CN103744322A - 一种控制信号生成电路 - Google Patents

Abstract

本发明公开了信号处理技术领域中的一种控制信号生成电路。本发明包括信号获取电路、信号处理电路和逻辑输出电路；所述信号获取电路用于获取所述第一设备的脉冲信号；所述信号处理电路用于对所述脉冲信号的上升沿进行延时操作得到第一信号，并对所述脉冲信号的下降沿进行提前操作得到第二信号；所述逻辑输出电路用于对所述脉冲信号、第一信号和第二信号进行逻辑处理，得到相对于所述脉冲信号上升沿延时并且下降沿提前的第二设备的控制信号。本发明可应用于多种人机互动设备，适用范围广；实现过程简单，不易受外接环境干扰，结果准确；不使用价格昂贵的处理器，也不需要其他软件，极大地降低了制造成本和软件成本。

Description

一种控制信号生成电路

技术领域

本发明涉及信号处理技术领域，尤其涉及一种控制信号生成电路。

背景技术

电子产品广泛存在于现代的生产和生活中，为人们的工作和生活提供了极大的便利。

随着科技的发展，出现了很多人机互动类的电子设备。这类电子设备一般分为两大部分。一部分设备为穿在使用者身上或需要使用者握持的部分，即运动设备，如LED灯、红外灯、信号发射棒等，这一部分设备用于标记使用者的操作；另一部分设备则固定放置在合适的位置，通过穿在使用者身上的设备或使用者握持的设备对使用者的操作或动作进行信号采集和信号处理，即固定设备。信号采集通常通过视频捕捉实现，如摄像头或其它信号接收器。常见的人机互动类的设备有运动模拟器、电视游戏机等。

此类人机互动设备在使用时，通常是先打开运动设备，然后再打开固定设备采集和处理运动设备的信号。停止使用时，要先关闭固定设备然后再关闭运动设备。即，运动设备打开后固定设备才打开，运动设备关闭前固定设备就要关闭。从信号的角度考虑就是，运动设备发出开始信号后固定设备才开始采集运动设备的信号，运动设备关闭信号前固定设备就要停止采集运动设备的信号。

该过程可以通过手动实现，也可以通过启动控制装置配以对应的软件实现。现有的启动控制装置的使用方法是：利用芯片的输入输出口，跟据接收器设备的开关时间控制摄像头设备的开关，使其实现上述运动设备和固定设备的开关功能。但是这样会占用其它设备的输入输出口，且需要单独的处理器来实现该过程，这样，既占用了本就不多的输入输出口，又增加了购置处理器的费用，增加了人机互动设备的制造成本，不利于人机互动设备的普及。

发明内容

为了解决现有人机互动设备中存在的启动控制设备占用输入输出口、制造成本高等不足，本发明提供了一种控制信号生成电路。

本发明的技术方案是：一种控制信号生成电路，用于根据第一设备的脉冲信号生成第二设备的控制信号，以使得第二设备相对于第一设备延时开启并提前关闭；该控制信号生成电路包括：信号获取电路、信号处理电路和逻辑输出电路；

所述信号获取电路用于获取所述第一设备的脉冲信号；

所述信号处理电路用于对所述脉冲信号的上升沿进行延时操作得到第一信号；并对所述脉冲信号的下降沿进行提前操作得到第二信号；

所述逻辑输出电路用于对所述脉冲信号、第一信号和第二信号进行逻辑处理，得到相对于所述脉冲信号上升沿延时并且下降沿提前的第二设备的控制信号。

优选地，所述信号处理电路包括波形转换电路、上升沿延时电路和下降沿提前电路；

所述上升沿延时电路包括第一电位设置电路和第一比较电路；

所述下降沿提前电路包括第二电位设置电路和第二比较电路；

所述第一电位设置电路的输出端与第一比较电路的第二输入端连接；

所述第二电位设置电路的输出端与第二比较电路的第二输入端连接；

所述波形转换电路的输入端和所述信号获取电路连接，所述波形转换电路的输出端分别与所述第一比较电路的第一输入端和第二比较电路的第一输入端连接。

优选地，所述波形转换电路用于将所述脉冲信号的从上升沿到下降沿之间的波形转换为幅值单调递增的信号，并将所述脉冲信号的从下降沿到上升沿之间的波形转换为幅值单调递减的信号。

优选地，所述第一电位设置电路包括第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的第一端和电源连接；所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端连接；所述第二电阻的第二端接地；所述第二电阻的第一端与所述第一比较电路的第二输入端连接；

