CN106950871B - 一种微控制器及其定时计数器 - Google Patents

Abstract

本发明属于电子电路技术领域，提供了一种微控制器及其定时计数器。在本发明中，定时计数器包括第一定时计数模块、第二定时计数模块、红外控制模块、第一捕获模块、第二捕获模块及包络信号产生模块，该定时计数器可输出所需要解码的载波红外编码信号的载波参数和数据参数，实现了对载波红外编码信号的解码。同时，该定时计数器还具有通用的定时计数功能。因此，实现了将载波红外编码信号的解码功能嵌入通用定时计数器中，如此便省去了实现红外通信解码功能的外围电路，降低了微控制器外围电路的复杂性，同时也使得由微控制器组成的控制系统的成本降低、可靠性增强。

Description

一种微控制器及其定时计数器

技术领域

本发明属于电子电路技术领域，尤其涉及一种微控制器及其定时计数器。

背景技术

微控制器(Micro Controller Unit，MCU)是各种电子产品、工业控制系统中不可缺少的核心控制单元，从生活到生产的各个领域中，凡是有自动控制需求的地方都要用到MCU芯片，为了满足不同应用场合的功能需求，应用于不同场合的MCU芯片带有不同的外围电路。

应用于红外通信的MCU芯片需具有实现红外通信解码功能的外围电路，然而，当某场合除了要实现红外通信解码功能外还有其他功能需求时，则该MCU芯片还需增加其他的外围电路，如此便增加了MCU芯片外围电路的复杂性，因此降低了MCU芯片外围电路的可靠性，不符合对电路结构简单、可靠性高的要求。因此，现有的微控制器在应用于红外通信时因需要配备复杂的外围电路以同时实现红外通信解码及其他功能而导致成本增加且可靠性低的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微控制器的定时计数器，旨在解决现有的微控制器在应用于红外通信时因需要配备复杂的外围电路以同时实现红外通信解码及其他功能而导致成本增加且可靠性低的问题。

本发明是这样实现的，一种微控制器的定时计数器，所述定时计数器包括第一定时计数模块和第二定时计数模块，所述定时计数器还包括红外控制模块、第一捕获模块、第二捕获模块及包络信号产生模块。

所述第一捕获模块的输入端接收载波红外编码信号，所述第一捕获模块的第一输出端和第二输出端分别与所述第一定时计数模块的第一输入端和第二输入端相连接，所述包络信号产生模块的输入端、输出端及控制端分别与所述第一定时计数模块的控制信号输出端、所述第二捕获模块的输入端及所述红外控制模块的输出端相连接，所述第二捕获模块的第一输出端和第二输出端分别与所述第二定时计数模块的第一输入端和第二输入端相连接，所述红外控制模块的输出端与所述第一定时计数模块的控制端、所述第二定时计数模块的控制端及所述包络信号产生模块的使能端相连。

所述第一捕获模块对所述载波红外编码信号的上升沿和下降沿进行捕获，并输出第一捕获控制信号和第二捕获控制信号，所述第一定时计数模块根据所述第一捕获控制信号、所述第二捕获控制信号及所述红外控制模块输出的红外控制信号输出包络控制信号和所述载波红外编码信号的载波参数，所述包络信号产生模块根据所述包络控制信号和所述红外控制信号输出所述载波红外编码信号的包络信号，所述第二捕获模块对所述包络信号的上升沿和下降沿进行捕获，并输出第三捕获控制信号和第四捕获控制信号，所述第二定时计数模块根据所述第三捕获控制信号、所述第四捕获控制信号及所述红外控制信号输出所述载波红外编码信号的数据参数。

本发明的另一目的在于提供一种包括上述定时计数器的微控制器。

在本发明中，定时计数器包括第一定时计数模块、第二定时计数模块、红外控制模块、第一捕获模块、第二捕获模块及包络信号产生模块，该定时计数器可输出所需要解码的载波红外编码信号的载波参数和数据参数，实现了对载波红外编码信号的解码。同时，该定时计数器还具有通用的定时计数功能。因此，实现了将载波红外编码信号的解码功能嵌入通用定时计数器中，如此便省去了实现红外通信解码功能的外围电路，降低了微控制器外围电路的复杂性，同时也使得由微控制器组成的控制系统的成本降低、可靠性增强。

