CN105527896A - 十二通道隔离型测速板卡 - Google Patents
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Abstract
十二通道隔离型测速板卡,该板卡采用XILINX?XC95144XL-PQ100?CPLD可编程逻辑器件,片选译码、逻辑运算全部编程在芯片内;来自计算机内部总线的地址线、数据线及控制线接入CPLD,地址线A4~9经译码选通板卡,每个脉冲经有源滤波、光电隔离去除毛刺等信号干扰,脉冲信号经CPLD的双窄脉冲闭锁电路,一旦闭锁由软件自复位,软件设定8253每个通道的计数或定时工作方式,实现相应的功能,每个通道都可以设置事件到中断,中断服务程序读取每个通道状态,响应相应中断,执行预设的动作,处理完成后回到断点继续运行。该板卡插在工业控制计算机内部ISA插槽上,运行在计算机上的软件初始化每个通道的工作方式,实现每个通道的定时或计数。
Description
技术领域:
本发明涉及一种十二通道隔离型测速板卡。
背景技术:
目前工控领域里使用的多通道隔离型计数板卡仅计数或定时作用,对外部输入信号也没有有源滤波,信号上叠加的毛刺容易误触发。本板卡对每个通道输入信号有源低通滤波并光电隔离,精确地测量每个输入方波信号的宽度。
发明内容:
本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷,提供实时检测每个通道方波信号的宽度,并实时申请中断的十二通道隔离型测速板卡。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现。
十二通道隔离型测速板卡,其特征在于:
该板卡采用XILINXXC95144XL-PQ100CPLD可编程逻辑器件,片选译码、逻辑运算全部编程在芯片内;来自计算机内部总线的地址线、数据线及控制线接入CPLD,地址线A4~9经译码选通板卡,每个脉冲经有源滤波、光电隔离去除毛刺等信号干扰,脉冲信号经CPLD的双窄脉冲闭锁电路,一旦闭锁由软件自复位,软件设定8253每个通道的计数或定时工作方式,实现相应的功能,每个通道都可以设置事件到中断,中断服务程序读取每个通道状态,响应相应中断,执行预设的动作,处理完成后回到断点继续运行;
8253有6种可供选择的工作方式,以完成定时、计数等多种功能:
方式0:计数结束则中断
工作方式0被称为计数结束中断方式,当任一通道被定义为工作方式0时,OUTi输出为低电平;若门控信号GATE为高电平,当CPU利用输出指令向该通道写入计数值使WR#有效时,OUT仍保持低电平,之后的下一时钟周期下降沿计数器开始减“1”计数,直到计数值为“0”,此刻OUT将输出由低电平向高电平跳变,可用它向CPU发出中断请求,OUT端输出的高电平一直维持到下次再写入计数值为止;
在工作方式0情况下,门控信号GATE用来控制减“1”计数操作是否进行。当GATE=1时,允许减“1”计数;GATE=0时,禁止减“1”计数;计数值将保持GATE有效时的数值不变,待GATE重新有效后,减“1”计数继续进行;
显然,利用工作方式0既可完成计数功能,也可完成定时功能,当用作计数器时,应将要求计数的次数预置到计数器中,将要求计数的事件以脉冲方式从CLK端输入,由它对计数器进行减“1”计数,直到计数值为0,此刻OUTi输出正跳变,表示计数次数到。当用作定时器时,应把根据要求定时的时间和CLKi的周期计算出定时系数,预置到计数器中,从CLK,输入的应是一定频率的时钟脉冲,由它对计数器进行减“1”计数,定时时间从写入计数值开始,到计数值计到“0”为止,这时OUTi输出正跳变,表示定时时间到;
其中任一通道工作在方式0情况下,计数器初值一次有效,经过一次计数或定时后如果需要继续完成计数或定时功能,必须重新写入计数器的初值。
方式1:单脉冲发生器