所述第二电位设置电路包括第三电阻和第四电阻；所述第三电阻的第一端和电源连接；所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第一端连接；所述第四电阻的第二端接地；所述第四电阻的第一端与所述第二比较电路的第二输入端连接；

所述第一比较电路包括第一比较器；所述第一比较器的第二输入端与所述第一电位设置电路的输出端连接；所述第一比较器的第一输入端与所述波形转换电路的输出端连接；

所述第二比较电路包括第二比较器；所述第二比较器的第二输入端与所述第二电位设置电路的输出端连接；所述第二比较器第一输入端与所述波形转换电路的输出端连接。

优选地，所述波形转换电路包括第五电阻和第一电容；所述第五电阻的第一端和所述信号获取电路连接；所述第五电阻的第二端和所述第一电容的第一端连接；所述第一电容的第二端接地；所述第一电容的第一端分别与所述第一比较电路的第一输入端和第二比较电路的第一输入端连接。

优选地，所述逻辑输出电路包括第一逻辑电路和第二逻辑电路；

所述第一逻辑电路用于对所述第一比较电路输出的所述第一信号和第二比较电路输出的所述第二信号进行逻辑异或操作；

所述第二逻辑电路用于对所述第一逻辑电路的输出信号和所述脉冲信号进行逻辑与操作；

所述第一逻辑电路的第一输入端和所述第一比较电路的输出端连接；所述第一逻辑电路的第二输入端和所述第二比较电路的输出端连接；所述第二逻辑电路的第一输入端和所述第一逻辑电路的输出端连接；所述第二逻辑电路的第二输入端和所述信号获取电路连接。

优选地，所述电路进一步包括：执行电路，用于通过所述第二设备的控制信号对所述第二设备进行控制。

优选地，所述执行电路包括第六电阻和三极管；

所述第六电阻的第一端和所述第二逻辑电路的输出端连接；所述三极管的基极与所述第六电阻的第二端连接；所述三极管的集电极与所述第二设备连接；所述三极管的发射极接地。

优选地，所述第二电阻的第一端的电位低于所述第四电阻的第一端的电位；所述第四电阻的第一端的电位低于所述幅值单调递增的信号。

优选地，所述第一设备为LED灯、红外灯或传感器；

第二设备为摄像头、音频采集器、距离探测器或温度探测器。

本发明首先获取所述第一设备的脉冲信号，然后对所述脉冲信号的上升沿进行延时操作得到第一信号；并对所述脉冲信号的下降沿进行提前操作得到第二信号，延时操作开始的时间和提前操作结束的时间可以根据需要进行灵活设定，可应用于多种人机互动设备，适用范围广；通过对延时操作和提前操作得到的第二信号进行简单的逻辑处理，就可得到相对于所述脉冲信号上升沿延时并且下降沿提前的第二设备的控制信号，过程简单，不易受外接环境干扰，结果准确；不使用价格昂贵的处理器，也不需要其他软件，极大地降低了制造成本和软件成本。

附图说明

图1是实施例1的电路结构图；

图2是实施例1的电路连接图；

图3是实施例1的第一设备的波形图；

图4是实施例1的第一设备的波形图经波形转换得到的波形图；

图5是实施例1的通过延时开始电路对图4的波形进行处理后的波形图；

图6是实施例1的通过提前结束电路对图4的波形进行处理后的波形图；

图7是实施例1的通过第一逻辑电路对图5的波形和图6的波形处理后得到波形图；

图8是实施例1的通过第二逻辑电路对图7的波形处理后得到波形图；

图9是实施例2的电路连接图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明提供了一种控制信号生成电路，以解决现有人机互动设备中存在的启动控制设备占用输入输出口、制造成本高等不足。

本发明只对人机互动设备的运动设备的开始时刻和结束时刻进行控制，不对运动设备开启后固定设备检测到的运动设备的信号进行处理。

实施例1

本实施例的技术方案是：一种控制信号生成电路，用于根据第一设备的脉冲信号生成第二设备的控制信号，以使得第二设备相对于第一设备延时开启并提前关闭；所述第一设备为LED灯、红外灯或传感器等信号接收或感应设备；第二设备为摄像头、音频采集器（例如采集语音的设备）、距离探测器或温度探测器等信号采集设备。该控制信号生成电路包括：