附图说明

图1是本发明实施例提供的定时计数器的结构示意图；

图2是本发明另一实施例提供的定时计数器的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的载波参数获取示意图；

图4是本发明实施例提供的另一种载波参数获取示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1示出了本发明实施例提供的定时计数器的结构，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分，详述如下：

一种微控制器的定时计数器包括第一定时计数模块100、第二定时计数模块200、红外控制模块600、第一捕获模块300、第二捕获模块400及包络信号产生模块500。

第一捕获模块300的输入端接收载波红外编码信号，第一捕获模块300的第一输出端和第二输出端分别与第一定时计数模块100的第一输入端和第二输入端相连接，包络信号产生模块500的输入端、输出端及控制端分别与第一定时计数模块100的控制信号输出端、第二捕获模块400的输入端及红外控制模块600的输出端相连接，第二捕获模块400的第一输出端和第二输出端分别与第二定时计数模块200的第一输入端和第二输入端相连接，红外控制模块600的输出端与第一定时计数模块100的控制端、第二定时计数模块200的控制端及包络信号产生模块500的使能端相连。

第一捕获模块300对载波红外编码信号的上升沿和下降沿进行捕获，并输出第一捕获控制信号和第二捕获控制信号，第一定时计数模块100根据第一捕获控制信号、第二捕获控制信号及红外控制模块600输出的红外控制信号输出包络控制信号和载波红外编码信号的载波参数，包络信号产生模块500根据包络控制信号和红外控制信号输出载波红外编码信号的包络信号，第二捕获模块400对包络信号的上升沿和下降沿进行捕获，并输出第三捕获控制信号和第四捕获控制信号，第二定时计数模块200根据第三捕获控制信号、第四捕获控制信号及红外控制信号输出载波红外编码信号的数据参数。

具体的，包络信号产生模块500的输入端包括置位输入端S和清零输入端C。

优选的，红外控制模块600为红外解码控制寄存器，包络信号产生模块500为寄存器。

具体的，红外解码控制寄存器为8位寄存器，8位寄存器的第0位为第一定时计数模块100和第二定时计数模块200的红外解码使能位，8位寄存器的第2位为第一定时计数模块100和第二定时计数模块200的捕获使能位，8位寄存器的第3位为包络信号产生模块500的输出使能位。

作为本发明一实施例，如图2所示，第一捕获模块300包括第一上升沿捕获单元301和第一下降沿捕获单元302，第一上升沿捕获单元301的输入端和第一下降沿捕获单元302的输入端共接形成第一捕获模块300的输入端，第一上升沿捕获单元301的输出端和第一下降沿捕获单元302的输出端分别为第一捕获模块300的第一输出端和第二输出端。

具体的，第一上升沿捕获单元301包括两个串行连接的寄存器，用于捕获载波红外编码信号的上升沿时刻，并输出第一捕获控制信号。第一下降沿捕获单元302包括两个串行连接的寄存器，用于捕获载波红外编码信号的下降沿时刻，并输出第二捕获控制信号。

作为本发明一实施例，如图2所示，第二捕获模块400包括第二上升沿捕获单元401和第二下降沿捕获单元402，第二上升沿捕获单元401的输入端和第二下降沿捕获单元402的输入端共接形成第二捕获模块400的输入端，第二上升沿捕获单元401的输出端和第二下降沿捕获单元402的输出端分别为第二捕获模块400的第一输出端和第二输出端。

具体的，第二上升沿捕获单元401包括两个串行连接的寄存器，用于捕获包络信号的上升沿时刻，并输出第三捕获控制信号。第二下降沿捕获单元402包括两个串行连接的寄存器，用于捕获包络信号的下降沿时刻，并输出第四捕获控制信号。