工作方式1被称作可编程单脉冲发生器。进入这种工作方式,CPU装入计数值n后OUT输出高电平,不管此时的GATE输入是高电平还是低电平,都不开始减“1”计数,必须等到GATE由低电平向高电平跳变形成一个上升沿后,计数过程才会开始,与此同时,OUT输出由高电平向低电平跳变,形成了输出单脉冲的前沿,待计数值计到“0”,OUT输出由低电平向高电平跳变,形成输出单脉冲的后沿,因此,由方式l所能输出单脉冲的宽度为CLK周期的n倍;
如果在减“1”计数过程中,GATE由高电平跳变为低电乎,这并不影响计数过程,仍继续计数;但若重新遇到GATE的上升沿,则从初值开始重新计数,其效果会使输出的单脉冲加宽;
其中计数值也是一次有效,每输入一次计数值,只产生一个负极性单脉冲;
方式2:速率波发生器
工作方式2被称作速率波发生器,进入这种工作方式,OUT输出高电平,装入计数值n后如果GATE为高电平,则立即开始计数,OUT保持为高电平不变;待计数值减到“1”和“0”之间,OUT将输出宽度为一个CLK周期的负脉冲,计数值为“0”时,自动重新装入计数初值n,实现循环计数,OUT将输出一定频率的负脉冲序列,其脉冲宽度固定为一个CLK周期,重复周期为CLK周期的n倍;
如果在减“1”计数过程中,GATE变为无效(输入0电平),则暂停减“1”计数,待GATE恢复有效后,从初值n开始重新计数;这样会改变输出脉冲的速率;
如果在操作过程中要求改变输出脉冲的速率,CPU可在任何时候,重新写人新的计数值,它不会影响正在进行的减“1”计数过程,而是从下一个计数操作用期开始按新的计数值改变输出脉冲的速率;
方式3:方波发生器
工作方式3被称作方波发生器。任一通道工作在方式3,只在计数值n为偶数,则可输出重复周期为n、占空比为1:1的方波;
进入工作方式3,OUT输出低电平,装入计数值后,OUT立即跳变为高电平。如果当GATE为高电平,则立即开始减“1”计数,OUT保持为高电平,若n为偶数,则当计数值减到n/2时,OUT跳变为低电平,一直保持到计数值为“0”,系统才自动重新置入计数值n,实现循环计数,这时OUT端输出的周期为n×CLKi周期,占空比为1:1的方波序列;若n为奇数,则OUTi端输出周期为n×CLK周期,占空比为((n+1)/2)/((n-1)/2)的近似方波序列;
如果在操作过程中,GATE变为无效,则暂停减“1”计数过程,直到GATE再次有效,重新从初值n开始减“l”计数;
如果要求改变输出方波的速率,则CPU可在任何时候重新装入新的计数初值n,并从下一个计数操作周期开始改变输出方波的速率;
方式4:软件触发方式计数
工作方式4被称作软件触发方式。进入工作方式4,OUT输出高电平,装入计数值n后,如果GATE为高电平,则立即开始减“1”计数,直到计数值减到“0”为止,OUT输出宽度为一个CLKi周期的负脉冲,由软件装入的计数值只有一次有效,如果要继续操作,必须重新置入计数初值n,如果在操作的过程中,GATE变为无效,则停止减“1”计数,到GATE再次有效时,重新从初值开始减“1”计数。
显然,利用这种工作方式可以完成定时功能,定时时间从装入计数值n开始,则OUT输出负脉冲(表示定时时间到),其定时时间=n×CLK周期,这种工作方式也可完成计数功能,它要求计数的事件以脉冲的方式从CLK输入,将计数次数作为计数初值装入后,由CLK端输入的计数脉冲进行减“1”计数,直到计数值为“0”,由OUTt端输出负脉冲(表示计数次数到),当然也可利用OUT向CPU发出中断请求,因此工作方式4与工作方式0很相似,只是方式0在OUT端输出正阶跃信号、方式4在OUT端输出负脉冲信号。
方式5:硬件触发方式计数
工作方式5被称为硬件触发方式,进入工作方式5,OUT输出高电平,硬件触发信号由GATE端引入,因此,开始时GATE应输入为0,装入计数初值n后,减“1”计数并不工作,一定要等到硬件触发信号由GATE端引入一个正阶跃信号,减“1”计数才会开始,待计数值计到“0”,OUT将输出负脉冲,其宽度固定为一个CLK周期,表示定时时间到或计数次数到;