1、信号获取电路，用于获取所述第一设备的脉冲信号；

2、信号处理电路，用于对所述脉冲信号的上升沿进行延时操作得到第一信号；并对所述脉冲信号的下降沿进行提前操作得到第二信号；

3、逻辑输出电路，用于对所述脉冲信号、第一信号和第二信号进行逻辑处理，得到相对于所述脉冲信号上升沿延时并且下降沿提前的第二设备的控制信号。

所述信号获取电路分别与所述信号处理电路和逻辑输出电路连接；所述信号处理电路和逻辑输出电路连接。本实施例的电路结构图如图1所示。

本发明首先获取所述第一设备的脉冲信号，然后对所述脉冲信号的上升沿进行延时操作得到第一信号；并对所述脉冲信号的下降沿进行提前操作得到第二信号，延时操作开始的时间和提前操作结束的时间可以根据需要进行灵活设定，可应用于多种人机互动设备，适用范围广；通过对延时操作和提前操作得到的第二信号进行简单的逻辑处理，就可得到相对于所述脉冲信号上升沿延时并且下降沿提前的第二设备的控制信号，过程简单，不易受外接环境干扰，结果准确；不使用价格昂贵的处理器，也不需要其他软件，极大地降低了制造成本和软件成本。

本实施例的所述信号获取电路通常为和人机互动设备的运动设备无线连接的信号接收器，通常为脉宽调制PWM信号。由于运动设备的状态要么开启，要么关闭，反应到信号上PWM信号和方波信号类似，为了描述方便，本发明用标准方波信号代替PWM信号，经实验证明，PWM信号和方波信号应用在本发明中的实际效果相同。

方波信号要么是高电平，要么是低电平，高电平和低电平之间是瞬时变化的，无法通过方波信号的幅值对延时开始和提前结束进行设置。所以，需要将方波信号转换为幅值随时间连续变化的波形。

本实施例的所述信号处理电路包括波形转换电路、上升沿延时电路和下降沿提前电路；

（1）所述上升沿延时电路包括第一电位设置电路和第一比较电路；

所述第一电位设置电路的输出端与第一比较电路的第二输入端连接；

（2）所述下降沿提前电路包括第二电位设置电路和第二比较电路；

所述第二电位设置电路的输出端与第二比较电路的第二输入端连接；

（3）所述波形转换电路用于将所述脉冲信号（本实例中即方波信号）的从上升沿到下降沿之间的波形转换为幅值单调递增的信号；并将所述脉冲信号（本实例中即方波信号）的从下降沿到上升沿之间的波形转换为幅值单调递减的信号。

所述波形转换电路的输入端和所述信号获取电路连接；所述波形转换电路的输出端分别与所述第一比较电路的第一输入端和第二比较电路的第一输入端连接。

可选用如下的实际的器件实现上述所述信号处理电路的连接关系：

所述波形转换电路包括第五电阻R5和第一电容C1；所述第五电阻R5的第一端和所述信号获取电路（即图2中所示的信号接收器）连接；所述第五电阻R5的第二端和所述第一电容C1的第一端连接；所述第一电容C1的第二端接地；所述第一电容C1的第一端分别与所述第一比较电路的信号输入端（即第一比较器A1的第一端）和第二比较电路的信号输入端（即第二比较器A2的第一端）连接。

所述第一电位设置电路包括第一电阻R1和第二电阻R2；所述第一电阻R1的第一端和电源VDD连接；所述第一电阻R1的第二端和所述第二电阻R2的第一端连接；所述第二电阻R2的第二端接地；所述第二电阻R2的第一端（即第一电位设置电路的输出端）与所述第一比较电路的第二输入端连接。第一电阻R1的阻值和第二电阻R2的阻值根据延时开始时刻对应的电信号的幅值占电信号的比例进行设置，如，当延时开始时刻对应的电信号的幅值为电信号的一半时，第一电阻R1的阻值和第二电阻R2的阻值相同；当延时开始时刻对应的电信号的幅值为电信号的30%时，第一电阻R1和第二电阻R2的阻值比为7:3，其它情况类似。最终要实现所述第二电阻R2的第一端的电位低于所述第四电阻R4的第一端（即第二电位设置电路的输出端）的电位；所述第四电阻R4的第一端的电位低于所述幅值单调递增的信号。

所述第一比较电路包括第一比较器A1；所述第一比较器A1的第二输入端（即第一比较电路的第二输入端）与所述第一电位设置电路的输出端（即第二电阻R2的第一端）连接；所述第一比较器A1的第一输入端（即第一比较电路的第一输入端）与所述波形转换电路的输出端（即第一电容C1的第一端）连接。

