CN104467756A - 一种变频脉冲信号的产生方法及产生装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及变频脉冲信号技术领域，具体涉及一种变频脉冲信号的产生方法，包括步骤：设置参数，所述参数包括输入时钟源信号的参考频率和用于控制变频脉冲信号的频率控制变量，所述频率控制变量随时间进行线性变化；设置计数值，当参考频率跳变时，所述计数值累加频率控制变量；对每次累加后的计数值进行逻辑判断并输出判断结果，当计数值溢出后，根据判断结果获得变频脉冲信号。还涉及一种变频脉冲信号的产生装置。本发明通过简单的算法或消耗较少的逻辑器件，产生便于控制的变频脉冲，并具有延时低、成本低的优点；在工业控制应用中，控制方法方便、简单、实用，从而降低硬件成本，节省人工费用。
Description
技术领域
本发明涉及变频脉冲信号技术领域，具体涉及一种变频脉冲信号的产生方法及产生装置。
背景技术
现有的脉冲信号产生方法是由计算机、单片机或者电子元器件对一个脉冲信号的周期进行计时，当计时时间小于周期的一半时，令输出为“1”或者“0”，当计时时间大于周期的一半时，令输出取反。在上述方法下，如果需要改变所输出脉冲信号的频率，需要计算机、单片机重新计算脉冲的频率或者重新搭建硬件电路。
上述改变频率的过程和方法十分繁琐，占用较多的计算机资源或者硬件资源，还有可能造成脉冲信号输出的延迟，并且所需计算器件的成本高，实现方法相对复杂。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种变频脉冲信号的产生方法，利用简单的运算过程，产生变频脉冲信号。
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种变频脉冲信号的产生装置，消耗较少资源，产生变频脉冲信号。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种变频脉冲信号的产生方法，包括步骤：
A、设置参数，所述参数包括输入时钟源信号的参考频率和用于控制变频脉冲信号的频率控制变量，所述频率控制变量随时间进行线性变化；
B、设置计数值，当参考频率跳变时，所述计数值累加频率控制变量；
C、对每次累加后的计数值进行逻辑判断并输出判断结果，当计数值溢出后，根据判断结果获得变频脉冲信号。
其中，较佳方案是：所述步骤A中的频率控制变量包括一线性变化系数，所述线性变化系数用于描述频率控制变量线性变化的程度；所述频率控制变量与时间的关系函数式为V(t)＝V0+k×t，其中V(t)为频率控制变量，V0为频率控制变量的初始值，t为时间，k为线性变化系数。
其中，较佳方案是：所述步骤B中的参考频率跳变为参考频率上升沿跳变。
其中，较佳方案是：所述步骤B中的参考频率跳变为参考频率下降沿跳变。
其中，较佳方案是：根据参考频率跳变时的时间，将对应时间的频率控制变量进行锁存操作。
其中，较佳方案是，所述步骤C中的逻辑判断包括：将每次累加后的计数值与计数值的最大值的一半进行数值大小比较，若计数值小于计数值的最大值的一半时，输出第一电平，反之输出第二电平；其中，所述第一电平和第二电平为相反电平。
其中，较佳方案是：在所述步骤C中，当计数值溢出后，所述计数值保留低位舍去溢出高位。
其中，较佳方案是：所述保留低位的计数值为产生下一个变频脉冲信号的初始计数值。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种变频脉冲信号的产生装置，包括用于频率控制变量随时间进行线性变化的第一计数器模块、用于计数值累加的第二计数器模块、用于计数值进行逻辑判断的判断模块和用于产生参考频率的时钟源信号模块，所述第一计数器模块、第二计数器模块和判断模块依次连接，所述时钟源信号模块分别与第一计数器模块、第二计数器模块和判断模块连接。
其中，较佳方案是：还包括用于锁存频率控制变量的锁存模块，所述锁存模块分别与第一计数器模块和第二计数器模块连接，所述第一计数器模块通过锁存模块将频率控制变量传输到第二计数器模块中。
本发明的有益效果在于，与现有技术相比，本发明通过简单的算法或消耗较少的逻辑器件，产生便于控制的变频脉冲，并具有延时低、成本低的优点；在工业控制应用中，控制方法方便、简单、实用，从而降低硬件成本，节省人工费用。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明变频脉冲信号的产生装置的结构示意图；
图2是本发明判断模块的结构示意图。
具体实施方式
现结合附图，对本发明的较佳实施例作详细说明。