这种工作方式下,当计数值计到“0”后,系统将自动重新装入计数值n,但并不开始计数,一定要等到由GATE端引入的正跳沿,才会开始进行减“1”计数,因此这是一种完全由GATE端引入的触发信号控制下的计数或定时功能。如果由CLKi输入的是一定频率的时钟脉冲,那么可完成定时功能,定时时间从GATE上升沿开始,到OUT端输出负脉冲结束,如果从CLK端输入的是要求计数的事件,则可完成计数功能,计数过程从GATE上升沿开始,到OUT输出负脉冲结束,GATE可由外部电路或控制现场产生,故硬件触发方式由此而得名;
如果需要改变计数初值,CPU可在任何时候用输出指令装入新的计数初值m,它将不影响正在进行的操作过程,而是到下一个计数操作周期才会按新的计数值进行操作。
从上述各工作方式可看出,GATE作为各通道的门控信号,对于各种不同的工作方式,它所起的作用各不相同,在8253的应用中,必须正确使用GATE信号,才能保证各通道的正常操作。
本板卡控制部分的DC5V工作电源由计算机内部提供。来自计算机内部总线的数据、地址、控制线经总线插槽接入该板卡,地址线、控制线经U50U51SN74LS244M驱动输入,数据线经U7SN74LS245M双向缓冲器驱动输入输出。所有的片选译码、逻辑控制和算法由XILINXXC95144XL-PQG100-10CCPLD芯片内部软件控制,在外部时钟的作用下按时序分级控制,通过对8253芯片工作方式的设定,可以实现每个通道的计数、定时、方波输出等;
每个通道的方波信号经有源低通滤波、TLP521-4光电隔离等抗干扰处理后输出;
每个通道的方波信号经U8U974LS244M三态缓冲器整形,使方波的上升沿和下降沿更陡,整形后的方波信号进入U115~28脚,方波信号经U1内部的双窄脉冲闭锁逻辑,一旦闭锁由软件自复位。软件设定U2~U68253每个通道的工作方式;
方波信号作为U2~U68253每个通道的门控信号,在方波信号的上升沿开始计数,下降沿停止计数,并暂存当前的计数值,同时申请中断,CPU响应中断后,读取每个通道的当前状态,获取申请中断的相应通道,进入相应通道的中断处理程序,读取数据后,复位当前通道的工作状态到初始状态。
该板卡插在工业控制计算机内部ISA插槽上,运行在计算机上的软件初始化每个通道的工作方式,实现每个通道的定时或计数。
附图说明:
图1为本发明的原理示意图;
图2为通道的计数、定时、方波输出示意图;
图3为通道的方波信号抗干扰处理后输出示意图;
图4为8253每个通道的工作方式示意图。
具体实施方式:
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解,下面结合具体图示,进一步阐述本发明。
如图1所示十二通道隔离型测速板卡,该板卡采用XILINXXC95144XL-PQ100CPLD可编程逻辑器件,片选译码、逻辑运算全部编程在芯片内;来自计算机内部总线的地址线、数据线及控制线接入CPLD,地址线A4~9经译码选通板卡,每个脉冲经有源滤波、光电隔离去除毛刺等信号干扰,脉冲信号经CPLD的双窄脉冲闭锁电路,一旦闭锁由软件自复位,软件设定8253每个通道的计数或定时工作方式,实现相应的功能,每个通道都可以设置事件到中断,中断服务程序读取每个通道状态,响应相应中断,执行预设的动作,处理完成后回到断点继续运行;
8253有6种可供选择的工作方式,以完成定时、计数等多种功能:
方式0:计数结束则中断
工作方式0被称为计数结束中断方式,当任一通道被定义为工作方式0时,OUTi输出为低电平;若门控信号GATE为高电平,当CPU利用输出指令向该通道写入计数值使WR#有效时,OUT仍保持低电平,之后的下一时钟周期下降沿计数器开始减“1”计数,直到计数值为“0”,此刻OUT将输出由低电平向高电平跳变,可用它向CPU发出中断请求,OUT端输出的高电平一直维持到下次再写入计数值为止;
在工作方式0情况下,门控信号GATE用来控制减“1”计数操作是否进行。当GATE=1时,允许减“1”计数;GATE=0时,禁止减“1”计数;计数值将保持GATE有效时的数值不变,待GATE重新有效后,减“1”计数继续进行;