所述第二电位设置电路包括第三电阻R3和第四电阻R4；所述第三电阻R3的第一端和电源VDD连接；所述第三电阻R3的第二端和所述第四电阻R4的第一端连接；所述第四电阻R4的第二端接地；所述第四电阻R4的第一端（即第二电位设置电路的输出端）与所述第二比较电路的第二输入端连接。第三电阻R3的阻值和第四电阻R4的阻值的设置过程和第一电阻R1和第二电阻R2的设置过程相同。

所述第二比较电路包括第二比较器A2；所述第二比较器A2的第二输入端（即第二比较电路的第二输入端）与所述第二电位设置电路的输出端（即第四电阻R4的第一端）连接；所述第二比较器A2的第一输入端（即第二比较电路的第一输入端）与所述波形转换电路的输出端（即第一电容C1的第一端）连接。

本实施例的所述逻辑输出电路包括第一逻辑电路和第二逻辑电路；

（1）所述第一逻辑电路用于对所述第一比较电路的输出信号和第二比较电路的输出信号进行逻辑异或操作；

（2）所述第二逻辑电路用于对所述第一逻辑电路的输出信号和所述信号获取电路（即图2中所示的信号接收器）获取的脉冲信号（本实例中即方波信号）进行逻辑与操作；

所述第一逻辑电路的第一输入端和所述第一比较电路的输出端连接；所述第一逻辑电路的第二输入端和所述第二比较电路的输出端连接；所述第二逻辑电路的第一输入端和所述第一逻辑电路的输出端连接；所述第二逻辑电路的第二输入端和所述信号获取电路的输出端连接。

可选用如下的实际的器件实现上述所述逻辑输出电路的连接关系：

所述第一逻辑电路包括异或门E1；所述异或门E1的第一端和所述第一比较电路的输出端（即第一比较器A1的输出端）连接；所述异或门E1的第二端和所述第二比较电路的输出端（即第二比较器A2的输出端）连接。

所述第二逻辑电路包括与门E2；所述与门E2的第一端和所述第一逻辑电路的输出端（即异或门E1的输出端）连接；所述与门E2的第二端和所述信号获取电路的输出端连接。此时，所述与门E2的输出端输出的就是对应所述信号获取电路（即图2中所示的信号接收器）获取的脉冲信号（本实例中即方波信号）的延时开始和提前结束信号。

本实施例的一个实际的电路连接图如图2所示。

以下通过方波信号在本实施例电路中的波形变化来说明本实施例得到对应所述电信号的延时开始和提前结束信号的过程。

（1）获取所述第一设备的脉冲信号，即方波信号，用W1表示，如图3所示。其中，纵坐标f表示幅值；横坐标t表示时间；以下各图中的相同标记和图3相同，不再赘述；

（2）通过波形转换电路对方波信号进行处理，得到的波形W2，如图4所示；

（3）将波形W2经过上升沿延时电路处理后得到波形W3，如图5所示，其中，f1表示延时开始时刻t1对应的幅值；

（4）将波形W2经过下降沿提前电路处理后得到波形W4，如图6所示，其中，f2表示提前结束时刻t2对应的幅值；

（5）将波形W3和波形W4经过第一逻辑电路处理后得到波形W5，如图7所示；

（6）将波形W5和方波信号经过第二逻辑电路处理后得到波形W6，如图8所示。

实施例3

本实施例提供的控制信号生成电路进一步还包括执行电路；所述执行电路用于通过所述第二设备的控制信号对所述第二设备进行控制。

所述执行电路通常是开关元件或电动元件。本实施例的所述执行电路包括第六电阻和三极管；第六电阻R6用于对电流进行限制；三极管D1用于根据波形W6进行动作。

所述第六电阻R6的第一端和所述第二逻辑电路的输出端连接（即所述与门E2的输出端）连接；所述第六电阻R6的第二端和所述三极管D1的基极连接；所述三极管D1的集电极与所述第二设备连接；所述三极管D1的发射极接地。

本实施例的一个实际的电路连接图如图9所示。其中，D2代表第二设备；电阻R7用于对流经第二设备D2的电流进行限制。图9中其它器件的说明和实施例1中的对应描述相同，此处不再赘述。

本发明只需要对人机互动设备中的运动设备的信号进行信号处理和逻辑判断就可对固定设备（被控设备）的开启和关闭进行控制。可应用于多种人机互动设备，适用范围广；通过对延时操作和提前操作得到的第二信号进行简单的逻辑处理，就可得到相对于所述脉冲信号上升沿延时并且下降沿提前的第二设备的控制信号，过程简单，不易受外接环境干扰，结果准确；不使用价格昂贵的处理器，也不需要其他软件，极大地降低了制造成本和软件成本。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种控制信号生成电路，用于根据第一设备的脉冲信号生成第二设备的控制信号，以使得第二设备相对于第一设备延时开启并提前关闭；其特征是，该控制信号生成电路包括：信号获取电路、信号处理电路和逻辑输出电路；

