CN106444459B - 一种实时检测矩形波信号占空比的控制装置及实现方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种实时检测矩形波信号占空比的控制装置及实现方法，它包括计数器，待测信号与计数器Vin端连接，基准时钟信号与计数器Clk端连接，计数器M端和N端分别与除法器的M端和N端连接，除法器Dc端输出占空比信号；解决了现有技术矩形波信号的占空比检测采用的检测电路相对较复杂，成本高，可靠性差；通过占空比信号实现对数字信号、电磁阀或传感器及功率开关器件等的控制实时性差等技术问题。
Description
技术领域
本发明属于信号检测技术领域，尤其涉及一种实时检测矩形波信号占空比的控制装置及实现方法。
背景技术
在数字系统或数模混合系统中，矩形波信号的占空比往往被用于判断信号状态、自动控制、间接反映其他变量等。例如，在数字通信中，脉冲信号的占空比反映了信号的持续时间；在汽车电子系统中，占空比信号可用于控制电磁阀或传感器；在功率开关变换器中，PWM(Pulse Width Modulation，脉冲宽度调制)信号的占空比常用于控制输入到输出的转变，在某些场合也可间接反映系统的负载状态。占空比检测有模拟和数字两种基本方法，模拟检测方法需经过模-数转换器将检测结果进行数字化显示。目前常见的数字化检测方法有利用单片机、电荷泵、锁相环等进行检测，检测电路相对较复杂，复杂的电路结构必然导致可靠性差，成本高等问题。且要通过矩形波信号实现对数字信号、电磁阀或传感器、功率开关器件等的控制，还需要比较和控制等模块。目前的控制方法通常是在检测占空比后的下一个周期才进行控制，实时性较差。
发明内容：
本发明要解决的技术问题：提供一种实时检测矩形波信号占空比的控制装置及实现方法，以解决现有技术矩形波信号的占空比检测采用的检测电路相对较复杂，成本高，可靠性差；通过占空比信号实现对数字信号、电磁阀或传感器及功率开关器件等的控制实时性差等技术问题。
本发明技术方案：
一种实时检测矩形波信号占空比的控制装置，它包括计数器，待测信号与计数器Vin端连接，基准时钟信号与计数器Clk端连接，计数器M端和N端分别与除法器的M端和N端连接，除法器Dc端输出占空比信号。
除法器Dc端与比较器Dc端连接，基准信号与比较器基准信号输入端连接，比较器输出端R输出控制信号。
一种实时检测矩形波信号占空比的控制装置的实现方法，它包括：
步骤1、计数器检测Vin前五个周期持续时间求均值得到一个周期时钟个数记为M；
步骤2、计数器检测Vin每个周期的低电平持续时间，并记下时钟个数N；
步骤3、将N值和M值输入到除法器，计算得到占空比
它还包括：
步骤4、将步骤3得到的占空比与预先设定好的基准信号进行比较；根据比较的结果，在Vin信号上升沿时输出相应的控制信号。
本发明的有益效果：
本发明的工作原理为：首先确定一个基准时钟信号clk，在待测信号为低电平时用基准信号对其采样，通过除法器得到矩形波信号的占空比，将得到的占空比值与基准值比较，在待测信号跳变至高电平时根据比较结果输出一个控制信号，该控制信号通过后续的控制模块可用于数字信号检测与控制、电磁阀或传感器控制、开关阵列的组合控制、智能功率模块等领域；采用这样的方式，使得控制信号在同一个周期内输出，对后续的控制模块进行控制，提高了控制的实时性。
本发明与现有技术相比，具有以下优点：
本发明采用低电平检测占空比并与基准信号做比较，在高电平输出控制信号，这样即不影响输出支路的工作状态，降低了取样难度，又能实现实时检测和控制。本发明直接采用数字电路检测占空比，所以检测装置结构简单，检测精度可调且精度高，所得结果可直接用于后续的控制，解决了现有技术矩形波信号的占空比检测采用的检测电路相对较复杂，成本高，可靠性差；通过占空比信号实现对数字信号、电磁阀或传感器及功率开关器件等的控制实时性差等技术问题。
附图说明：
图1为本发明结构示意图。
图中：Vin为待测信号，clk为基准时钟信号，rstn为复位信号，M为待测信号一个周期内的时钟个数，N为待测信号低电平时钟个数，Dc为占空比，R为输出的控制信号，用于控制后续电路v1、v2、v3……vn等。
具体实施方式：
一种实时检测矩形波信号占空比的控制装置，它包括计数器，待测信号与计数器Vin端连接，基准时钟信号与计数器Clk端连接，计数器M端和N端分别与除法器的M端和N端连接，除法器Dc端输出占空比信号。
除法器Dc端与比较器Dc端连接，基准信号与比较器基准信号输入端连接，比较器输出端R输出控制信号。
一种实时检测矩形波信号占空比的控制装置的实现方法，它包括：
步骤1、计数器检测Vin前五个周期持续时间求均值得到一个周期时钟个数记为M；步骤1以clk为基准时钟，在Vin下降沿时，对Vin前五个周期持续时间进行计数，从而得到M。
步骤2、计数器检测Vin每个周期的低电平持续时间，并记下时钟个数N；步骤2先判断复位信号是否为高电平，再判断Vin是否为低电平，当Vin信号进入低电平时开始进行计数，当Vin为高电平是停止计数，从而得到N。
步骤3、当低电平计数完成后，将N值和M值输入到除法器，计算得到占空比
它还包括：
步骤4、将步骤3得到的占空比与预先设定好的基准信号进行比较；根据比较的结果，在Vin信号上升沿时输出相应的控制信号，将该控制信号输入到不同的电路控制模块，可实现对数字信号、电磁阀或传感器、功率开关器件等的控制。从而达到低电平检测，高电平控制的目的。
同时本发明为确保装置中电路稳定可靠工作，对电路设置了复位功能，在电路上电时对系统进行复位，初始化计数器，除法器，比较器等；若后级电路出现过流、过温等异常情况，复位控制端使电路恢复到起始状态，达到保护电路的目的，当rstn为低电平时复位信号有效，对占空比检测、比较和输出模块进行复位，rstn为高电平时系统正常工作。
Claims (2)
1.一种实时检测矩形波信号占空比的控制装置的实现方法，所述控制装置包括计数器，其特征在于：待测信号与计数器Vin端连接，基准时钟信号与计数器Clk端连接，计数器M端和N端分别与除法器的M端和N端连接，除法器Dc端输出占空比信号；所述实现方法包括：
步骤1、计数器检测Vin前五个周期持续时间求均值得到一个周期时钟个数记为M；
步骤2、计数器检测Vin每个周期的低电平持续时间，并记下时钟个数N；
步骤3、将N值和M值输入到除法器，计算得到占空比
步骤4、将步骤3得到的占空比与预先设定好的基准信号进行比较；根据比较的结果，在Vin信号上升沿时输出相应的控制信号。
2.根据权利要求1所述的一种实时检测矩形波信号占空比的控制装置的实现方法，其特征在于：除法器Dc端与比较器Dc端连接，基准信号与比较器基准信号输入端连接，比较器输出端R输出控制信号。
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