显然,利用工作方式0既可完成计数功能,也可完成定时功能,当用作计数器时,应将要求计数的次数预置到计数器中,将要求计数的事件以脉冲方式从CLK端输入,由它对计数器进行减“1”计数,直到计数值为0,此刻OUTi输出正跳变,表示计数次数到。当用作定时器时,应把根据要求定时的时间和CLKi的周期计算出定时系数,预置到计数器中,从CLK,输入的应是一定频率的时钟脉冲,由它对计数器进行减“1”计数,定时时间从写入计数值开始,到计数值计到“0”为止,这时OUTi输出正跳变,表示定时时间到;
其中任一通道工作在方式0情况下,计数器初值一次有效,经过一次计数或定时后如果需要继续完成计数或定时功能,必须重新写入计数器的初值。
方式1:单脉冲发生器
工作方式1被称作可编程单脉冲发生器。进入这种工作方式,CPU装入计数值n后OUT输出高电平,不管此时的GATE输入是高电平还是低电平,都不开始减“1”计数,必须等到GATE由低电平向高电平跳变形成一个上升沿后,计数过程才会开始,与此同时,OUT输出由高电平向低电平跳变,形成了输出单脉冲的前沿,待计数值计到“0”,OUT输出由低电平向高电平跳变,形成输出单脉冲的后沿,因此,由方式l所能输出单脉冲的宽度为CLK周期的n倍;
如果在减“1”计数过程中,GATE由高电平跳变为低电乎,这并不影响计数过程,仍继续计数;但若重新遇到GATE的上升沿,则从初值开始重新计数,其效果会使输出的单脉冲加宽;
其中计数值也是一次有效,每输入一次计数值,只产生一个负极性单脉冲;
方式2:速率波发生器
工作方式2被称作速率波发生器,进入这种工作方式,OUT输出高电平,装入计数值n后如果GATE为高电平,则立即开始计数,OUT保持为高电平不变;待计数值减到“1”和“0”之间,OUT将输出宽度为一个CLK周期的负脉冲,计数值为“0”时,自动重新装入计数初值n,实现循环计数,OUT将输出一定频率的负脉冲序列,其脉冲宽度固定为一个CLK周期,重复周期为CLK周期的n倍;
如果在减“1”计数过程中,GATE变为无效(输入0电平),则暂停减“1”计数,待GATE恢复有效后,从初值n开始重新计数;这样会改变输出脉冲的速率;
如果在操作过程中要求改变输出脉冲的速率,CPU可在任何时候,重新写人新的计数值,它不会影响正在进行的减“1”计数过程,而是从下一个计数操作用期开始按新的计数值改变输出脉冲的速率;
方式3:方波发生器
工作方式3被称作方波发生器。任一通道工作在方式3,只在计数值n为偶数,则可输出重复周期为n、占空比为1:1的方波;
进入工作方式3,OUT输出低电平,装入计数值后,OUT立即跳变为高电平。如果当GATE为高电平,则立即开始减“1”计数,OUT保持为高电平,若n为偶数,则当计数值减到n/2时,OUT跳变为低电平,一直保持到计数值为“0”,系统才自动重新置入计数值n,实现循环计数,这时OUT端输出的周期为n×CLKi周期,占空比为1:1的方波序列;若n为奇数,则OUTi端输出周期为n×CLK周期,占空比为((n+1)/2)/((n-1)/2)的近似方波序列;
如果在操作过程中,GATE变为无效,则暂停减“1”计数过程,直到GATE再次有效,重新从初值n开始减“l”计数;
如果要求改变输出方波的速率,则CPU可在任何时候重新装入新的计数初值n,并从下一个计数操作周期开始改变输出方波的速率;
方式4:软件触发方式计数
工作方式4被称作软件触发方式。进入工作方式4,OUT输出高电平,装入计数值n后,如果GATE为高电平,则立即开始减“1”计数,直到计数值减到“0”为止,OUT输出宽度为一个CLKi周期的负脉冲,由软件装入的计数值只有一次有效,如果要继续操作,必须重新置入计数初值n,如果在操作的过程中,GATE变为无效,则停止减“1”计数,到GATE再次有效时,重新从初值开始减“1”计数。
