-1已有的脉冲基础上，以尽量分散的方式增加一个脉冲宽度。最终得到一个稳定的编码方式，得到新编码的顺序为：0、8、4、12、2、10、6、14、1、9、5、13、3、11、7、15。这样，针对不同的预设阈值， 以预设顺序选择得到分割后的二进制码始终保持以高电平和低电平交错方式排布。前述两个实施例中，对称颠倒高低位顺序方法是得到该新编码的实现手段。 
除了上述若干个实施例，对于8421计数器与格雷码计数器仍有其他方式进行重新编码，从而实现PWM的重新编码。因此本发明应包括但不限于上述重新编码方式。对于其他类型计数器，也可以采用重新编码的方式进行PWM分割。因此本发明应包括上述类型的计数器，但不限于上述类型计数器。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (4)

1.一种脉冲宽度调节装置，包括计数器单元、数字比较器单元、计数时钟单元，其特征在于，还包括：
脉冲宽度调变控制编码单元，用于接收计数器单元生成的二进制码，将所述二进制码从最高有效位到最低有效位分割为多个部分，并以预设顺序选择和输出分割后的二进制码；
脉冲输出单元，用于接收来自脉冲宽度调变控制编码单元输出的分割后的二进制码，并输出具有预定周期的多个脉冲，每个脉冲具有对应于所述分割后的二进制码的脉冲宽度。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述将所述二进制码从最高有效位到最低有效位分割为多个部分，具体为，将所述二进制码的高低位对称互换，得到分割后的二进制码。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述将所述二进制码从最高有效位到最低有效位分割为多个部分，具体为，将所述二进制码的最高位依次变换为“0”和“1”交替的二进制码，再将除最高位以外的其他位进行高低位对称互换，得到分割后的二进制码。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述以预设顺序选择和输出分割后的二进制码，具体为，针对不同的预设阈值，以预设顺序选择得到分割后的二进制码始终保持以高电平和低电平交错方式排布。
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