本发明提供一种变频脉冲信号的产生方法的优选实施例，包括步骤：
A、设置参数，所述参数包括输入时钟源信号的参考频率和用于控制变频脉冲信号的频率控制变量，所述频率控制变量随时间进行线性变化；
B、设置计数值，当参考频率跳变时，所述计数值累加频率控制变量；
C、对每次累加后的计数值进行逻辑判断并输出判断结果，当计数值溢出后，根据判断结果获得变频脉冲信号。
进一步地，所述步骤B中的参考频率跳变为参考频率上升沿跳变或参考频率下降沿跳变，即每当参考频率上升沿跳变时，计数值才能累加频率控制变量；或者每当参考频率下降沿跳变时，计数值才能累加频率控制变量。
其中，变频脉冲信号的频率为fc为参考频率，N为计数值的最大位数，f为变频脉冲信号的频率，V为频率控制变量；频率控制变量小于计数值的最大值的一半，便于产生变频脉冲信号。
本实施例步骤A中，参考频率为单片机时钟源信号的主频，或者为FPGA中晶振提供的系统时钟，用于激励产生需要特定频率的脉冲信号。
频率控制变量包括一线性变化系数，所述线性变化系数用于描述频率控制变量线性变化的程度；所述频率控制变量与时间的关系函数式为V(t)＝V0+k×t，其中V(t)为频率控制变量，V0为频率控制变量的初始值，t为时间，k为线性变化系数；线性变化包括线性递增和线性递减。
由于计算机系统或单片机处理系统为离散系统，函数V(t)需进行离散化，离散化后的函数式V(t)可以表示为V(i)＝V0+K×i。其中，V0为频率控制变量的初始值，对应产生的初始频率；i＝0，1，2，3....；K为一常数，与k的作用类似，用于描述V(i)的线性变化的程度，K＝k×T，T为系统对频率控制变量进行累加的周期时间。
对于函数式V(i)的描述，V(i+1)＝V0+K×(i+1)＝V0+K×i+K＝V(i)+K，根据上述V(i+1)的公式，易知V(i+1)产生的变频脉冲信号的频率为其中，fc为参考频率，N为计数器的位数，f为变频脉冲信号的频率。由于fc、N和K均为常数，故也为一常数，并记作Δf，可知f(i+1)＝f(i)+Δf。
根据公式f(i+1)＝f(i)+Δf，变频脉冲信号的频率随时间线性变化，其线性变化速率取决于K。故本发明提供一个K值，K值可通过线性变化系数k获得，用于描述变频脉冲信号频率的线性变化的程度。通过改变K的值从而对变频率控制变量进行调整，调整可以为正向调整，此时变频脉冲信号的频率越来越高，或者为负向调整，此时变频脉冲信号的频率越来越低。
本实施例步骤B中，计数值的位数是由计数器的位数所决定，优选上述单片机或FPGA处理器中的计数器，计数值的数值计算是在计数器中进行的，计数值的最大值为2的N次方，其中N为计数器的位数。计数器的位数优选32位，计数值的最大值为2的32次方。
根据参考频率跳变时的时间，将对应时间的频率控制变量进行锁存操作，锁存操作是将频率控制变量传输到一内存空间中，内存空间设置地址信息，每当计数值需要累加频率控制变量时，计数器根据地址信息提取内存空间的频率控制变量。本实施例提供两种锁存操作方案，包括：1、每当参考频率跳变时，将此时的频率控制变量存储到内存空间中进行锁存操作，并在下一次参考频率跳变时，将上一次存储到内存空间的频率控制变量替换成下一次参考频率跳变时所对应的频率控制变量；2、由于频率控制变量是已知线性变化系数的线性函数，将参考频率跳变时所对应的若干频率控制变量，全部或分批存储到内存空间中进行锁存操作，每一存储频率控制变量的内存空间设置不同的地址信息。
本实施例步骤C中的逻辑判断包括：将每次累加后的计数值与计数值的最大值的一半进行数值大小比较，若计数值小于计数值的最大值的一半时，输出第一电平，反之输出第二电平；其中，所述第一电平和第二电平为相反电平。
其中，优选第一电平为高电平，第二电平为低电平；或者第一电平为正电平，第二电平为负电平。第一电平和第二电平需具有明显差异。
进一步地，当计数值溢出后，所述计数值保留低位舍去溢出高位。其中，保留低位的计数值为产生下一个变频脉冲信号的初始计数值。
如图1和2所示，本发明提供一种变频脉冲信号的产生装置的较佳实施例，图1是本发明变频脉冲信号的产生装置的结构示意图，图2是本发明判断模块的结构示意图。
一种变频脉冲信号的产生装置，包括用于频率控制变量随时间进行线性变化的第一计数器模块210、用于计数值累加的第二计数器模块310、用于计数值进行逻辑判断的判断模块320和用于产生参考频率的时钟源信号模块100，所述第一计数器模块210、锁存模块220、第二计数器模块310和判断模块320依次连接，所述时钟源信号模块100分别与第一计数器模块210、第二计数器模块310和判断模块320连接。