显然,利用这种工作方式可以完成定时功能,定时时间从装入计数值n开始,则OUT输出负脉冲(表示定时时间到),其定时时间=n×CLK周期,这种工作方式也可完成计数功能,它要求计数的事件以脉冲的方式从CLK输入,将计数次数作为计数初值装入后,由CLK端输入的计数脉冲进行减“1”计数,直到计数值为“0”,由OUTt端输出负脉冲(表示计数次数到),当然也可利用OUT向CPU发出中断请求,因此工作方式4与工作方式0很相似,只是方式0在OUT端输出正阶跃信号、方式4在OUT端输出负脉冲信号。
方式5:硬件触发方式计数
工作方式5被称为硬件触发方式,进入工作方式5,OUT输出高电平,硬件触发信号由GATE端引入,因此,开始时GATE应输入为0,装入计数初值n后,减“1”计数并不工作,一定要等到硬件触发信号由GATE端引入一个正阶跃信号,减“1”计数才会开始,待计数值计到“0”,OUT将输出负脉冲,其宽度固定为一个CLK周期,表示定时时间到或计数次数到;
这种工作方式下,当计数值计到“0”后,系统将自动重新装入计数值n,但并不开始计数,一定要等到由GATE端引入的正跳沿,才会开始进行减“1”计数,因此这是一种完全由GATE端引入的触发信号控制下的计数或定时功能。如果由CLKi输入的是一定频率的时钟脉冲,那么可完成定时功能,定时时间从GATE上升沿开始,到OUT端输出负脉冲结束,如果从CLK端输入的是要求计数的事件,则可完成计数功能,计数过程从GATE上升沿开始,到OUT输出负脉冲结束,GATE可由外部电路或控制现场产生,故硬件触发方式由此而得名;
如果需要改变计数初值,CPU可在任何时候用输出指令装入新的计数初值m,它将不影响正在进行的操作过程,而是到下一个计数操作周期才会按新的计数值进行操作。
从上述各工作方式可看出,GATE作为各通道的门控信号,对于各种不同的工作方式,它所起的作用各不相同,在8253的应用中,必须正确使用GATE信号,才能保证各通道的正常操作。
本板卡控制部分的DC5V工作电源由计算机内部提供,来自计算机内部总线的数据、地址、控制线经总线插槽接入该板卡,地址线、控制线经U50U51SN74LS244M驱动输入,数据线经U7SN74LS245M双向缓冲器驱动输入输出。所有的片选译码、逻辑控制和算法由XILINXXC95144XL-PQG100-10CCPLD芯片内部软件控制,在外部时钟的作用下按时序分级控制,通过对8253芯片工作方式的设定,可以实现每个通道的计数、定时、方波输出,如图2;
每个通道的方波信号经有源低通滤波、TLP521-4光电隔离等抗干扰处理后输出,如图3;
每个通道的方波信号经U8U974LS244M三态缓冲器整形,使方波的上升沿和下降沿更陡,整形后的方波信号进入U115~28脚,方波信号经U1内部的双窄脉冲闭锁逻辑,一旦闭锁由软件自复位。软件设定U2~U68253每个通道的工作方式,如图4;
方波信号作为U2~U68253每个通道的门控信号,在方波信号的上升沿开始计数,下降沿停止计数,并暂存当前的计数值,同时申请中断,CPU响应中断后,读取每个通道的当前状态,获取申请中断的相应通道,进入相应通道的中断处理程序,读取数据后,复位当前通道的工作状态到初始状态。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解,本发明不受上述实施例的限制,上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理,在不脱离本发明精神和范围的前提下,本发明还会有各种变化和改进,这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (3)
1.十二通道隔离型测速板卡,其特征在于:
该板卡采用XILINXXC95144XL-PQ100CPLD可编程逻辑器件,片选译码、逻辑运算全部编程在芯片内;来自计算机内部总线的地址线、数据线及控制线接入CPLD,地址线A4~9经译码选通板卡,每个脉冲经有源滤波、光电隔离去除毛刺等信号干扰,脉冲信号经CPLD的双窄脉冲闭锁电路,一旦闭锁由软件自复位,软件设定8253每个通道的计数或定时工作方式,实现相应的功能,每个通道都可以设置事件到中断,中断服务程序读取每个通道状态,响应相应中断,执行预设的动作,处理完成后回到断点继续运行。