作为本发明一实施例，如图2所示，第一定时计数模块100包括第一时钟单元CLK1、第一选通单元S1、第一计数单元T1C、第一比较单元C1、第一捕获存储单元CAP1、第二捕获存储单元CAP2、第一信号选择单元102、第一逻辑或单元101、第一周期存储单元T1DR及第一控制单元T1CON。

第一捕获存储单元CAP1的控制端与第一信号选择单元102的第一输入端共接形成第一定时计数模块100的第一输入端，第二捕获存储单元CAP2的控制端与第一信号选择单元102的第二输入端共接形成第一定时计数模块100的第二输入端，第一捕获存储单元CAP1的输出端和第二捕获存储单元CAP2的输出端均输出载波红外编码信号的载波参数，第一控制单元T1CON的输出端与第一信号选择单元102的控制端相连接，第一捕获存储单元CAP1的输入端、第二捕获存储单元CAP2的输入端及第一比较单元C1的第一输入端均与第一计数单元T1C的输出端相连接，第一比较单元C1的第二输入端与第一周期存储单元T1DR的输出端相连接，第一时钟单元CLK1经第一选通单元S1连接第一计数单元T1C的时钟输入端，第一选通单元S1的控制端为第一定时计数模块100的控制端，第一逻辑或单元101的第一输入端、第二输入端及输出端分别与第一比较单元C1的输出端、第一信号选择单元102的输出端及第一计数单元T1C的清零控制端相连接，且第一比较单元C1的输出端和第一信号选择单元102的输出端均为第一定时计数模块100的控制信号输出端。

具体的，第一信号选择单元102的输出端还与包络信号产生模块500的置位输入端S相连接，第一比较单元C1的输出端还与包络信号产生模块500的清零输入端C相连接。

具体的，第一时钟单元CLK1由微控制器内部晶振和分频电路组成；第一选通单元S1为使能开关，第一选通单元S1由红外解码控制寄存器的第0位和第2位共同控制，当红外解码控制寄存器的第0位和第2位均置位为1时，第一选通单元S1的输入端与输出端连通；第一计数单元T1C为计数器；第一比较单元C1为比较器；第一捕获存储单元CAP1和第二捕获存储单元CAP2均为捕获寄存器；第一信号选择单元102为信号选择器，信号选择器根据控制信号选择一路输入信号输出；第一逻辑或单元101为或门；第一周期存储单元T1DR为周期寄存器；第一控制单元T1CON为通用定时计数器中的控制寄存器。

作为本发明一实施例，如图2所示，第二定时计数模块200包括第二时钟单元CLK2、第二选通单元S2、第二计数单元T2C、第二比较单元C2、第三捕获存储单元CAP3、第四捕获存储单元CAP4、第二信号选择单元202、第二逻辑或单元201、第二周期存储单元T2DR及第二控制单元T2CON。

第三捕获存储单元CAP3的控制端与第二信号选择单元202的第一输入端共接形成第二定时计数模块200的第一输入端，第四捕获存储单元CAP4的控制端与第二信号选择单元202的第二输入端共接形成第二定时计数模块200的第二输入端，第三捕获存储单元CAP3的输出端和第四捕获存储单元CAP4的输出端均输出载波红外编码信号的数据参数，第二控制单元T2CON的输出端与第二信号选择单元202的控制端相连接，第三捕获存储单元CAP3的输入端、第四捕获存储单元CAP4的输入端及第二比较单元C2的第一输入端均与第二计数单元T2C的输出端相连接，第二比较单元C2的第二输入端与第二周期存储单元T2DR的输出端相连接，第二时钟单元CLK2经第二选通单元S2连接第二计数单元T2C的时钟输入端，第二选通单元S2的控制端为第二定时计数模块200的控制端，第二逻辑或单元201的第一输入端、第二输入端及输出端分别与第二比较单元C2的输出端、第二信号选择单元202的输出端及第二计数单元T2C的清零控制端相连接，且第二比较单元C2的输出端和第二信号选择单元202的输出端均为第二定时计数模块200的控制信号输出端。