具体的，第一计数器模块210为频率控制变量的线性变化模块，根据输入时钟源信号模块100输出的参考频率，频率控制变量通过增加或减少线性变化系数进行线性变化。其中第一计数器模块210包括一控制单元，用户通过控制单元对K值进行改变，从而改变线性变化系数，并改变频率控制变量。
第二计数器模块310为步骤B中位数为N的计数器，特别提及的是，当第二计数器模块310完成累加操作，并将计数值发送到判断模块320后，控制锁存模块220解开频率控制变量的锁存操作，便于第一计数器模块210发送新的频率控制变量到锁存模块220。
判断模块320用于对每一计数值进行逻辑判断，具体操作如步骤C所述，在此就不一一描述。
进一步地，产生装置还包括用于锁存频率控制变量的锁存模块220，锁存模块220分别与第一计数器模块210和第二计数器模块310连接，所述第一计数器模块210通过锁存模块220将频率控制变量传输到第二计数器模块310中。锁存模块220用于对第一计数器模块210输出的频率控制变量进行锁存操作，防止频率控制变量由于外界因素而发生变化，并将频率控制变量发送到第二计数器模块310。同时，用户可通过锁存模块220对频率控制变量固定，频率控制变量固定后将不随第一计数器模块210的输出值改变而改变。
进一步地，产生装置还包括用于输出变频脉冲信号的输出模块330，所述输出模块330与判断模块320连接。输出模块330是将判断模块320的判断结果进行输出，同时输出模块330还在第二计数器模块310计算溢出后，将变频脉冲信号的脉冲频率输出。
以上所述者，仅为本发明最佳实施例而已，并非用于限制本发明的范围，凡依本发明申请专利范围所作的等效变化或修饰，皆为本发明所涵盖。
Claims (10)
1.一种变频脉冲信号的产生方法，其特征在于，包括步骤：
A、设置参数，所述参数包括输入时钟源信号的参考频率和用于控制变频脉冲信号的频率控制变量，所述频率控制变量随时间进行线性变化；
B、设置计数值，当参考频率跳变时，所述计数值累加频率控制变量；
C、对每次累加后的计数值进行逻辑判断并输出判断结果，当计数值溢出后，根据判断结果获得变频脉冲信号。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤A中的频率控制变量包括一线性变化系数，所述线性变化系数用于描述频率控制变量线性变化的程度；所述频率控制变量与时间的关系函数式为V(t)＝V0+k×t，其中V(t)为频率控制变量，V0为频率控制变量的初始值，t为时间，k为线性变化系数。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤B中的参考频率跳变为参考频率上升沿跳变。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤B中的参考频率跳变为参考频率下降沿跳变。
5.根据权利要求3或4所述的方法，其特征在于：根据参考频率跳变时的时间，将对应时间的频率控制变量进行锁存操作。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤C中的逻辑判断包括：将每次累加后的计数值与计数值的最大值的一半进行数值大小比较，若计数值小于计数值的最大值的一半时，输出第一电平，反之输出第二电平；其中，所述第一电平和第二电平为相反电平。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：在所述步骤C中，当计数值溢出后，所述计数值保留低位舍去溢出高位。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于：所述保留低位的计数值为产生下一个变频脉冲信号的初始计数值。
9.一种变频脉冲信号的产生装置，其特征在于：包括用于频率控制变量随时间进行线性变化的第一计数器模块、用于计数值累加的第二计数器模块、用于计数值进行逻辑判断的判断模块和用于产生参考频率的时钟源信号模块，所述第一计数器模块、第二计数器模块和判断模块依次连接，所述时钟源信号模块分别与第一计数器模块、第二计数器模块和判断模块连接。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：还包括用于锁存频率控制变量的锁存模块，所述锁存模块分别与第一计数器模块和第二计数器模块连接，所述第一计数器模块通过锁存模块将频率控制变量传输到第二计数器模块中。
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