2.根据权利要求1中所述的十二通道隔离型测速板卡,其特征在于:所述的8253有6种可供选择的工作方式,以完成定时、计数等多种功能:
方式0:计数结束则中断
工作方式0被称为计数结束中断方式,当任一通道被定义为工作方式0时,OUTi输出为低电平;若门控信号GATE为高电平,当CPU利用输出指令向该通道写入计数值使WR#有效时,OUT仍保持低电平,之后的下一时钟周期下降沿计数器开始减“1”计数,直到计数值为“0”,此刻OUT将输出由低电平向高电平跳变,可用它向CPU发出中断请求,OUT端输出的高电平一直维持到下次再写入计数值为止;
在工作方式0情况下,门控信号GATE用来控制减“1”计数操作是否进行。当GATE=1时,允许减“1”计数;GATE=0时,禁止减“1”计数;计数值将保持GATE有效时的数值不变,待GATE重新有效后,减“1”计数继续进行;
显然,利用工作方式0既可完成计数功能,也可完成定时功能,当用作计数器时,应将要求计数的次数预置到计数器中,将要求计数的事件以脉冲方式从CLK端输入,由它对计数器进行减“1”计数,直到计数值为0,此刻OUTi输出正跳变,表示计数次数到。当用作定时器时,应把根据要求定时的时间和CLKi的周期计算出定时系数,预置到计数器中,从CLK,输入的应是一定频率的时钟脉冲,由它对计数器进行减“1”计数,定时时间从写入计数值开始,到计数值计到“0”为止,这时OUTi输出正跳变,表示定时时间到;
其中任一通道工作在方式0情况下,计数器初值一次有效,经过一次计数或定时后如果需要继续完成计数或定时功能,必须重新写入计数器的初值。
方式1:单脉冲发生器
工作方式1被称作可编程单脉冲发生器。进入这种工作方式,CPU装入计数值n后OUT输出高电平,不管此时的GATE输入是高电平还是低电平,都不开始减“1”计数,必须等到GATE由低电平向高电平跳变形成一个上升沿后,计数过程才会开始,与此同时,OUT输出由高电平向低电平跳变,形成了输出单脉冲的前沿,待计数值计到“0”,OUT输出由低电平向高电平跳变,形成输出单脉冲的后沿,因此,由方式l所能输出单脉冲的宽度为CLK周期的n倍;
如果在减“1”计数过程中,GATE由高电平跳变为低电乎,这并不影响计数过程,仍继续计数;但若重新遇到GATE的上升沿,则从初值开始重新计数,其效果会使输出的单脉冲加宽,如教材图9-22(b)中的第2个单脉冲;
其中计数值也是一次有效,每输入一次计数值,只产生一个负极性单脉冲;
方式2:速率波发生器
工作方式2被称作速率波发生器,进入这种工作方式,OUT输出高电平,装入计数值n后如果GATE为高电平,则立即开始计数,OUT保持为高电平不变;待计数值减到“1”和“0”之间,OUT将输出宽度为一个CLK周期的负脉冲,计数值为“0”时,自动重新装入计数初值n,实现循环计数,OUT将输出一定频率的负脉冲序列,其脉冲宽度固定为一个CLK周期,重复周期为CLK周期的n倍;
如果在减“1”计数过程中,GATE变为无效(输入0电平),则暂停减“1”计数,待GATE恢复有效后,从初值n开始重新计数;这样会改变输出脉冲的速率;
如果在操作过程中要求改变输出脉冲的速率,CPU可在任何时候,重新写人新的计数值,它不会影响正在进行的减“1”计数过程,而是从下一个计数操作用期开始按新的计数值改变输出脉冲的速率;
方式3:方波发生器
工作方式3被称作方波发生器。任一通道工作在方式3,只在计数值n为偶数,则可输出重复周期为n、占空比为1:1的方波;
进入工作方式3,OUT输出低电平,装入计数值后,OUT立即跳变为高电平。如果当GATE为高电平,则立即开始减“1”计数,OUT保持为高电平,若n为偶数,则当计数值减到n/2时,OUT跳变为低电平,一直保持到计数值为“0”,系统才自动重新置入计数值n,实现循环计数,这时OUT端输出的周期为n×CLKi周期,占空比为1:1的方波序列;若n为奇数,则OUTi端输出周期为n×CLK周期,占空比为((n+1)/2)/((n-1)/2)的近似方波序列;