具体的，第二时钟单元CLK2由微控制器内部晶振和分频电路组成；第二选通单元S2为使能开关，第二选通单元S2由红外解码控制寄存器的第0位和第2位共同控制，当红外解码控制寄存器的第0位和第2位均置位为1时，第二选通单元S2的输入端与输出端连通；第二计数单元T2C为计数器；第二比较单元C2为比较器；第三捕获存储单元CAP3和第四捕获存储单元CAP4均为捕获寄存器；第二信号选择单元202为信号选择器，信号选择器根据控制信号选择一路输入信号输出；第二逻辑或单元201为或门；第二周期存储单元T2DR为周期寄存器；第二控制单元T2CON为通用定时计数器中的控制寄存器。

以下结合工作原理对图2所示的定时计数器进行详细描述：

对载波红外编码信号进行解码的过程包括：获取载波红外编码信号的载波参数、获取载波红外编码信号的包络信号及获取载波红外编码信号的数据参数。

获取载波红外编码信号的载波参数的原理如下：

载波红外编码信号的载波参数由第一捕获模块300和第一定时计数模块100获取，载波红外编码信号的载波参数包括载波周期和一个载波周期内高电平或低电平的时长。具体获取过程如下：红外控制模块600控制第一选通单元S1的输入端与输出端连通，第一控制单元T1CON控制第一信号选择单元102工作于上升沿选通模式。第一计数单元T1C开始计数，当第一上升沿捕获单元301捕获到载波红外编码信号的上升沿时，第一上升沿捕获单元301输出高电平信号，该高电平信号经过第一信号选择单元102至第一逻辑或单元101的输入端，从而使第一计数单元T1C的计数值清零；当第一下降沿捕获单元302捕获到载波红外编码信号的下降沿时，第一下降沿捕获单元302输出高电平信号以使第二捕获存储单元CAP2存储并输出第一计数单元T1C的计数值，该计数值即为一个载波周期内的高电平时长，由于第一控制单元T1CON控制第一信号选择单元102工作于上升沿选通模式，此时的高电平信号不能通过第一信号选择单元102，因而不能使第一计数单元T1C的计数值清零；当第一上升沿捕获单元301再次捕获到载波红外编码信号的上升沿时，第一上升沿捕获单元301输出高电平信号，该高电平信号使第一捕获存储单元CAP1存储并输出第一计数单元T1C的计数值，该计数值即为载波周期，同时该高电平信号经过第一信号选择单元102至第一逻辑或单元101的输入端，使第一计数单元T1C的计数值清零。第一捕获存储单元CAP1和第二捕获存储单元CAP2输出计数值时刻与载波红外编码信号的对应关系参考图3，其中，IR表示载波红外编码信号。

在上述工作过程中，第一控制单元T1CON还可控制第一信号选择单元102工作于下降沿选通模式，当第一信号选择单元102工作于下降沿选通模式时，第一下降沿捕获单元302输出的高电平信号可通过第一信号选择单元102至第一逻辑或单元101，从而使第一计数单元T1C的计数值清零，而第一上升沿捕获单元301输出的高电平信号不能通过第一信号选择单元102，因此，第一捕获存储单元CAP1输出的计数值为一个载波周期内低电平的时长，第二捕获存储单元CAP2输出的计数值为载波周期。第一捕获存储单元CAP1和第二捕获存储单元CAP2输出计数值时刻与载波红外编码信号的对应关系参考图4，其中，IR表示载波红外编码信号。

为了使获取的载波红外编码信号的载波参数更为准确，可以多次执行上升沿捕获或下降沿捕获，并对多次捕获得到的计数值进行均值计算。

获取载波红外编码信号的包络信号的原理如下：

红外控制模块600使包络信号产生模块500的控制端为高电平，也就是使能包络信号产生模块500的输出功能，第一周期存储单元T1DR的存储值为1.5*载波周期。当第一信号选择单元102输出高电平信号时，包络信号产生模块500输出高电平；当第一计数单元T1C的计数值与第一周期存储单元T1DR的存储值相等时，第一比较单元C1输出高电平信号，此时包络信号产生模块500输出低电平。包络信号产生模块500在时间上连续输出的信号即为载波红外编码信号的包络信号。

