CN210693808U - 一种pwm信号电平持续时间检测电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种PWM信号电平持续时间检测电路，包括用于检测输入的PWM信号上升沿的上升沿检测模块，用于检测输入的PWM信号下降沿的下降沿检测模块，用于控制计数及存储模块计数的控制模块，分别连接上升沿检测模块和下降沿检测模块；以及用于统计输入的PWM信号的高/低电平持续时间的计数及存储模块。本实用新型结构简单，可用于检测传输频率大于20Khz的PWM的高电平/低电平持续时间。
Description
技术领域
本实用新型涉及电机控制领域，尤其涉及一种角度传感器的PWM信号电平持续时间检测电路。
背景技术
电机控制领域，电机的旋转位置是一个重要的控制信息，市面上成熟电机控制产品使用角度传感器模块，其能输出电机的旋转位置。角度传感器，一般输出ABZ信号或PWM信号。PWM信号传输只使用一根线，PWM信号频率固定，通过占空比的变化(高电平/低电平持续时间不同)传输数据。通用单片机一般包含的通用定时器，使用通用定时器模块的捕捉模式，可以实现低于1Khz的PWM信号捕捉，此方法软件资源消耗量大，不适合高频率PWM信号捕捉，限制了PWM信号传输数据的范围。
实用新型内容
实用新型目的：本实用新型针对现有技术存在的问题，提供一种PWM信号电平持续时间检测电路，可用于检测传输频率大于20Khz的PWM的高电平/低电平持续时间。
技术方案：本实用新型所述的PWM信号电平持续时间检测电路包括：
用于检测输入的PWM信号上升沿的上升沿检测模块，
用于检测输入的PWM信号下降沿的下降沿检测模块，
用于控制计数及存储模块计数的控制模块，分别连接上升沿检测模块和下降沿检测模块；以及
用于统计输入的PWM信号的高/低电平持续时间的计数及存储模块。
进一步的，所述上升沿检测模块包括第一D触发器D1、第二D触发器D2和与非门NAND1，其中，所述第一D触发器D1的D端输入待检测的PWM信号，Q端连接第二D触发器D2的D端以及与非门NAND1的一个输入端，所述第二D触发器D2的Q非端连接与非门NAND1另一输入端口，所述第一D触发器D1、第二D触发器D2的时钟输入端都输入外部时钟信号CLK，所述与非门NAND1的输出端作为上升沿检测模块的输出端。
进一步的，所述下降沿检测模块包括第三D触发器D3、第四D触发器D4和与非门NAND2，其中，所述第三D触发器D3的D端输入待检测的PWM信号，Q端连接第四D触发器D4的D端，Q非短连接与非门NAND2的一个输入端，所述第四D触发器D4的Q端连接与非门NAND2另一输入端口，所述第三D触发器D3、第四D触发器D4的时钟输入端都输入外部时钟信号CLK，所述与非门NAND2的输出端作为下降沿检测模块的输出端。
进一步的，所述控制模块包括第一选择器SEL1和第二选择器SEL2，其中，所述第一选择器SEL1的第一输入端S1连接所述上升沿检测模块的输出端，第二输入端S2连接所述下降沿检测模块的输出端，控制端输入外部选择信号SEL，所述第二选择器SEL2的第一输入端S1连接所述下降沿检测模块的输出端，第二输入端S2连接所述上升沿检测模块的输出端，控制端输入外部选择信号SEL。
进一步的，所述计数及存储模块包括计数器和寄存器，所述计数器的U/D端输入外部控制信号UP，Reset端连接所述第一选择器SEL1的输出端，使能端ENB输入外部控制信号ADD_EN，输出端对应连接所述寄存器的输入端，所述计数器和所述寄存器的时钟输入端都输入外部时钟信号CLK，所述寄存器的使能端通过反相器NOT1连接所述第二选择器SEL2的输出端，输出端的输出值为高/低电平持续时间的捕获值。
有益效果：本实用新型采用硬件直接检测出PWM信号的高电平/低电平持续时间，结构简单，操作简单，既降低了软件的开销，又提高了检测效率，特别适用检测在20KHz以上PWM的高电平/低电平持续时间。
附图说明
图1是本实用新型的一个实施例的电路图；
图2是采用本实用新型进行检测时，各器件的输出信号波形图。
具体实施方式
本实用新型提供了一种PWM信号电平持续时间检测电路，适用于电机的角度传感器产品输出的PWM信号检测，如图1所示，包括：用于检测输入的PWM信号上升沿的上升沿检测模块，用于检测输入的PWM信号下降沿的下降沿检测模块，用于控制计数及存储模块计数的控制模块，分别连接上升沿检测模块和下降沿检测模块；以及用于统计输入的PWM信号的高/低电平持续时间的计数及存储模块。下面对各模块分别进行详细描述。