如果在操作过程中,GATE变为无效,则暂停减“1”计数过程,直到GATE再次有效,重新从初值n开始减“l”计数;
如果要求改变输出方波的速率,则CPU可在任何时候重新装入新的计数初值n,并从下一个计数操作周期开始改变输出方波的速率;
方式4:软件触发方式计数
工作方式4被称作软件触发方式。进入工作方式4,OUT输出高电平,装入计数值n后,如果GATE为高电平,则立即开始减“1”计数,直到计数值减到“0”为止,OUT输出宽度为一个CLKi周期的负脉冲,由软件装入的计数值只有一次有效,如果要继续操作,必须重新置入计数初值n,如果在操作的过程中,GATE变为无效,则停止减“1”计数,到GATE再次有效时,重新从初值开始减“1”计数。
显然,利用这种工作方式可以完成定时功能,定时时间从装入计数值n开始,则OUT输出负脉冲(表示定时时间到),其定时时间=n×CLK周期,这种工作方式也可完成计数功能,它要求计数的事件以脉冲的方式从CLK输入,将计数次数作为计数初值装入后,由CLK端输入的计数脉冲进行减“1”计数,直到计数值为“0”,由OUTt端输出负脉冲(表示计数次数到),当然也可利用OUT向CPU发出中断请求,因此工作方式4与工作方式0很相似,只是方式0在OUT端输出正阶跃信号、方式4在OUT端输出负脉冲信号。
方式5:硬件触发方式计数
工作方式5被称为硬件触发方式,进入工作方式5,OUT输出高电平,硬件触发信号由GATE端引入,因此,开始时GATE应输入为0,装入计数初值n后,减“1”计数并不工作,一定要等到硬件触发信号由GATE端引入一个正阶跃信号,减“1”计数才会开始,待计数值计到“0”,OUT将输出负脉冲,其宽度固定为一个CLK周期,表示定时时间到或计数次数到;
这种工作方式下,当计数值计到“0”后,系统将自动重新装入计数值n,但并不开始计数,一定要等到由GATE端引入的正跳沿,才会开始进行减“1”计数,因此这是一种完全由GATE端引入的触发信号控制下的计数或定时功能。如果由CLKi输入的是一定频率的时钟脉冲,那么可完成定时功能,定时时间从GATE上升沿开始,到OUT端输出负脉冲结束,如果从CLK端输入的是要求计数的事件,则可完成计数功能,计数过程从GATE上升沿开始,到OUT输出负脉冲结束,GATE可由外部电路或控制现场产生,故硬件触发方式由此而得名;
如果需要改变计数初值,CPU可在任何时候用输出指令装入新的计数初值m,它将不影响正在进行的操作过程,而是到下一个计数操作周期才会按新的计数值进行操作。
3.根据权利要求1中所述的十二通道隔离型测速板卡,其特征在于:具体电路:
本板卡控制部分的DC5V工作电源由计算机内部提供,来自计算机内部总线的数据、地址、控制线经总线插槽接入该板卡,地址线、控制线经U50U51SN74LS244M驱动输入,数据线经U7SN74LS245M双向缓冲器驱动输入输出。所有的片选译码、逻辑控制和算法由XILINXXC95144XL-PQG100-10CCPLD芯片内部软件控制,在外部时钟的作用下按时序分级控制,通过对8253芯片工作方式的设定,可以实现每个通道的计数、定时、方波输出;
每个通道的方波信号经有源低通滤波、TLP521-4光电隔离等抗干扰处理后输出;
每个通道的方波信号经U8U974LS244M三态缓冲器整形,使方波的上升沿和下降沿更陡,整形后的方波信号进入U115~28脚,方波信号经U1内部的双窄脉冲闭锁逻辑,一旦闭锁由软件自复位,软件设定U2~U68253每个通道的工作方式;
方波信号作为U2~U68253每个通道的门控信号,在方波信号的上升沿开始计数,下降沿停止计数,并暂存当前的计数值,同时申请中断,CPU响应中断后,读取每个通道的当前状态,获取申请中断的相应通道,进入相应通道的中断处理程序,读取数据后,复位当前通道的工作状态到初始状态。
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