获取载波红外编码信号的数据参数的原理如下：

载波红外编码信号的数据参数包括包络信号每个周期的时长和每个周期内高电平或低电平的时长，获取载波红外编码信号的数据参数的原理与获取载波红外编码信号的载波参数的原理相同。当第二控制单元T2CON控制第二信号选择单元202工作于上升沿选通模式时，第三捕获存储单元CAP3输出的计数值为包络信号每个周期的时长，第四捕获存储单元CAP4输出的计数值为每个周期内高电平的时长，其中，当第二计数单元T2C从零开始计数其计数值达到第二周期存储单元T2DR的存储值后继续从零开始计数时，则包络信号的周期的时长为第三捕获存储单元CAP3输出的计数值与第二周期存储单元T2DR的存储值之和；当第二控制单元T2CON控制第二信号选择单元202工作于下降沿选通模式时，第三捕获存储单元CAP3输出的计数值为包络信号每个周期内低电平的时长，第四捕获存储单元CAP4输出的计数值为包络信号每个周期的时长，其中，当第二计数单元T2C从零开始计数其计数值达到第二周期存储单元T2DR的存储值后继续从零开始计数时，则包络信号的周期的时长为第四捕获存储单元CAP4输出的计数值与第二周期存储单元T2DR的存储值之和。

基于上述定时计数器在微控制器中的应用优势，本发明还提供了一种包括定时计数器的微控制器。

在本发明中，定时计数器包括第一定时计数模块100、第二定时计数模块200、红外控制模块600、第一捕获模块300、第二捕获模块400及包络信号产生模块500，该定时计数器可输出所需要解码的载波红外编码信号的载波参数和数据参数，实现了对载波红外编码信号的解码。同时，该定时计数器还具有通用的定时计数功能。因此，实现了将载波红外编码信号的解码功能嵌入通用定时计数器中，如此便省去了实现红外通信解码功能的外围电路，降低了微控制器外围电路的复杂性，同时也使得由微控制器组成的控制系统的成本降低、可靠性增强。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种微控制器的定时计数器，所述定时计数器包括第一定时计数模块和第二定时计数模块，其特征在于，所述定时计数器还包括红外控制模块、第一捕获模块、第二捕获模块及包络信号产生模块；

所述第一捕获模块的输入端接收载波红外编码信号，所述第一捕获模块的第一输出端和第二输出端分别与所述第一定时计数模块的第一输入端和第二输入端相连接，所述包络信号产生模块的输入端、输出端及控制端分别与所述第一定时计数模块的控制信号输出端、所述第二捕获模块的输入端及所述红外控制模块的输出端相连接，所述第二捕获模块的第一输出端和第二输出端分别与所述第二定时计数模块的第一输入端和第二输入端相连接，所述红外控制模块的输出端与所述第一定时计数模块的控制端、所述第二定时计数模块的控制端及所述包络信号产生模块的使能端相连；

所述第一捕获模块对所述载波红外编码信号的上升沿和下降沿进行捕获，并输出第一捕获控制信号和第二捕获控制信号，所述第一定时计数模块根据所述第一捕获控制信号、所述第二捕获控制信号及所述红外控制模块输出的红外控制信号输出包络控制信号和所述载波红外编码信号的载波参数，所述包络信号产生模块根据所述包络控制信号和所述红外控制信号输出所述载波红外编码信号的包络信号，所述第二捕获模块对所述包络信号的上升沿和下降沿进行捕获，并输出第三捕获控制信号和第四捕获控制信号，所述第二定时计数模块根据所述第三捕获控制信号、所述第四捕获控制信号及所述红外控制信号输出所述载波红外编码信号的数据参数；

所述第一捕获模块包括第一上升沿捕获单元和第一下降沿捕获单元，所述第一上升沿捕获单元的输入端和所述第一下降沿捕获单元的输入端共接形成所述第一捕获模块的输入端，所述第一上升沿捕获单元的输出端和所述第一下降沿捕获单元的输出端分别为所述第一捕获模块的第一输出端和第二输出端；