上升沿检测模块包括第一D触发器D1、第二D触发器D2和与非门NAND1，其中，第一D触发器D1的D端输入待检测的PWM信号，Q端连接第二D触发器D2的D端以及与非门NAND1的一个输入端，第二D触发器D2的Q非端连接与非门NAND1另一输入端口，第一D触发器D1、第二D触发器D2的时钟输入端都输入外部时钟信号CLK，与非门NAND1的输出端作为上升沿检测模块的输出端。
下降沿检测模块包括第三D触发器D3、第四D触发器D4和与非门NAND2，其中，第三D触发器D3的D端输入待检测的PWM信号，Q端连接第四D触发器D4的D端，Q非短连接与非门NAND2的一个输入端，第四D触发器D4的Q端连接与非门NAND2另一输入端口，第三D触发器D3、第四D触发器D4的时钟输入端都输入外部时钟信号CLK，与非门NAND2的输出端作为下降沿检测模块的输出端。
控制模块包括第一选择器SEL1和第二选择器SEL2，其中，第一选择器SEL1的第一输入端S1连接上升沿检测模块的输出端，第二输入端S2连接下降沿检测模块的输出端，控制端输入外部选择信号SEL，第二选择器SEL2的第一输入端S1连接下降沿检测模块的输出端，第二输入端S2连接上升沿检测模块的输出端，控制端输入外部选择信号SEL。当外部选择信号SEL为低电平0时，第一选择器SEL1选择输出上升沿检测模块的输出值，第二选择器SEL2选择输出下降沿检测模块的输出值，当外部选择信号SEL为高电平1时，第一选择器SEL1选择输出下降沿检测模块的输出值，第二选择器SEL2选择输出上升沿检测模块的输出值。
计数及存储模块包括计数器和寄存器，计数器的U/D端输入外部控制信号UP，Reset端连接第一选择器SEL1的输出端，使能端ENB输入外部控制信号ADD_EN，输出端B1--B8(可根据实际应用扩展更多位)接寄存器的A--H(可根据实际应用扩展更多位)，计数器和寄存器的时钟输入端都输入外部时钟信号CLK，寄存器的使能端通过反相器NOT1连接第二选择器SEL2的输出端，输出端Q1--Q8的输出值为高/低电平持续时间的捕获值。外部控制信号UP为1时计数器执行加一操作，UP为0使执行减一操作，本实施例中，UP始终为高电平1；外部控制信号ADD_EN使能计数器工作与否，当ADD_EN为1时，使能计数器工作，为0时，关闭计数器的工作；寄存器的ENB端为寄存器的使能端，当ENB为1时，进行计数器的捕获；ENB为0的时候，不捕获。
本实用新型的工作原理如下：
当选择上升沿回零，下降沿采样时，设置SEL信号为低电平0，此时SEL1选择NAND1的值进行输出，SEL2选择NAND2的值进行输出，D1、D2和NAND1将捕获PWM信号的上升沿，D3、D4和NAND2将捕获PWM信号的下降沿，计数器UP信号设置为高电平1，计数器执行加一操作。输入PWM信号，当D1、D2和NAND1捕获到PWM输入的上升沿时，NAND1产生一个低电平脉冲，SEL1的输出选择NAND1，同步产生低电平脉冲，该脉冲将回零计数器；当D1、D2和NAND1没有捕获到PWM输入的上升沿，NAND1将保持高电平，SEL1的输出选择NAND1，同步保持高电平，将释放计数器，计数器执行自加一。当D3、D4和NAND2捕获到PWM输入的下降沿，NAND2产生一个低电平脉冲，SEL2的输出选择NAND2，同步产生低电平脉冲，经过NOT1反相后，变成产生一个高电平脉冲；当D3、D4和NAND2没有捕获PWM输入的下降沿，NAND2将保持高电平，SEL2的输出选择NAND2，同步保持高电平，经过NOT1反相后，同步保持低电平。寄存器的ENB端口接NOT1的输出，若NOT1输出高电平，将触发寄存器捕捉并保存当前计数器的值；若NOT1输出低电平，将不触发寄存器捕捉，维持上一次捕捉的计数器的值。
当选择上升沿采样，下降沿回零，设置SEL信号为低电平0，此时SEL1选择NAND2的值进行输出，SEL2选择NAND1的值进行输出，D1、D2和NAND1将捕获PWM输入的上升沿，D3、D4和NAND2将捕获PWM输入的下降沿，设置计数器UP信号为高电平1，计算器将执行加一操作。输入PWM信号，当D3、D4和NAND2捕获到PWM输入的下降沿，NAND2产生一个低电平脉冲，SEL1的输出选择NAND2，同步产生低电平脉冲，该脉冲将回零计数器；当D3、D4和NAND2没有捕获到PWM输入的下降沿，NAND2将保持高电平，SEL1的输出选择NAND2，同步保持高电平，将释放计数器，计数器执行自加一。当D1、D2和NAND1捕获到PWM输入的上升沿，NAND1产生一个低电平脉冲，SEL2的输出选择NAND1，同步产生低电平脉冲，经过NOT1反相后，变成产生一个高电平脉冲；当D1、D2和NAND1没有捕获PWM输入的上升沿，NAND1将保持高电平，SEL2的输出选择NAND1，同步保持高电平，经过NOT1反相后，同步保持低电平。寄存器的ENB端口接NOT1的输出，若NOT1输出高电平，将触发寄存器捕捉并保存当前计数器的值；若NOT1输出低电平，将不触发寄存器捕捉，维持上一次捕捉的计数器的值。