所述信号获取电路用于获取所述第一设备的脉冲信号；

所述信号处理电路用于对所述脉冲信号的上升沿进行延时操作得到第一信号；并对所述脉冲信号的下降沿进行提前操作得到第二信号；

所述逻辑输出电路用于对所述脉冲信号、第一信号和第二信号进行逻辑处理，得到相对于所述脉冲信号上升沿延时并且下降沿提前的第二设备的控制信号。

2.如权利要求1所述的电路，其特征是，所述信号处理电路包括波形转换电路、上升沿延时电路和下降沿提前电路；

所述上升沿延时电路包括第一电位设置电路和第一比较电路；

所述下降沿提前电路包括第二电位设置电路和第二比较电路；

所述第一电位设置电路的输出端与第一比较电路的第二输入端连接；

所述第二电位设置电路的输出端与第二比较电路的第二输入端连接；

所述波形转换电路的输入端和所述信号获取电路连接，所述波形转换电路的输出端分别与所述第一比较电路的第一输入端和第二比较电路的第一输入端连接。

3.如权利要求2所述的电路，其特征是，所述波形转换电路用于将所述脉冲信号的从上升沿到下降沿之间的波形转换为幅值单调递增的信号，并将所述脉冲信号的从下降沿到上升沿之间的波形转换为幅值单调递减的信号。

4.如权利要求3所述的电路，其特征是，所述第一电位设置电路包括第一电阻和第二电阻；所述第一电阻的第一端和电源连接；所述第一电阻的第二端和所述第二电阻的第一端连接；所述第二电阻的第二端接地；所述第二电阻的第一端与所述第一比较电路的第二输入端连接；

所述第二电位设置电路包括第三电阻和第四电阻；所述第三电阻的第一端和电源连接；所述第三电阻的第二端和所述第四电阻的第一端连接；所述第四电阻的第二端接地；所述第四电阻的第一端与所述第二比较电路的第二输入端连接；

所述第一比较电路包括第一比较器；所述第一比较器的第二输入端与所述第一电位设置电路的输出端连接；所述第一比较器的第一输入端与所述波形转换电路的输出端连接；

所述第二比较电路包括第二比较器；所述第二比较器的第二输入端与所述第二电位设置电路的输出端连接；所述第二比较器第一输入端与所述波形转换电路的输出端连接。

5.如权利要求4所述的电路，其特征是，所述波形转换电路包括第五电阻和第一电容；所述第五电阻的第一端和所述信号获取电路连接；所述第五电阻的第二端和所述第一电容的第一端连接；所述第一电容的第二端接地；所述第一电容的第一端分别与所述第一比较电路的第一输入端和第二比较电路的第一输入端连接。

6.如权利要求2至5中任一项所述的电路，其特征是，所述逻辑输出电路包括第一逻辑电路和第二逻辑电路；

所述第一逻辑电路用于对所述第一比较电路输出的所述第一信号和第二比较电路输出的所述第二信号进行逻辑异或操作；

所述第二逻辑电路用于对所述第一逻辑电路的输出信号和所述脉冲信号进行逻辑与操作；

所述第一逻辑电路的第一输入端和所述第一比较电路的输出端连接；所述第一逻辑电路的第二输入端和所述第二比较电路的输出端连接；所述第二逻辑电路的第一输入端和所述第一逻辑电路的输出端连接；所述第二逻辑电路的第二输入端和所述信号获取电路连接。

7.如权利要求6所述的电路，其特征是，所述电路进一步包括：执行电路，用于通过所述第二设备的控制信号对所述第二设备进行控制。

8.如权利要求7所述的电路，其特征是，所述执行电路包括第六电阻和三极管；

所述第六电阻的第一端和所述第二逻辑电路的输出端连接；所述三极管的基极与所述第六电阻的第二端连接；所述三极管的集电极与所述第二设备连接；所述三极管的发射极接地。

9.如权利要求4所述的电路，其特征是，所述第二电阻的第一端的电位低于所述第四电阻的第一端的电位；所述第四电阻的第一端的电位低于所述幅值单调递增的信号。

10.如权利要求1所述的电路，其特征是，所述第一设备为LED灯、红外灯或传感器；

第二设备为摄像头、音频采集器、距离探测器或温度探测器。

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