所述第二捕获模块包括第二上升沿捕获单元和第二下降沿捕获单元，所述第二上升沿捕获单元的输入端和所述第二下降沿捕获单元的输入端共接形成所述第二捕获模块的输入端，所述第二上升沿捕获单元的输出端和所述第二下降沿捕获单元的输出端分别为所述第二捕获模块的第一输出端和第二输出端。

2.如权利要求1所述的定时计数器，其特征在于，所述第一定时计数模块包括第一时钟单元、第一选通单元、第一计数单元、第一比较单元、第一捕获存储单元、第二捕获存储单元、第一信号选择单元、第一逻辑或单元、第一周期存储单元及第一控制单元；

所述第一捕获存储单元的控制端与所述第一信号选择单元的第一输入端共接形成所述第一定时计数模块的第一输入端，所述第二捕获存储单元的控制端与所述第一信号选择单元的第二输入端共接形成所述第一定时计数模块的第二输入端，所述第一捕获存储单元的输出端和所述第二捕获存储单元的输出端均输出所述载波红外编码信号的载波参数，所述第一控制单元的输出端与所述第一信号选择单元的控制端相连接，所述第一捕获存储单元的输入端、所述第二捕获存储单元的输入端及所述第一比较单元的第一输入端均与所述第一计数单元的输出端相连接，所述第一比较单元的第二输入端与所述第一周期存储单元的输出端相连接，所述第一时钟单元经所述第一选通单元连接所述第一计数单元的时钟输入端，所述第一选通单元的控制端为所述第一定时计数模块的控制端，所述第一逻辑或单元的第一输入端、第二输入端及输出端分别与所述第一比较单元的输出端、所述第一信号选择单元的输出端及所述第一计数单元的清零控制端相连接，且所述第一比较单元的输出端和所述第一信号选择单元的输出端均为所述第一定时计数模块的控制信号输出端。

3.如权利要求1所述的定时计数器，其特征在于，所述第二定时计数模块包括第二时钟单元、第二选通单元、第二计数单元、第二比较单元、第三捕获存储单元、第四捕获存储单元、第二信号选择单元、第二逻辑或单元、第二周期存储单元及第二控制单元；

所述第三捕获存储单元的控制端与所述第二信号选择单元的第一输入端共接形成所述第二定时计数模块的第一输入端，所述第四捕获存储单元的控制端与所述第二信号选择单元的第二输入端共接形成所述第二定时计数模块的第二输入端，所述第三捕获存储单元的输出端和所述第四捕获存储单元的输出端均输出所述载波红外编码信号的数据参数，所述第二控制单元的输出端与所述第二信号选择单元的控制端相连接，所述第三捕获存储单元的输入端、所述第四捕获存储单元的输入端及所述第二比较单元的第一输入端均与所述第二计数单元的输出端相连接，所述第二比较单元的第二输入端与所述第二周期存储单元的输出端相连接，所述第二时钟单元经所述第二选通单元连接所述第二计数单元的时钟输入端，所述第二选通单元的控制端为所述第二定时计数模块的控制端，所述第二逻辑或单元的第一输入端、第二输入端及输出端分别与所述第二比较单元的输出端、所述第二信号选择单元的输出端及所述第二计数单元的清零控制端相连接，且所述第二比较单元的输出端和所述第二信号选择单元的输出端均为所述第二定时计数模块的控制信号输出端。

4.如权利要求1所述的定时计数器，其特征在于，所述红外控制模块为红外解码控制寄存器。

5.如权利要求4所述的定时计数器，其特征在于，所述红外解码控制寄存器为8位寄存器，所述8位寄存器的第0位为所述第一定时计数模块和所述第二定时计数模块的红外解码使能位，所述8位寄存器的第2位为所述第一定时计数模块和所述第二定时计数模块的捕获使能位，所述8位寄存器的第3位为所述包络信号产生模块的输出使能位。

6.一种微控制器，其特征在于，所述微控制器包括如权利要求1至5任一项所述的定时计数器。

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