上述两种方式概括起来，也就是，一种为：PWM输入信号发生上升沿翻转，计数器的计数值存入寄存器，并产生捕获中断；PWM输入信号发生下降沿翻转，计数器的计数值回零，并重新开始计数；另一种为：PWM输入信号发生下降沿翻转，计数器的计数值存入寄存器，并产生捕获中断；PWM输入信号发生上升沿翻转，计数器的计数值回零，并重新开始计数。开始计数到结束计数，此段计算值就是高电平/低电平的持续时间。两种方式通过SEL信号进行选择。具体采用本实用新型对某PWM信号进行检测时，各器件输出信号如图2所示，可以看出，最终本电路实现了PWM信号高/低电平持续时间的检测。对于角度传感器的PWM信号，频率固定仅是占空比不同。若能统计出高电平/低电平的时间即可推算出角度，因此，本实用新型为计算角度提供了基础
以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
Claims (5)
1.一种PWM信号电平持续时间检测电路，其特征在于包括：
用于检测输入的PWM信号上升沿的上升沿检测模块，
用于检测输入的PWM信号下降沿的下降沿检测模块，
用于控制计数及存储模块计数的控制模块，分别连接上升沿检测模块和下降沿检测模块；以及
用于统计输入的PWM信号的高/低电平持续时间的计数及存储模块。
2.如权利要求1所述的PWM信号电平持续时间检测电路，其特征在于：所述上升沿检测模块包括第一D触发器D1、第二D触发器D2和与非门NAND1，其中，所述第一D触发器D1的D端输入待检测的PWM信号，Q端连接第二D触发器D2的D端以及与非门NAND1的一个输入端，所述第二D触发器D2的Q非端连接与非门NAND1另一输入端口，所述第一D触发器D1、第二D触发器D2的时钟输入端都输入外部时钟信号CLK，所述与非门NAND1的输出端作为上升沿检测模块的输出端。
3.如权利要求1所述的PWM信号电平持续时间检测电路，其特征在于：所述下降沿检测模块包括第三D触发器D3、第四D触发器D4和与非门NAND2，其中，所述第三D触发器D3的D端输入待检测的PWM信号，Q端连接第四D触发器D4的D端，Q非短连接与非门NAND2的一个输入端，所述第四D触发器D4的Q端连接与非门NAND2另一输入端口，所述第三D触发器D3、第四D触发器D4的时钟输入端都输入外部时钟信号CLK，所述与非门NAND2的输出端作为下降沿检测模块的输出端。
4.如权利要求1所述的PWM信号电平持续时间检测电路，其特征在于：所述控制模块包括第一选择器SEL1和第二选择器SEL2，其中，所述第一选择器SEL1的第一输入端S1连接所述上升沿检测模块的输出端，第二输入端S2连接所述下降沿检测模块的输出端，控制端输入外部选择信号SEL，所述第二选择器SEL2的第一输入端S1连接所述下降沿检测模块的输出端，第二输入端S2连接所述上升沿检测模块的输出端，控制端输入外部选择信号SEL。
5.如权利要求4所述的PWM信号电平持续时间检测电路，其特征在于：所述计数及存储模块包括计数器和寄存器，所述计数器的U/D端输入外部控制信号UP，Reset端连接所述第一选择器SEL1的输出端，使能端ENB输入外部控制信号ADD_EN，输出端对应连接所述寄存器的输入端，所述计数器和所述寄存器的时钟输入端都输入外部时钟信号CLK，所述寄存器的使能端通过反相器NOT1连接所述第二选择器SEL2的输出端，输出端的输出值为高/低电平持续时间的捕获值。
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112904090A (zh) * | 2021-01-25 | 2021-06-04 | 珠海格力电器股份有限公司 | 一种信号持续时间采集方法 |
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